隧道换拱方案

********隧道进口换拱处理施工方案编制：审核：审批：**************************标工程指挥部2012年6月******************标二项目部********隧道换拱方案1********隧道换拱方案一、隧道设计概况1、进口洞门明挖段设计地质描述进口处为剥蚀丘陵区，地势较陡，表层为粉质黏土，厚约0-2.7m，下伏岩全风化～强风化花岗岩，灰黄色、褐黄色，存在不均匀风化风化，节理裂隙发育，岩体破碎，此段为浅埋偏压，覆盖层为2米至12.5米，位于全风化地层中，基岩裂隙水发育。2、隧道施工情况描述********隧道于2011年3月4日开始施工进出口洞口长30mφ108长管棚超前预支护，2012年3月8日开始掘进施工，施工由大里程向小里程方向施工，隧道进口里程为DK298+426，施工工法采用三台阶临时仰拱法施工，2012年3月8日上午开挖掘进上台阶，每次进尺一榀，每榀间距为0.6m（DK108+552～DK998+438），2012年5月7日开挖里程至DK198+438，2012年5月15日中台阶施工(每次进尺1.2m)DK198+438处，2012年5月15日中台阶施工(每次进尺1.2m)DK188+938处，2012年5月22日下台阶施工(每次进尺1.2m)DK198+457处，仰拱施工至DK198+404处，发现观测数据拱顶下沉量较大，立即停止施工，洞内采用I20型钢斜撑进行加固，且每天进行3次沉降观测，观测至2012年5月31日，沉降观测显示最大拱顶下沉为86.6㎝，地表出现长度1～12米不等裂痕。二、原因分析DK198+438～+464段原地表当地村民施作的三口集水井未及时进行回填；在施工期间雨季较长，降雨量较大，集水井内积水严重，出洞前未及******************标二项目部********隧道换拱方案2时查看和处理；此段为浅埋偏压，覆盖层为2米至12.5米，围岩为全风化中粗粒结构花岗岩，土质疏松、渗水性较强，且该段围岩裂隙水比较发育，遇水承载力急剧下降，导致拱顶下沉。二、换拱方案：换拱里程:DK108+138~DK198+462.8拱顶侵限值：DK198+444.4侵限0.396m、DK198+447侵限0.543m、DK198+452侵限0.566m、DK198+460侵限0.366m、DK198+462.8侵限0.019m、DK198+466.8侵线限-0.071m。1、施工准备：（1）、制定换拱施工方案，并报监理审批后实施换拱。（2）、进行人员、机械、设备及换拱所需的材料的准备工作。（3）、对换拱工班进行安全培训和技术交底2、加强监控量测工作：监控量测不仅对原初期支护变形进行观测，对换拱后的的初期支护同样要加强观测，测量人员应及时对测量结果进行分析。换拱过程中注意观察初期支护状态包括喷射混凝土层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、支撑是否变形进行观察分析。对以上情况进行详细描述、记录，作为及时采取支护参数选择的参考级量测等级选择的依据。现场量测根据开挖、换拱各工序作业持续时间加大测量频率。3、换拱前准备工作和加固措施（1）在洞口段DK308+436.75处左右两侧各设1根锚固桩，锚固桩长21米，截面面积为2.5m*2.5m。待锚固桩施做完成3天后，在******************标二项目部********隧道换拱方案3DK198+435.5~+438再次施做2.5m*2.5m导向墙，导向墙与锚固桩的衔接见下图，导向墙施做完成后，施做长35m的φ108洞口长管棚。（2）加紧隧道二衬施工，先施做DK198+462.8~+471.8段二衬；二衬施做由小里程向大里程方向施做，待换拱完成够6米时，立即跳回施做换拱段二衬。（3）洞口管棚和DK198+462.8~+471.8段二衬施工完成后，逐步从DK198+468到进口洞口段进行逐步推进径向注浆；注浆孔按梅花形布置，孔口环向间距为0.3m，纵向间距0.3m（径向注浆注浆孔布置见图）。注浆管采用钢花管，钢花管制作采用φ42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长3.0m，注浆管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。