拆除置換施工技術(shù)在隧道病害處置中的應(yīng)用

雷明林 侍 鴻

1.云南交投集團(tuán)云嶺建設(shè)有限公司 云南昆明 650041；2.云南航天工程物探檢測(cè)股份有限公司 云南昆明 650217

1 工程概況

某隧道為一座連拱～小凈距～分離式隧道。圍巖以綠泥石、滑石，次要成分有方解石等為主，左右幅間距為40～45m。左幅隧道最大埋深約為563m，右幅隧道最大埋深約為558m，左、右幅隧道累計(jì)總長(zhǎng)6290.27m。

2 施工工序

ZK81+964～ZK81+875 段二襯進(jìn)行注漿加固及地梁施工，再對(duì)該段仰拱進(jìn)行處置，最后對(duì)二襯開裂段進(jìn)行拆除重置，拆除重置范圍見圖1、圖2。

圖1 二襯拆除置換范圍

圖2 仰拱拆除置換范圍

（1）二襯兩側(cè)拱腳部位打設(shè)樹根樁，注漿固結(jié)。

（2）二襯環(huán)向打設(shè)自進(jìn)式長(zhǎng)錨桿穿越軟弱、松動(dòng)的巖土體錨入穩(wěn)定地層注漿加固。

（3）進(jìn)行護(hù)拱及原有縱向地梁拆除試驗(yàn)，并進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。

（4）待監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)穩(wěn)定后再進(jìn)行臨時(shí)支撐及原有縱向地梁拆除（每次≤3m）。

（5）鑿除破壞仰拱，重置仰拱初支恢復(fù)與原初支的閉合成環(huán)。

（6）仰拱基底注漿固結(jié)，澆筑拱圈和填充層。

（7）澆筑縱向地梁。

（8）對(duì)二襯開裂段進(jìn)行拆除并重置。

3 拆除重置處理方法

3.1 標(biāo)識(shí)

處置前由第三方檢測(cè)單位對(duì)裂縫進(jìn)行核查并標(biāo)識(shí)。為了保證施工進(jìn)度，確保小導(dǎo)管和樹根樁在鉆進(jìn)過程中避開二襯鋼筋以及工字鋼等，施工前由第三方檢測(cè)單位對(duì)二襯進(jìn)行掃描，確定鋼筋及工字鋼位置，并采用紅油漆進(jìn)行標(biāo)識(shí)，確保小導(dǎo)管施工的順利進(jìn)行。

另外，由第三方檢測(cè)單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裂縫的實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)中不屬于拆除重置的裂縫進(jìn)行檢測(cè)，判斷裂縫是否屬于錯(cuò)臺(tái)等結(jié)構(gòu)裂縫，如還存在超出設(shè)計(jì)范圍的結(jié)構(gòu)裂縫，將由四方代表現(xiàn)場(chǎng)確定是否進(jìn)行拆除重置[1-2]。

3.2 配套材料及機(jī)械

（1）材料準(zhǔn)備。拆除前首先采用R32 自進(jìn)式錨桿、φ108×6 鋼花管樹根樁、鋼筋混凝土地梁加固，重置時(shí)采用C40 防水鋼筋混凝土、鋼拱架進(jìn)行施工。

（2）機(jī)械準(zhǔn)備。機(jī)械主要采用潛孔鉆、注漿機(jī)、自進(jìn)式鉆機(jī)。樹根樁使用潛孔鉆進(jìn)行鉆孔，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件使用YC726 型潛孔鉆；自進(jìn)式錨桿使用SP50 型鉆機(jī)；注漿機(jī)采用GZJB 型注漿機(jī)，最大注漿壓力能夠達(dá)到7MPa，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)注漿要求。

3.3 監(jiān)測(cè)

