隧道初支侵限換拱施工技術(shù)

柴吉祥

【摘要】為保證工程質(zhì)量及施工安全，采用洞內(nèi)徑向注漿對(duì)圍巖進(jìn)行加固，然后拆除原初期支護(hù)，采用新鋼架進(jìn)行置換，重新施做初期支護(hù)，以確保隧道二襯厚度。下面就將本人從事隧道施工經(jīng)歷的換拱施工過程做一介紹，望該方案對(duì)類似大斷面隧道施工有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】隧道；初支；換拱；技術(shù)

1、工程概況

滬昆鐵路客運(yùn)專線炮臺(tái)嶺隧道出口DK196+085～DK196+127段處于洞口偏壓段，設(shè)計(jì)圍巖為V級(jí)，初期支護(hù)厚度30cm，二襯厚度50cm，隧道半徑6.65m，凈空斷面面積100㎡，地質(zhì)情況為上覆第四系上更新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)粘土、粘土及粗角礫土，下伏石灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖溶發(fā)育等級(jí)為中等，巖溶裂隙水豐富。在施工過程中根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在該段中導(dǎo)、下導(dǎo)及仰拱開挖過程拱頂均出現(xiàn)不同程度的沉降，仰拱施做完成后沉降已穩(wěn)定。該段拱頂預(yù)留沉降量為15cm，平均沉漿量20～35cm， DK196+097拱頂處單點(diǎn)累計(jì)最大沉降量為46.22cm，該段拱頂90°范圍出現(xiàn)不同程度初支侵限，絕大部分平均侵限5～20cm，個(gè)別單點(diǎn)最大侵限值為31.22cm。為確保施工質(zhì)量及作業(yè)安全，我們對(duì)DK196+118～DK196+082段36m仰拱以上部分先進(jìn)行徑向注漿加固，再對(duì)拱頂侵限部分進(jìn)行換拱處理。

2、洞內(nèi)徑向注漿

本隧道注漿范圍為DK196+118～DK196+082總計(jì)36m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，該段屬于偏壓段，換拱之前對(duì)該段進(jìn)行洞內(nèi)徑向注漿加固，注漿加固范圍為開挖輪廓線外3m，注漿孔按漿液擴(kuò)散半徑2m設(shè)計(jì)。

2.1、孔口管的制作

孔口管采用Φ50mm，壁厚3.5mm，長(zhǎng)1.0m的熱軋無縫鋼管制作，孔口管應(yīng)埋設(shè)牢固，并有良好的止?jié){措施。

2.2、孔位布置

孔口環(huán)向間距200cm，孔底環(huán)向間距280cm，注漿孔縱向間距200cm，呈梅花形布置。

2.3、鉆孔、掃孔

采用風(fēng)鉆進(jìn)行開孔，孔徑為52mm、孔深為3m，并鉆完全部注漿孔后，進(jìn)行清孔。

2.4、安管、注漿

用錘子把鋼管打入孔內(nèi)，并安裝好止?jié){塞。注漿前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整注漿參數(shù)，取得注漿施工經(jīng)驗(yàn)，注漿完后，用M5水泥砂漿填塞。

2.4.1采用的注漿參數(shù)

2.4.1.1水泥漿液水灰比：1：1.

2.4.1.2注漿壓力1～1.5MPa，終壓1.5MPa，并穩(wěn)壓15分鐘。

2.4.2單孔注漿結(jié)束的條件為：注漿達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并穩(wěn)定10min，且注漿量不小于設(shè)計(jì)注漿量的80%，進(jìn)漿速度為開始進(jìn)漿速度的1/4.

2.4.3注漿結(jié)束

注漿在達(dá)到結(jié)束的條件后，應(yīng)利用止?jié){閥或木塞將注漿孔口堵塞，以保持孔內(nèi)壓力，直至漿液完全凝固。

3、換拱處理

在洞內(nèi)注漿完成后，在拱部150°范圍做好超前注漿小導(dǎo)管，長(zhǎng)4m，環(huán)向間距30cm，每2.4m施作一環(huán)，其縱向搭接長(zhǎng)度不小于1.0m，鋼管采用Φ42mm，壁厚5mm，小導(dǎo)管注漿施作完成后方可進(jìn)行換拱施工，同時(shí)將襯砌臺(tái)車推移至此段附近，提前準(zhǔn)備，以便盡快完成該段混凝土襯砌施工，以確保換拱一次成功并確保安全。

