隧道初支侵限換拱施工技術

柴吉祥

【摘要】為保證工程質量及施工安全，采用洞內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㎡，地質情況為上覆第四系上更新統坡殘積層粉質粘土、粘土及粗角礫土，下伏石灰巖，節理裂隙發育，巖溶發育等級為中等，巖溶裂隙水豐富。在施工過程中根據監控量測數據顯示，在該段中導、下導及仰拱開挖過程拱頂均出現不同程度的沉降，仰拱施做完成后沉降已穩定。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。為確保施工質量及作業安全，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、洞內徑向注漿

本隧道注漿范圍為DK196+118～DK196+082總計36m，根據現場實際情況，該段屬于偏壓段，換拱之前對該段進行洞內徑向注漿加固，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，并有良好的止漿措施。

2.2、孔位布置

孔口環向間距200cm，孔底環向間距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，并安裝好止漿塞。注漿前進行現場注漿試驗，根據實際情況調整注漿參數，取得注漿施工經驗，注漿完后，用M5水泥砂漿填塞。

2.4.1采用的注漿參數

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，并穩壓15分鐘。

2.4.2單孔注漿結束的條件為：注漿達到設計終壓并穩定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注漿結束

注漿在達到結束的條件后，應利用止漿閥或木塞將注漿孔口堵塞，以保持孔內壓力，直至漿液完全凝固。

3、換拱處理

在洞內注漿完成后，在拱部150°范圍做好超前注漿小導管，長4m，環向間距30cm，每2.4m施作一環，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、錨桿及鎖腳錨管運至現場，調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監控量測數據進行調整。

3.2、鋼架置換

鋼架置換之前必須先施做錨桿、掛設鋼筋網，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焊接固定，完成后立即進行噴砼作業，待噴砼強度達到設計強度后方可進行下一循環開挖。

3.3、監控量測

在隧道換拱的全過程中到二襯施工前，要求連續對地表下沉、拱頂下沉、水平凈空收斂進行量測，以判斷圍巖動態進而指導換拱作業。施工前，在該段初支布置監控量測點（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構的變化。在相對應的洞頂地表，每5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，拱架按順序逐節拆換，施工時換好一節鋼架后，立即按要求進行噴混凝土支護，嚴禁多節、多榀同時拆換和逐榀連續拆換。

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，每日量測結果必須及時反饋，并及時根據量測的數據來調整施工安排。

3.4.4施工前對所有現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，為確保洞內安全，在注漿加固、換拱施工時加強監控量測且對量測數據及時進行分析，進而指導現場施工。隨著公路、鐵路行業的飛速發展，不良地質地貌條件下修建大斷面隧道已是大勢所趨，但在有些復雜地質條件下初支結構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換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量驗收標準》（TB10753-2010）；

⑶《隧道工程現場施工技術》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。