拆除置換施工技術在隧道病害處置中的應用

雷明林 侍 鴻

1.云南交投集團云嶺建設有限公司 云南昆明 650041；2.云南航天工程物探檢測股份有限公司 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、右幅隧道累計總長6290.27m。

2 施工工序

ZK81+964～ZK81+875 段二襯進行注漿加固及地梁施工，再對該段仰拱進行處置，最后對二襯開裂段進行拆除重置，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）二襯兩側拱腳部位打設樹根樁，注漿固結。

（2）二襯環向打設自進式長錨桿穿越軟弱、松動的巖土體錨入穩定地層注漿加固。

（3）進行護拱及原有縱向地梁拆除試驗，并進行連續監測。

（4）待監控數據穩定后再進行臨時支撐及原有縱向地梁拆除（每次≤3m）。

（5）鑿除破壞仰拱，重置仰拱初支恢復與原初支的閉合成環。

（6）仰拱基底注漿固結，澆筑拱圈和填充層。

（7）澆筑縱向地梁。

（8）對二襯開裂段進行拆除并重置。

3 拆除重置處理方法

3.1 標識

處置前由第三方檢測單位對裂縫進行核查并標識。為了保證施工進度，確保小導管和樹根樁在鉆進過程中避開二襯鋼筋以及工字鋼等，施工前由第三方檢測單位對二襯進行掃描，確定鋼筋及工字鋼位置，并采用紅油漆進行標識，確保小導管施工的順利進行。

另外，由第三方檢測單位根據現場裂縫的實際情況對設計中不屬于拆除重置的裂縫進行檢測，判斷裂縫是否屬于錯臺等結構裂縫，如還存在超出設計范圍的結構裂縫，將由四方代表現場確定是否進行拆除重置[1-2]。

3.2 配套材料及機械

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

（2）機械準備。機械主要采用潛孔鉆、注漿機、自進式鉆機。樹根樁使用潛孔鉆進行鉆孔，根據現場條件使用YC726 型潛孔鉆；自進式錨桿使用SP50 型鉆機；注漿機采用GZJB 型注漿機，最大注漿壓力能夠達到7MPa，能夠滿足現場注漿要求。

3.3 監測

在處置之前，首先在需要拆除原支撐系統的前后10m 范圍內布設監測儀器，主要有應變計布設在鋼護拱及地梁上，鋼護拱每2m 布設1 組，每組3 個，分別布設在拱頂、拱肩、拱腰位置，地梁每2m 布設1 組，每組2 個，分別布設在左側地梁及右側地梁，另外在前10m 范圍內選取裂縫寬度較大的2 處布設裂縫監測儀，對裂縫寬度等進行監測。當監測的位移速率在0.1～0.2mm/ d，可以繼續進行作業，當＞0.2mm/ d 時暫停作業，查找原因[3]。

3.4 樹根樁施工

樹根樁采用φ108×6mm 鋼花管，在兩側水溝位置處各打設2 根，每根長9m，內置3 根φ25 直螺紋鋼筋，打設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，初始壓力在1.0MPa 以內，一般在0.5MPa 左右，終壓控制在2.0MPa 以內，并保持此壓力15～30min。

（1）測量布孔：根據處置要求，樹根樁位于兩側水溝處，每側各2 根，縱向間距為100cm。

（2）鉆機就位：病害段施工，施工臨時支撐阻礙較多，施工前現場應進行收整，確保潛孔鉆有足夠的操作空間，機械臂能夠施展開。

（3）鉆孔：根據設計方案，樹根樁采用φ108 鋼花管，在鉆頭選擇上，采用φ110 鉆頭，鉆孔前應進行機械設備的日常保養維護，保證鉆進過程中的正常鉆進。從鉆孔工藝上，先進行低速鉆進，待對地質情況有一定的熟悉程度時，再進行高速鉆進。當遇到卡鉆等情況時應分析原因，調整鉆孔工藝，并做好鉆孔記錄，指導下一循環的施工。

（4）清孔：當檢查孔位、孔深及垂直度或角度符合要求后進行清孔，清孔采用高壓風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 設止漿段，不打孔。每根樹根樁采用的鋼花管長9m，按照設計打好的孔位，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。注漿前應進行機械設備的檢查，確認機械設備完好后，再進行注漿。注漿時應先進行實驗孔的注漿，為后期注漿提供各種參數，如注漿壓力、注漿量等。注漿初始壓力在1.0MPa 內，一般在0.5MPa，終壓控制在2.0MPa內，并保持此壓力15～30min。

