隧道换拱施工方案

隧道

初期支护拆换施工方案

编制：

审核：

审批：

二零一四年四月

目录

一、编制依据 0

二、编制范围 0

三、工程概况 0

四、初期支护加固方案 (1)

一、编制依据

1、新建铁路云（昆明）至桂（南宁）铁路YGZQ-3标招标、投标文件。

2、国家和铁道部现行的技术规范、高速铁路技术指南和验收评定标准。

3、《中华人民共和国安全生产法》、《建设工程安全管理条例》和《铁路工程施工安全技术规程》等工程建设安全生产有关管理规定。

4、近年来我公司类似工程施工经验、施工工法、科技成果。

5、我公司的人员和机械设备等综合能力以及以往类似工程的施工经验。

二、编制范围

该初期支护拆换施工方案适用于云桂铁路（广西段）XXXXXX段初期支护拆换。

编制内容主要包括：初期支护加固方案、拆换方案及施工工艺，施工组织和安全、文明施工等管理措施。

三、工程概况

XX隧道进口里程XX，出口里程XX，全长714m，最大埋深约43m。隧道范围内岩性为页岩夹泥质砂岩。

全结合地形地质条件，隧道进口XX段，采用V级单压式抗震明洞，XX 段采用V级偏压式抗震明洞，隧道出口XX段埋深较浅且横坡较缓，全隧为V级浅埋段，除明洞外其余地段均采用V级B型复合衬砌。截至目前，XX 隧道出口施工进展情况为：掌子面上台阶里程K155+146，中台阶里程K155+155.1,下台阶里程K155+161.1，仰拱里程K155+165.9，二衬里程K155+169.4。

通过监测数据分析，XX隧道K155+155.1～K155+169.4段初期支护净空轮廓实测资料如附件1所示。洞内初期支护出现扭曲变形侵入二次衬砌限

界，整体向右偏移，需要拆换该段初期支护。

四、初期支护加固方案

根据监控量测记录，对K155+155.1～K155+169.4段初支进行加固，具体措施如下：

⑴采用φ42钢花管对该段围岩进行径向注浆加固处理，按照1.2m×

1.0m(环向×纵向)的间距梅花形布设。φ42钢花管每根长4.5m，壁厚3.5mm。钢花管施工顺序：环向自两侧往拱顶方向进行，在φ42钢管表面必须钻φ6注浆孔，间距20cm，梅花形布置，间距不能随意放大。

⑵根据监控量测断面，在需换拱的钢拱架接头处增加4根φ42锁脚锚管采用L型钢筋卡与钢拱架焊接牢固，并注浆以加强锁脚。φ42锁脚锚管每根长4.5m，壁厚3.5mm。

⑶为避免注浆软化围岩而进一步造成围岩失稳，要求注浆采用1：0.5～1:1水泥浆，水泥浆中添加速凝剂，掺量为水泥用量的2%-3%，注浆压力0.3～

0.5Mpa，根据现场实际情况进行调节，采用跳孔间隔注浆，保证注浆质量。

⑷中台阶范围内，完成临时仰拱支撑，并在拱顶位置处支顶I18工字钢与临时仰拱连接牢固，在左右两侧各加一根I18工字钢斜撑，与中、上台阶接头处连接。

五、初期支护拆换方案及施工

工艺

待注浆加固完成后，采用超前

水平钻对该段围岩进行取样分析，

取样分析结果和监控量测数据满足

拆换要求及围岩初期支护稳定后，

按照由二衬端向掌子面端“隔两榀分单元拆换”的原则，对

图1 初期支护拆换顺序图 (①→②→③→④

)

