隧道淺埋段侵限拱架置換技術(shù)探討

虎入林

【摘? 要】闡述穿越一級公路地段，隧道淺埋段位置侵限后，為了保證侵限后圍巖的穩(wěn)定，不再持續(xù)侵限，在侵限位置增加鋼支撐，確保圍巖穩(wěn)定，施工此段仰拱和襯砌時再進行更換拱架鋼支撐，施工過程確保作業(yè)范圍的穩(wěn)定和施工安全。

【關(guān)鍵詞】侵限;鋼支撐;更換;穩(wěn)定性

引言

此論文中大方隧道進口D1K392+400～D1K392+424加強初期支護后仍存在侵限現(xiàn)象。

（1）本隧所在區(qū)域年降雨量時空上分布不均勻，雨季為4月到10月，降水量達(dá)到834.76mm，是全年降水量的87.42%，干旱季節(jié)在11月到3月份，降水量達(dá)到120.13mm，為全年降水量的12.58%。

（2）地質(zhì)概況是灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，垂直節(jié)理發(fā)育，原地面存在巖溶洼地、巖溶溝槽，水孔發(fā)育。地表有村落。開挖揭示左側(cè)和中部掌子面圍巖為全充填黏土，黃褐色，土呈軟塑狀，含水量較高。

1.侵限拱架置換工程背景

（1）D1K392+406～D1K392+424原設(shè)計為Ⅴb型復(fù)合式襯砌，全環(huán)I20b型鋼拱架0.8m/榀，開挖顯示左邊和中間掌子面巖體呈現(xiàn)填充黏土，黃褐色，土為軟塑狀，水含量較大，占據(jù)掌子面的2/3，并向中臺階下方延伸，釬探深度大于5.0m;右側(cè)掌子面為塊石夾黏土，泥質(zhì)含量較高，黃褐色，土呈軟塑狀，含水量較高;經(jīng)釬探開挖輪廓線左側(cè)5m和拱部以上5m為黏土，右側(cè)開挖輪廓線以外5.0m為土夾石。

（2）D1K392+400～D1K392+424段由Ⅴb型復(fù)合式襯砌調(diào)整為Ⅴc型復(fù)合式襯砌，全環(huán)I20b型鋼鋼架由0.8m/榀調(diào)整為0.6cm/榀，拱部由原設(shè)計Φ42超前小導(dǎo)管支護調(diào)整為Φ76中管棚超前支護+套打Φ42小導(dǎo)管進行超前支護，每環(huán)布設(shè)38根Φ76中管棚，縱向間距為6.0m，單根長9.0m，小導(dǎo)管2.4m/環(huán)，每環(huán)38根，每根長4.0m。

隨后經(jīng)過監(jiān)控量測數(shù)據(jù)對比仍然侵限，為防止該段持續(xù)侵限對其進行加強套拱施作，套拱采用拱墻I20b型鋼鋼架，0.5m/榀，拱架縱向連接筋環(huán)向加密到0.5m，鋼架接頭2根Φ76鎖腳錨管，每根長6.0m，系統(tǒng)錨桿注漿被系統(tǒng)錨管替代，每根長5.0m。

2.侵限情況簡介及原因分析

大方隧道進口D1K392+400～D1K392+424處初期支護完成后，其沉降收斂監(jiān)控量測多次報警，發(fā)現(xiàn)其變形收斂較大。經(jīng)掃描斷面發(fā)現(xiàn)，D1K392+400～D1K392+424處侵限達(dá)20～30cm，要進行鋼架更換。根據(jù)現(xiàn)場情況分析侵限原因如下：

D1K392+400～D1K392+424段右側(cè)邊墻至拱部為一溶槽，填充物是粘土，水含量大，左側(cè)邊墻到拱部是泥夾石，穩(wěn)定能力差，由于降水下滲影響，最后沉降變形過大導(dǎo)致初期支護侵限。拱頂?shù)接覀?cè)拱腳均為粘土，左側(cè)破碎灰?guī)r，右側(cè)穩(wěn)定能力差，由于降水下滲影響，最后沉降變形過大導(dǎo)致初期支護侵限。

3.拱架置換技術(shù)措施

更換鋼架必須考慮作業(yè)安全，換拱遵循安全錨鎖加固，鋼架更換先邊墻后拱部、隔榀更換的原則進行處理;其次，處理后，對欠挖處理一次到位，充分預(yù)留變形量預(yù)防更換完成后出現(xiàn)二次侵限。

（1）為了保證施工安全，首先對換拱段前后各施作一模二次襯砌（達(dá)到鎖口效果）并達(dá)到強度后再進行換拱處理，保證換拱段前后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。為保證隧道安全施工，必須將拱段仰拱及仰拱填充施工完畢，隧道結(jié)構(gòu)受力條件得以改善。

（2）D1K392+400～D1K392+424段根據(jù)要求已施作護拱，需先拆除護拱再進行換拱，拆除護拱超前隔榀換拱一榀，即拆除一榀護拱后停止拆除，再進行換拱，循環(huán)進行。

（3）由于地質(zhì)條件差，換拱出可能出現(xiàn)突泥坍塌等突發(fā)狀況，換拱前該兩段都需進行補注漿處理，單榀鋼架之間環(huán)向間距80cm打設(shè)4mφ42注漿管待注漿完畢固結(jié)后再進行換拱。

（4）為減少對換拱段初期支護及背后土體、巖體的擾動，拆除及換拱采用非爆破方式，全采用人工方式進行。加強洞內(nèi)監(jiān)控量測的頻率，發(fā)現(xiàn)異常，即刻停止換拱，施作臨時橫撐和豎撐，并打設(shè)鎖腳錨管，保證洞內(nèi)安全。