在處置之前，首先在需要拆除原支撐系統(tǒng)的前后10m 范圍內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)儀器，主要有應(yīng)變計(jì)布設(shè)在鋼護(hù)拱及地梁上，鋼護(hù)拱每2m 布設(shè)1 組，每組3 個(gè)，分別布設(shè)在拱頂、拱肩、拱腰位置，地梁每2m 布設(shè)1 組，每組2 個(gè)，分別布設(shè)在左側(cè)地梁及右側(cè)地梁，另外在前10m 范圍內(nèi)選取裂縫寬度較大的2 處布設(shè)裂縫監(jiān)測(cè)儀，對(duì)裂縫寬度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)監(jiān)測(cè)的位移速率在0.1～0.2mm/ d，可以繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)＞0.2mm/ d 時(shí)暫停作業(yè)，查找原因[3]。

3.4 樹根樁施工

樹根樁采用φ108×6mm 鋼花管，在兩側(cè)水溝位置處各打設(shè)2 根，每根長(zhǎng)9m，內(nèi)置3 根φ25 直螺紋鋼筋，打設(shè)傾角與水平角分別呈30°、45°，縱向間距為100cm，注漿材料為水泥漿，水灰比為1∶1；注漿壓力控制上，初始?jí)毫υ?.0MPa 以內(nèi)，一般在0.5MPa 左右，終壓控制在2.0MPa 以內(nèi)，并保持此壓力15～30min。

（1）測(cè)量布孔：根據(jù)處置要求，樹根樁位于兩側(cè)水溝處，每側(cè)各2 根，縱向間距為100cm。

（2）鉆機(jī)就位：病害段施工，施工臨時(shí)支撐阻礙較多，施工前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行收整，確保潛孔鉆有足夠的操作空間，機(jī)械臂能夠施展開。

（3）鉆孔：根據(jù)設(shè)計(jì)方案，樹根樁采用φ108 鋼花管，在鉆頭選擇上，采用φ110 鉆頭，鉆孔前應(yīng)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的日常保養(yǎng)維護(hù)，保證鉆進(jìn)過程中的正常鉆進(jìn)。從鉆孔工藝上，先進(jìn)行低速鉆進(jìn)，待對(duì)地質(zhì)情況有一定的熟悉程度時(shí)，再進(jìn)行高速鉆進(jìn)。當(dāng)遇到卡鉆等情況時(shí)應(yīng)分析原因，調(diào)整鉆孔工藝，并做好鉆孔記錄，指導(dǎo)下一循環(huán)的施工。

（4）清孔：當(dāng)檢查孔位、孔深及垂直度或角度符合要求后進(jìn)行清孔，清孔采用高壓風(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣。

（5）安裝鋼花管：樹根樁鋼花管采用φ108×6mm無縫鋼管加工而成，鋼管前端為尖形，管壁四周鉆8mm的壓漿孔，孔間距15cm，呈梅花形布置，尾端50cm 設(shè)止?jié){段，不打孔。每根樹根樁采用的鋼花管長(zhǎng)9m，按照設(shè)計(jì)打好的孔位，按100cm×100cm 梅花形布置安裝。

（6）注漿：注漿采用水泥凈漿，水泥凈漿水灰比為1∶1。注漿前應(yīng)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的檢查，確認(rèn)機(jī)械設(shè)備完好后，再進(jìn)行注漿。注漿時(shí)應(yīng)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)孔的注漿，為后期注漿提供各種參數(shù)，如注漿壓力、注漿量等。注漿初始?jí)毫υ?.0MPa 內(nèi)，一般在0.5MPa，終壓控制在2.0MPa內(nèi)，并保持此壓力15～30min。

3.5 自進(jìn)式錨桿

自進(jìn)式錨桿長(zhǎng)度為8m，直徑采用32mm 直徑，間距為100×b cm（b 為拱架間距），錨桿端頭相配套的墊板，并用相應(yīng)注漿泵進(jìn)行注漿，注漿泵可采用3m3/ h 的雙液注漿機(jī)。

（1）鉆孔：采用自進(jìn)式錨桿做為鉆桿及鉆頭。

（2）試泵：開始注漿前，應(yīng)進(jìn)行試泵，看注漿泵是否完好，直到不出現(xiàn)故障為止。

（3）安裝注漿管和止?jié){塞：鉆孔完成后，安裝注漿管和止?jié){塞，安裝過程中應(yīng)保證注漿管和止?jié){塞的完好。安裝完成后加上孔蓋，防止雜物進(jìn)入。

