隧道初支侵限換拱施工技術

柴吉祥

【摘要】為保證工程質(zhì)量及施工安全，采用洞內(nèi)徑向注漿對圍巖進行加固，然后拆除原初期支護，采用新鋼架進行置換，重新施做初期支護，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，望該方案對類似大斷面隧道施工有一定的指導和借鑒意義。

【關鍵詞】隧道；初支；換拱；技術

1、工程概況

滬昆鐵路客運專線炮臺嶺隧道出口DK196+085～DK196+127段處于洞口偏壓段，設計圍巖為V級，初期支護厚度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)育等級為中等，巖溶裂隙水豐富。在施工過程中根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示，在該段中導、下導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。該段拱頂預留沉降量為15cm，平均沉漿量20～35cm， DK196+097拱頂處單點累計最大沉降量為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，個別單點最大侵限值為31.22cm。為確保施工質(zhì)量及作業(yè)安全，我們對DK196+118～DK196+082段36m仰拱以上部分先進行徑向注漿加固，再對拱頂侵限部分進行換拱處理。

2、洞內(nèi)徑向注漿

本隧道注漿范圍為DK196+118～DK196+082總計36m，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，該段屬于偏壓段，換拱之前對該段進行洞內(nèi)徑向注漿加固，注漿加固范圍為開挖輪廓線外3m，注漿孔按漿液擴散半徑2m設計。

2.1、孔口管的制作

孔口管采用Φ50mm，壁厚3.5mm，長1.0m的熱軋無縫鋼管制作，孔口管應埋設牢固，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

采用風鉆進行開孔，孔徑為52mm、孔深為3m，并鉆完全部注漿孔后，進行清孔。

2.4、安管、注漿

用錘子把鋼管打入孔內(nèi)，并安裝好止?jié){塞。注漿前進行現(xiàn)場注漿試驗，根據(jù)實際情況調(diào)整注漿參數(shù)，取得注漿施工經(jīng)驗，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：注漿達到設計終壓并穩(wěn)定10min，且注漿量不小于設計注漿量的80%，進漿速度為開始進漿速度的1/4.

2.4.3注漿結(jié)束

注漿在達到結(jié)束的條件后，應利用止?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管，長4m，環(huán)向間距30cm，每2.4m施作一環(huán)，其縱向搭接長度不小于1.0m，鋼管采用Φ42mm，壁厚5mm，小導管注漿施作完成后方可進行換拱施工，同時將襯砌臺車推移至此段附近，提前準備，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)、錨桿及鎖腳錨管運至現(xiàn)場，調(diào)試好噴漿機等機械設備，按設計開挖輪廓線采用人工配合風鎬鑿除欠挖部分圍巖土，盡量減少對圍巖的擾動。開槽后割除鋼筋網(wǎng)片、連接筋，切除原注漿導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，封閉后方能進行下一榀開槽施工，開挖預留變形量初步定為30cm，在施工過程中可根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進行調(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，同時利用注漿小導管和錨桿端頭將鋼架與鋼筋網(wǎng)焊接固定，完成后立即進行噴砼作業(yè)，待噴砼強度達到設計強度后方可進行下一循環(huán)開挖。

3.3、監(jiān)控量測

在隧道換拱的全過程中到二襯施工前，要求連續(xù)對地表下沉、拱頂下沉、水平凈空收斂進行量測，以判斷圍巖動態(tài)進而指導換拱作業(yè)。施工前，在該段初支布置監(jiān)控量測點（深入基巖30cm以上），拱頂下沉及凈空收斂觀測點按每5米一個斷面進行布設，以觀測圍巖及初期支護結(jié)構(gòu)的變化。在相對應的洞頂?shù)乇?，?米一個斷面布設地表下沉觀測點，點位間距2米，以觀測地表沉降。從隧道換拱施工開始進行量測，采用精密水準儀與全站儀進行觀測，頻率為每天兩次（必要時增加一次），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，換拱前對前后上下相臨拱架進行了支撐加固，拱架按順序逐節(jié)拆換，施工時換好一節(jié)鋼架后，立即按要求進行噴混凝土支護，嚴禁多節(jié)、多榀同時拆換和逐榀連續(xù)拆換。

3.4.2噴射砼時，噴嘴前方不得站人，處理管路堵塞時，要防止噴頭擺動，噴射傷人，關風排壓后方可進行拆卸與維修。

3.4.3加強量測工作，每天量測應不少于2次，每日量測結(jié)果必須及時反饋，并及時根據(jù)量測的數(shù)據(jù)來調(diào)整施工安排。

3.4.4施工前對所有現(xiàn)場人員進行全員安全教育，并進行安全技術交底。建立換拱專項安全領導

4、結(jié)語

本次隧道圍巖注漿加固、換拱施工是針對洞口偏壓、裂隙富水導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、換拱施工時加強監(jiān)控量測且對量測數(shù)據(jù)及時進行分析，進而指導現(xiàn)場施工。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所趨，但在有些復雜地質(zhì)條件下初支結(jié)構(gòu)沉降量可能遠遠超過預計的沉降變形量，于是隧道初期支護侵限導致?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

⑴《高速鐵路隧道工程施工技術指南》鐵建設【2010】241號；

⑵《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準》（TB10753-2010）；

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

⑷《高速鐵路施工技術與管理》岳祖潤主編.中國鐵道出版社.2010.9。