3.1、開挖及鋼架拆除

開挖前要將制作好的I22a鋼架及鋼筋網(wǎng)、錨桿及鎖腳錨管運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)試好噴漿機(jī)等機(jī)械設(shè)備，按設(shè)計(jì)開挖輪廓線采用人工配合風(fēng)鎬鑿除欠挖部分圍巖土，盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。開槽后割除鋼筋網(wǎng)片、連接筋，切除原注漿導(dǎo)管和影響施工的錨桿，開挖采用先拱后墻順序開挖，且每次只能開槽一榀，逐節(jié)拆除，封閉后方能進(jìn)行下一榀開槽施工，開挖預(yù)留變形量初步定為30cm，在施工過程中可根據(jù)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

3.2、鋼架置換

鋼架置換之前必須先施做錨桿、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，隨后換上新加工的鋼架并采用鎖腳錨管鎖死拱腳，同時(shí)利用注漿小導(dǎo)管和錨桿端頭將鋼架與鋼筋網(wǎng)焊接固定，完成后立即進(jìn)行噴砼作業(yè)，待噴砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行下一循環(huán)開挖。

3.3、監(jiān)控量測(cè)

在隧道換拱的全過程中到二襯施工前，要求連續(xù)對(duì)地表下沉、拱頂下沉、水平凈空收斂進(jìn)行量測(cè)，以判斷圍巖動(dòng)態(tài)進(jìn)而指導(dǎo)換拱作業(yè)。施工前，在該段初支布置監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)（深入基巖30cm以上），拱頂下沉及凈空收斂觀測(cè)點(diǎn)按每5米一個(gè)斷面進(jìn)行布設(shè)，以觀測(cè)圍巖及初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的變化。在相對(duì)應(yīng)的洞頂?shù)乇恚?米一個(gè)斷面布設(shè)地表下沉觀測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位間距2米，以觀測(cè)地表沉降。從隧道換拱施工開始進(jìn)行量測(cè)，采用精密水準(zhǔn)儀與全站儀進(jìn)行觀測(cè)，頻率為每天兩次（必要時(shí)增加一次），直至二襯完成后為止。

3.4、施工安全措施

3.4.1侵限段換拱處理，容易產(chǎn)生大變形，甚至垮塌，換拱前對(duì)前后上下相臨拱架進(jìn)行了支撐加固，拱架按順序逐節(jié)拆換，施工時(shí)換好一節(jié)鋼架后，立即按要求進(jìn)行噴混凝土支護(hù)，嚴(yán)禁多節(jié)、多榀同時(shí)拆換和逐榀連續(xù)拆換。

3.4.2噴射砼時(shí)，噴嘴前方不得站人，處理管路堵塞時(shí)，要防止噴頭擺動(dòng)，噴射傷人，關(guān)風(fēng)排壓后方可進(jìn)行拆卸與維修。

3.4.3加強(qiáng)量測(cè)工作，每天量測(cè)應(yīng)不少于2次，每日量測(cè)結(jié)果必須及時(shí)反饋，并及時(shí)根據(jù)量測(cè)的數(shù)據(jù)來調(diào)整施工安排。

3.4.4施工前對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行全員安全教育，并進(jìn)行安全技術(shù)交底。建立換拱專項(xiàng)安全領(lǐng)導(dǎo)

4、結(jié)語

本次隧道圍巖注漿加固、換拱施工是針對(duì)洞口偏壓、裂隙富水導(dǎo)致初支侵入二襯的處理方案，為確保洞內(nèi)安全，在注漿加固、換拱施工時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)且對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行分析，進(jìn)而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。隨著公路、鐵路行業(yè)的飛速發(fā)展，不良地質(zhì)地貌條件下修建大斷面隧道已是大勢(shì)所趨，但在有些復(fù)雜地質(zhì)條件下初支結(jié)構(gòu)沉降量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)計(jì)的沉降變形量，于是隧道初期支護(hù)侵限導(dǎo)致?lián)Q拱處理將是工程施工人員需要研究的永恒課題。

參考文獻(xiàn)

⑴《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》鐵建設(shè)【2010】241號(hào)；

⑵《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10753-2010）；

⑶《隧道工程現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)》周愛國(guó)主編.人民交通出版社.2004.3

⑷《高速鐵路施工技術(shù)與管理》岳祖潤(rùn)主編.中國(guó)鐵道出版社.2010.9。