（4）壓水試驗(yàn)：注漿前應(yīng)進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以檢查注漿管路的密封性。

（5）漿液配制：注漿水泥采用P.O42.5 水泥漿，注漿采用水泥凈漿，水泥凈漿水灰比為1∶1。

（6）注漿：注漿前應(yīng)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的檢查，確認(rèn)機(jī)械設(shè)備完好后，再進(jìn)行注漿。注漿時(shí)應(yīng)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)孔的注漿，為后期注漿提供各種參數(shù)，如注漿壓力、注漿量等。

（7）注漿壓力控制：初始?jí)毫υ?.0MPa 內(nèi)，一般在0.5MPa，終壓控制在2.0MPa 內(nèi)，并保持此壓力15～30min。具體數(shù)值由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定。

3.6 仰拱處置

（1）拆除。拆除作業(yè)采用挖機(jī)與人工手持風(fēng)鎬相結(jié)合的方式對(duì)仰拱進(jìn)行破除，仰拱及已施工的地梁混凝土破除完成后采用人工松掉連接螺栓，并拆除仰拱拱架，破除過程中嚴(yán)禁爆破，避免因爆破作業(yè)產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，造成二次病害。拆除前需要在拆除段的前后各10m 范圍內(nèi)支撐系統(tǒng)上布設(shè)應(yīng)力計(jì)，監(jiān)測(cè)拆除過程中的應(yīng)力變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況后應(yīng)立即停止施工，采取必要臨時(shí)加固措施并分析原因，待確定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后方可繼續(xù)進(jìn)行施工?；炷凌彸捎萌斯な殖诛L(fēng)鎬結(jié)合挖機(jī)的方式進(jìn)行作業(yè)，每次破除段落長(zhǎng)度應(yīng)嚴(yán)格控制在3m范圍內(nèi)，嚴(yán)禁隨意進(jìn)行開槽、鑿除作業(yè)。

（2）仰拱拱架安裝。原有仰拱拱架拆除完成后對(duì)基底進(jìn)行開挖，將仰拱填充加深至2m，挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后對(duì)基底進(jìn)行檢查，若存在局部軟化或虛渣等情況，在相應(yīng)位置采用C15 片石混凝土進(jìn)行換填，若深度＞1m 采用注漿處理。若基底符合要求，按照設(shè)計(jì)鋼拱架型號(hào)及間距進(jìn)行安裝，拱架間連接采用［10 縱向連接，并采用濕噴臺(tái)車對(duì)仰拱拱架進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)。

（3）仰拱拱圈恢復(fù)。仰拱拱架及注漿加固完成后進(jìn)行仰拱鋼筋綁扎，環(huán)向鋼筋采用植筋方式連接，植筋采用A 級(jí)膠，并且鋼筋錨固原混凝土深度≥80cm。鋼筋綁扎完成后澆筑C40 混凝土。

（4）澆筑仰拱填充。待仰拱拱圈混凝土澆筑完成后后再次完成仰拱填充層澆筑，混凝土標(biāo)號(hào)采用C15。填充混凝土表面要求平整，橫坡、縱坡與設(shè)計(jì)一致[4]。

3.7 鋼筋混凝土縱向地梁施工

（1）鋼筋工程?？v向地梁的主筋及箍筋分別采用φ25 及φ16。鋼筋表面要求潔凈，油漬、漆污和鐵銹在使用前清洗干凈。鋼筋接頭位置、數(shù)量符合規(guī)范要求，一根鋼筋不得有2 個(gè)接頭。鋼筋綁扎完成后不得踩踏，報(bào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師進(jìn)行驗(yàn)收。

（2）混凝土澆筑。地梁關(guān)模采用木模，模板安裝完成后檢查軸線標(biāo)高是否正確、垂直平整度是否符合要求，報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后進(jìn)行混凝土澆筑?；炷寥肽仓r(shí)需使用振搗棒振搗，振搗棒插點(diǎn)均與，振搗時(shí)間要充分，使其內(nèi)部密實(shí)并充分填充模板。