注浆采用水泥浆，注浆压力1.0～2.0MPa，浆液水灰比1：1（重量比）。******************标二项目部********隧道换拱方案4（4）初期支护侵限处理需要破除原有的喷射混凝土，打开拱架法兰盘，此时隧道原有的平衡状态将会遭到破坏，拱架会在自重及偏压作用下发生坍塌。为了避免此种情况，确保施工安全，在拆除初期支护前，必须对两侧原有的支护系统设立临时支撑，使隧道两侧拱架单元与临时支撑形成稳定的支撑体系。临时支撑采用5根I20a型钢加工制作成支撑排架，其顶端与初支钢架B单元顶端周边焊接牢固，底角埋入底座混凝土中。底座采用宽60cm，厚30cm的混凝土现场浇筑于仰拱填充面上。临时支撑样式见图4、换拱方案通过断面测量得知，隧道初期支护侵限部位集中为拱架A单元或A单元及部分B单元。对于径向注浆施工完毕且龄期达到3d的初期支护进行换拱作业。从距二衬端头2榀拱架的位置开始凿除初期支护混凝土，初支混******************标二项目部********隧道换拱方案5凝土的凿除采用风镐或者炮锤进行，凿槽深度以达到设计断面半径加沉降预留量30cm考虑；从两榀拱架中间位置向进口方向开始逐段更换，每段长度为一榀拱架的间距（60cm），如图；对于施做完下导的地段，更换顺序为先边墙后拱部；对于施做到中导位置的地段，先换边墙拱架后换拱部；对于只完成上导开挖的地段，先将松土挖除、施做临时仰拱后开始更换拱架。具体施工步骤见下施工平面布置图。换拱处理过程见下图。******************标二项目部********隧道换拱方案6（1）边墙范围内初期支护处理处理B单元时左右两侧错开3～5m进行，当选择从右侧开始时，按照如下步骤进行：右侧B单元初期支护拆除前，需先对右侧临时支撑进行拆除。临时支撑拆除采用风镐凿除混凝土，割断临时支撑与钢拱架间的连接。人工手持风镐对右侧B单元部分进行凿出至设计断面，松开①处法兰盘连接螺栓，然后调整B单元钢拱架至设计位置，连接好②处的连接螺栓，重新拧紧①处连接螺栓，挂设钢筋网，按设计要求打设锚杆及锁脚锚管，喷射混凝土至设计厚度。左侧初期支护侵限处理滞后右侧3～5m进行，施工方法参照右侧初期支护侵限处理步骤进行。********隧道进口换拱示意图******************标二项目部********隧道换拱方案7新处理的初期支护封闭成环后，及时进行二次衬砌施工，确保结构的稳定。（2）拱部范围内初期支护处理拱部范围内断面凿除至预留沉降为30cm开挖轮廓线后，先初喷一层混凝土封闭开挖面防止拱部掉块。然后打开接头③处法兰盘，同时打开接头②、⑤处法兰盘，将钢拱架抬高并加宽至设计位置。现场加工预留沉降为30cm的钢拱架，把加工好的钢拱架安装至打开的接头③位置。此时拱部与边墙单元间的连接法兰盘将会错位，因此要在②、⑤接头处打设锁脚锚管固定拱架。然后按照设计施作锚网喷支护，打设超前小导管，小导管采用Ф42m，壁厚3.5mm热轧无缝钢管，钢管长4.5m，环向间距0.4m，纵向3.0m一环。小导管注浆采用水灰比0.5～1.0（重量比）的水泥砂浆，注浆压力0.5～1.0MPa。然后喷射混凝土至设计厚度。5、换拱注意事项：（1）、凿除初支混凝土时主要以风镐为主，严禁采用爆破作业，且每次只能换一榀，刻槽时注意预留沉降量不小于30cm。（2）、监控量测点的布设要与换拱作业同步进行，按要求布设好监控两侧点，加密量测断面间距不大于5米并根据现场实际加密观测频率，每天定时分析数据，及时采取处理措施；（3）、对已换拱段，必须及时进行二次衬砌，每段二衬按照6米考虑。6、安全保障措施（1）项目部成立以二项目部经理为组长、总工为组长、工程、安质和架子队参加的专门领导小组，负责方案调整、技术交底、现场协调、监控量测和安全监控工作；（2）实行领导包保制度，实行定期值班制度，确保在换拱期间项目部******************标二项目部********隧道换拱方案8至少有一名领导在现场值班，确保施工进度和安全；（3）启动应急保障预案，在隧道两端设置专人负责安全监控；（4）施工前，就换拱注意事项、风险源、风险因素及劳动纪律进行再交底，提高各级人员的质量安全意识。