3.5 自進式錨桿

自進式錨桿長度為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，并用相應注漿泵進行注漿，注漿泵可采用3m3/ h 的雙液注漿機。

（1）鉆孔：采用自進式錨桿做為鉆桿及鉆頭。

（2）試泵：開始注漿前，應進行試泵，看注漿泵是否完好，直到不出現故障為止。

（3）安裝注漿管和止漿塞：鉆孔完成后，安裝注漿管和止漿塞，安裝過程中應保證注漿管和止漿塞的完好。安裝完成后加上孔蓋，防止雜物進入。

（4）壓水試驗：注漿前應進行壓水試驗，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：注漿前應進行機械設備的檢查，確認機械設備完好后，再進行注漿。注漿時應先進行實驗孔的注漿，為后期注漿提供各種參數，如注漿壓力、注漿量等。

（7）注漿壓力控制：初始壓力在1.0MPa 內，一般在0.5MPa，終壓控制在2.0MPa 內，并保持此壓力15～30min。具體數值由現場實驗確定。

3.6 仰拱處置

（1）拆除。拆除作業采用挖機與人工手持風鎬相結合的方式對仰拱進行破除，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，破除過程中嚴禁爆破，避免因爆破作業產生的震動對圍巖結構產生影響，造成二次病害。拆除前需要在拆除段的前后各10m 范圍內支撐系統上布設應力計，監測拆除過程中的應力變化情況，發現異常情況后應立即停止施工，采取必要臨時加固措施并分析原因，待確定結構穩定后方可繼續進行施工。混凝土鑿除采用人工手持風鎬結合挖機的方式進行作業，每次破除段落長度應嚴格控制在3m范圍內，嚴禁隨意進行開槽、鑿除作業。

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

（3）仰拱拱圈恢復。仰拱拱架及注漿加固完成后進行仰拱鋼筋綁扎，環向鋼筋采用植筋方式連接，植筋采用A 級膠，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，混凝土標號采用C15。填充混凝土表面要求平整，橫坡、縱坡與設計一致[4]。

3.7 鋼筋混凝土縱向地梁施工

（1）鋼筋工程。縱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、數量符合規范要求，一根鋼筋不得有2 個接頭。鋼筋綁扎完成后不得踩踏，報現場監理工程師進行驗收。

（2）混凝土澆筑。地梁關模采用木模，模板安裝完成后檢查軸線標高是否正確、垂直平整度是否符合要求，報監理工程師驗收合格后進行混凝土澆筑。混凝土入模澆筑時需使用振搗棒振搗，振搗棒插點均與，振搗時間要充分，使其內部密實并充分填充模板。

3.8 二襯拆除及恢復

拆除作業采用鋼筋混凝土碟式切割機、人工手持風鎬、中小型破除機械結合的方式進行破除，避免破除過程中因震動過大導致對后行洞二襯造成二次病害。拆除前在拆除段的前后各10m 范圍內的支撐系統上布設應力計，監測拆除過程中的應力變化情況，發現異常情況立即停工并分析原因，采取必要臨時加固措施，確定結構穩定后才可繼續施工。

3.8.1 拆除范圍及順序

每次拆除寬度為3m，并且拆除時盡量選取在初期支護的工字鋼處。采用兩側逐步向中間進行拆除作業。拆除3m 為試驗長度，第一次按照3m 的長度進行拆除，拆除前在前后10m 范圍內布設監測設備，監測未拆除段落的應力、位移等數據，根據監測數據調整具體的拆除長度。

3.8.2 拆除作業

混凝土鑿除采用人工手持風鎬結合鋼筋混凝土碟式切割機的方式進行作業，先拱后墻，從上至下，嚴禁隨意進行開槽、鑿除作業，在隧道內禁止在作業區域的下方站立、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

（1）防水板與土工布恢復。鋪設前對初支混凝土表面進行清理，確保鋪設密實；防水板采用反粘式防水板；土工布、防水板的鋪設滿足設計要求，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的圓形防水板進行補粘。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，避免隧道在運營期出現滲水等問題。

（2）鋼筋重置。拆除時采用碟式切割機進行作業，縱向鋼筋直接切斷，并在新老混凝土結合處布設橡膠止水帶，為保證鋼筋的有效連接，在切割機切斷位置采用人工手持風鎬進行破除，將原鋼筋外漏，露出的長度≥20cm。原鋼筋鑿出后進行鋼筋恢復作業，鋼筋間距25cm×20cm，主筋采用25 鋼筋，鋼筋恢復需保證層間距及保護層厚度，恢復完成后先對鋼筋外層進行測量，確保鋼筋保護層厚度，然后才可進行模板施工[6]。

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