3.8 二襯拆除及恢復(fù)

拆除作業(yè)采用鋼筋混凝土碟式切割機(jī)、人工手持風(fēng)鎬、中小型破除機(jī)械結(jié)合的方式進(jìn)行破除，避免破除過程中因震動(dòng)過大導(dǎo)致對(duì)后行洞二襯造成二次病害。拆除前在拆除段的前后各10m 范圍內(nèi)的支撐系統(tǒng)上布設(shè)應(yīng)力計(jì)，監(jiān)測(cè)拆除過程中的應(yīng)力變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即停工并分析原因，采取必要臨時(shí)加固措施，確定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后才可繼續(xù)施工。

3.8.1 拆除范圍及順序

每次拆除寬度為3m，并且拆除時(shí)盡量選取在初期支護(hù)的工字鋼處。采用兩側(cè)逐步向中間進(jìn)行拆除作業(yè)。拆除3m 為試驗(yàn)長(zhǎng)度，第一次按照3m 的長(zhǎng)度進(jìn)行拆除，拆除前在前后10m 范圍內(nèi)布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)未拆除段落的應(yīng)力、位移等數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整具體的拆除長(zhǎng)度。

3.8.2 拆除作業(yè)

混凝土鑿除采用人工手持風(fēng)鎬結(jié)合鋼筋混凝土碟式切割機(jī)的方式進(jìn)行作業(yè)，先拱后墻，從上至下，嚴(yán)禁隨意進(jìn)行開槽、鑿除作業(yè)，在隧道內(nèi)禁止在作業(yè)區(qū)域的下方站立、停留，防止在混凝土拆除過程中落物傷人[5]。

3.8.3 二襯恢復(fù)

（1）防水板與土工布恢復(fù)。鋪設(shè)前對(duì)初支混凝土表面進(jìn)行清理，確保鋪設(shè)密實(shí)；防水板采用反粘式防水板；土工布、防水板的鋪設(shè)滿足設(shè)計(jì)要求，防水板搭接≥25cm，在接頭處存在“L”型，故接頭焊接處采用不小于半徑25cm的圓形防水板進(jìn)行補(bǔ)粘。另外為了保證施工縫處的排水，在每道施工縫處增加遇水膨脹止水條，避免隧道在運(yùn)營(yíng)期出現(xiàn)滲水等問題。

（2）鋼筋重置。拆除時(shí)采用碟式切割機(jī)進(jìn)行作業(yè)，縱向鋼筋直接切斷，并在新老混凝土結(jié)合處布設(shè)橡膠止水帶，為保證鋼筋的有效連接，在切割機(jī)切斷位置采用人工手持風(fēng)鎬進(jìn)行破除，將原鋼筋外漏，露出的長(zhǎng)度≥20cm。原鋼筋鑿出后進(jìn)行鋼筋恢復(fù)作業(yè)，鋼筋間距25cm×20cm，主筋采用25 鋼筋，鋼筋恢復(fù)需保證層間距及保護(hù)層厚度，恢復(fù)完成后先對(duì)鋼筋外層進(jìn)行測(cè)量，確保鋼筋保護(hù)層厚度，然后才可進(jìn)行模板施工[6]。

（3）二襯混凝土恢復(fù)。在拆除段使用定制模板進(jìn)行拼接，模板采用豎向支撐進(jìn)行固定，恢復(fù)的混凝土采用C40 混凝土，采用泵送的方法將混凝土注入模板內(nèi)；二襯恢復(fù)作業(yè)時(shí)，每模二襯端頭采用木板進(jìn)行封堵，以便于預(yù)留鋼筋的連接，預(yù)留鋼筋長(zhǎng)度≥25cm。二襯恢復(fù)時(shí)的1.5m×0.5m 模板直接采用108 鋼管進(jìn)行支撐固定。二襯恢復(fù)后在新老混凝土交界處會(huì)存在施工縫，為保證新老混凝土的更好連接，施工混凝土采用自密實(shí)微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑，確保新老混凝土有效連接，避免出現(xiàn)較大的施工縫。