K155+155.1～K155+169.4段初期支护局部进行拆换，每榀拆换顺序如图1所示。初期支护拆换工艺流程如图2所示。

1、拆除初期支护

按照拱架单元进行凿除，且每次只能凿除一榀中的一个拱架单元。凿除主要以人工利用风镐开挖为主，尽量减少对围岩的扰动。

⑴初期支护喷射混凝土凿除

根据断面测量结果凿除侵限喷射混

凝土，凿除侵限初支混凝土施工注意事

项：

①根据断面实测数据，用红油漆在

喷射混凝土表面标志出侵限的范围，并

用数字写出该处或该段侵限多少。

②风镐凿除喷射混凝土之前，必须

先把喷射混凝土的凿除部分与不凿除部

分在分界处切开分离，以防对不凿除部

分混凝土有损伤。

③不得大面积拆除初期支护，防止

塌方及冒顶。

④拆换位置、钢拱架加工数量、凿除混凝土面积由现场技术人员确认。 ⑵初期支护钢拱架割除

钢拱架拆除时先用风镐破除钢拱架背后的岩土，当用风镐不便于操作时可用钢钎凿除其背后的岩土。

钢拱架切割应沿半径方向，一次割除一个钢拱架单元，割除前采用顶撑顶住被割除段的型钢，两端用气焊割除后，再割除钢拱架原有的纵向连接筋，然后用锤头先轻敲震动钢拱架，使钢拱架松动，此时由4名工人人

图2 拆换工艺流程图

工配合托住钢拱架，1人用撬棍从一端到另一端逐步撬动，直至钢拱架顺利拆除。

2、挂设钢筋网片

在钢拱架拆除完成后，人工进行欠挖处理，对于局部残留的砼采用风镐破除，锚杆超前支护等钢结构采用电气焊切除，直至轮廓满足施工和设计要求。由于考虑该段地势偏压严重换拱后围岩有可能产生较大变形，轮廓开挖时预留沉降量为10-15cm。

岩面修整完成后及时进行初喷，挂设钢筋网。

钢筋网采用φ8mm钢筋，网格间距为20×20cm,搭接长度为1～2个网格。

3、I20b钢架安装

⑴把加工好的相应钢拱架单元运至作业面，调整后定位安装。

⑵打设4根锁脚锚管，用L型筋与钢拱架焊接牢固。锁脚锚管采用长

4.5m的φ42×3.5mm钢花管。

⑶在钢拱架与初喷混凝土的空隙处加设混凝土垫块，楔紧钢拱架。

⑷按设计要求焊纵向连接筋。

⑸注浆采用1:1水泥砂浆，注浆压力0.3～0.5Mpa。

4、喷射混凝土

每单元初期支护拆换完成后及时湿喷C25砼，厚度同设计。

5、二衬施工

按以上拆换顺序反复循环，并及时跟进仰拱及仰拱填充，初期支护拆换完成一段，衬砌一段，确保安全。

6、初期支护拆换注意事项

⑴初期支护拆换由二次衬砌端向掌子面端间隔两榀钢拱架实施。

⑵拆换拱过程中，必须全程监测，设安全员全程值守，负责安全管理

工作。

⑶拆换过程中，应尽量避免、减少各种振动、冲击作业，避免水影响。

⑷拆换拱与二衬施作宜穿插进行，即拆换一段，衬砌一段。

⑸拆换前对工人进行换拱安全教育，施工时尽量减少正面对着换拱作业面的时间，加工1.0m、1.5m、2.0m钢钎各两根，以方便在换拱工作面的侧面进行作业。

⑹拆换后的拱架单元恰巧不能栓接时，要采用型钢或16mm的钢板对连接处楔紧并四面焊牢。

六、监控量测系统

1、量测程序

监控量测的目的在于监测围岩变形和压力情况，验证支护衬砌的设计效果，保证围岩稳定和施工安全；通过对量测数据的分析处理，掌握地层稳定性变化规律，预见事故和险情，作为调整和修整支护参数及施工方法的依据，提供围岩和支护衬砌最终稳定的信息。

隧道监控量测程序图

2、测点布置

3

施工前，在洞内该段初期支护钢拱架上布置监控量测点，拱顶下沉观测点及净空收敛观测点按每5米一个断面进行布设，以观测围岩及初期支护结构的变化；洞顶原地表，每5米一个断面布设地表下沉观测点，以观测地表沉降。周边收敛、拱顶下沉及地表下沉各项目测点尽量集中断面布设，以便量测成果分析。对初支侵限较大处，增设绝对位移监测点，尤其是连接钢板处和墙角处。