（5）首先要開挖隧底、施作仰拱和填充。初支閉合成環(huán)，施作仰拱和填充對隧底周邊圍巖形成反壓。對換拱段前后進行二次襯砌，等二襯砼達(dá)到齡期后，再次進行換拱段拱架更換。

（6）緊前工作完成后，依據(jù)掃描斷面結(jié)果，由外向內(nèi)進行更換。更換分為全環(huán)鋼架更換和局部鋼架更換，更換時，要按照從一側(cè)邊墻到拱部再到另一側(cè)邊墻依次拆換，避免拱部出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象。

①全環(huán)拱架置換方法。a.在更換鋼架單元的兩側(cè)20厘米處，用風(fēng)鎬人工鑿出20厘米寬凹槽，連接鋼筋和鋼筋網(wǎng)片用氧氣焊切割，保證更換鋼架單元與支護結(jié)構(gòu)分離。從邊墻到拱部拆換前，對上部一節(jié)單元進行4根鎖腳加固，預(yù)防掉拱。b.人工手持風(fēng)鎬鑿除兩端連接板處砼，拆除連接螺栓，待拱架拆除后，鑿除其余噴砼。c.單元鋼架更換并處理欠挖后，及時進行初支封閉。然后將要更換的鋼架進行安裝，鋼架上部打設(shè)4mφ42鎖腳錨管3組6根，下部打設(shè)鎖腳錨管2組4根并注漿;拆除時，如果地質(zhì)條件差，拆除一個整體單元風(fēng)險較大，需進行2米一節(jié)局部更換，同樣進行鎖腳加固。更換時測量人員全程測量，預(yù)防再次侵限;該單元置換完畢后及時噴砼封閉。對下步單元進行鋼架拆除及安裝重復(fù)以上步驟。d. 安裝鋼架時，測量人員必須對鋼架進行定位，技術(shù)人員根據(jù)規(guī)范檢查鋼架的中線偏位及垂直度，必須控制超欠挖，堅決避免再次換拱。e. 鋼架安裝按照技術(shù)交底施工，安裝完成后，測量人員重復(fù)進行復(fù)測斷面，確保超欠挖符合規(guī)范要求，保證二襯砌的厚度。

②局部拱架置換方法a.由下至上更換單元鋼架，首先在應(yīng)拆除鋼架相鄰鋼架進行安裝鎖腳錨管固定。鎖腳錨管長度，L=4m， φ42無縫鋼管，并進行注漿，U形卡，滿焊固定。（上部拱架單元打設(shè)3組6根，間距1米，下部拱架單元打設(shè)2組4根，間距1.5米）在拆除拱架單元的兩側(cè)10厘米處，人工用風(fēng)鎬鑿出25厘米寬凹槽，連接鋼筋和鋼筋網(wǎng)片用氧氣焊切割，保證拆除鋼架單元與初支結(jié)構(gòu)分離。b.采用風(fēng)鎬人工鑿除連接板兩端處砼，拆除連接螺栓。c.其余欠挖砼人工鑿除。d. 拆除單元鋼架后，及時進行初噴封閉，再進行鋼架更換，然后支護封閉。對下步單元進行拱架拆除、安裝重復(fù)以上步驟。f. 拆除鋼架后，對斷面重新進行掃描斷面，一旦欠挖，必須進行欠挖處理，才能安設(shè)鋼架。g.拱架安裝時，測量人員必須對鋼架進行定位，技術(shù)人員根據(jù)規(guī)范檢查鋼架的中線偏位及垂直度，必須控制超欠挖，堅決避免再次換拱。h. 安裝完成后，測量人員重復(fù)進行復(fù)測斷面，確保超欠挖符合規(guī)范要求，保證二襯砌的厚度。

4.施工注意事項

（1）嚴(yán)格按隧道施工規(guī)范加強量測，確保立鋼架和拆除鋼架施工過程中初期支護結(jié)構(gòu)的安全。

（2）風(fēng)鎬鑿除噴射混凝土之前，測量標(biāo)示開槽的寬度及長度，開槽寬度按一個榀拱架的寬度加20cm寬度為準(zhǔn)。

（3）注意新更換拱架的鎖腳錨管的注漿，避免再次處理侵限。

（4）杜絕初期支護大面積拆除，嚴(yán)防塌方等現(xiàn)象。

（5）更換鋼架應(yīng)由里邊往外方向單榀單榀的自下向上采用風(fēng)鎬開挖、拆除侵限鋼架，杜絕采用爆破作業(yè)方式開挖侵限初期支護面。

（6）每次開槽處理單榀鋼拱架，不得一次多榀鋼架。

（7）施工過程加強巖體的監(jiān)控量測，若出現(xiàn)巖體收斂、拱頂下沉突變等立即停止鋼架更換作業(yè)，進行分析原因制定處理措施。

（8）在換拱段前后二次襯砌混凝土達(dá)到強度后才可以開始拆除施工。

（9）待所有換拱完成后及時施作二次襯砌

5.結(jié)束語

綜上所述，對于淺埋隧道侵限套拱拆換地段要進行地質(zhì)核對，進行勤測量、勤分析。鋼拱架拆換過程中要做到，嚴(yán)格按照拆除順序進行拆除，邊拆除變測量，嚴(yán)控拆換過程中圍巖變形量，拆除完成后持續(xù)測量圍巖變形，確定圍巖穩(wěn)定后方可結(jié)束監(jiān)測，拱架拆換完成。

參考文獻(xiàn)

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