拱顶下沉观测点，在隧道需换拱的初期支护上每3米设置一个点，换

拱施工完的初期支护上每两米设置一个点，并且在换拱施工完6小时内进行第一次观测，仪器采用高精度全站仪，观测频率为每天2次，直至二衬完成后为止。

净空收敛观测点，在拱顶下沉观测点同一断面设置，仪器采用高精度全站仪，观测频率同拱顶下沉观测。

4、量测整理及分析

根据现场量测数据绘制位移-时间曲线图，在位移-时间曲线趋于平缓时进行回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律，回归分析为建立下沉量（U）随时间（T）发展的时态函数，根据测点位移变化速率判断围岩稳定状况，当隧道周边变形趋势有明显减缓趋势，则说明隧道变形基本处于稳定状态，当变化速率过快、过大，或当位移-时间曲线出现反弯点时，说明位移出现反常的急剧增加现象，表明围岩及支护已呈不稳状态，应及时加强支护并停止作业，并根据现场及施工情况进行分析。

5、加强监控量测工作

⑴监控量测不仅对原初期支护钢拱架变形进行观测，对置换后的拱架同样要加强观测，量测人员应及时对测量结果进行分析。

⑵开挖过程中注意观察初期支护状态包括喷混凝土层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、支撑是否压屈变形进行观察分析。对以上情况进行详细描述、记录，并予以评估，作为及时采取支护参数选择的参考及量测等级选择的依据。

⑶量测方法及频率

现场量测时根据开挖、换拱各工序作业持续时间加大测量频率。

七、安全质量保证措施

1、成立换拱安全施工领导小组

为了保证置换拱架期间的施工安全以及隧道结构安全，项目部成立以

项目经理为组长的安全施工指导小组。

组长：项目经理

副组长：总工、生产经理

成员：各部室负责人，现场技术主管，技术员等

组长负责换拱期间的安全工作的总体协调及遭遇紧急情况时进行总调度，副组长负责置换拱架期间具体的安全事项，各成员配合组长及副组长工作。

2、建立值班制度

⑴在洞口设置警示标志，并设置警戒线，无关人员不得进洞，且进洞人员必须先登记后进洞，严格执行进出洞登记制度。

⑵置换拱架期间，要加强值班制度，除正常的专职安全员需现场值班外，还需配置专门的换拱值班人员，值班人员主要负责现场的安全物资调配及应急汇报。

⑶专职安检人员每班都要对每榀置换拱架进行一次全面检查，尤其是要注意加强对围岩和临时支护状态的检查，不放过任何微小变化，并应逐级做好记录。发现问题及时上报。

⑷在施工作业面设置宣传标语和警示标志，保证作业人员随处可见，提高“三不伤害”的安全防范意识。

⑸派专人在洞外对山体开裂等情况进行观测，如有异常，及时上报。

3、技术保障

⑴工程材料控制措施

工程材料和辅助材料（包括构件、成品、半成品），都将构成建筑工程的实体。保证工程材料按质、按量、按时的供应是提高和保证质量的前提。因此，对采购的原材料、构件（配件）、半成品等材料，建立健全进场前检

查验收和取样送检制度，杜绝不合格材料进入现场。

⑵在置换拱架期间，要派专人进行隧道围岩监控量测。

在监控量测单位的正常监控外，项目部测量班也要进行观测，观测项目包括：

①未拆除段的拱顶下沉、周边收敛；

②已拆除置换段的拱顶下沉、周边收敛；

③变形段的洞外山体下沉、位移等。

对观测数据认真做好记录和数据处理工作，以修正支护参数，保障施工安全。

⑶严禁对侵限部分的钢拱架之间的混凝土多榀同时凿除，多榀同时换拱，防止暴露面积过大造成围岩出现突然性垮塌，避免意外事故的发生。

⑷严禁对一榀钢拱架一次性进行拆除，必须逐榀逐单元换除。

⑸遵循原有钢拱架纵向连接筋最后割除的原则，以防钢拱架忽然掉落伤人。

⑹钢拱架从拆除钢拱架至换拱完成必须有专人指挥，现场负责安全的人员进行旁站监督。

⑺系统锚杆设置时，需在钢拱架两侧交错布置，锚垫板与钢拱架焊接牢固，砂浆锚杆采用M20水泥砂浆全长粘结，严禁采用锚固剂代替水泥砂浆。

4、质量保证措施

⑴保证电焊施工质量，由专业的电焊工进行更换拱架的施作；

⑵更换拱架时打设锁脚钢管并注浆，保证更换后的钢拱架牢固可靠；

⑶在施工过程中时时监控，保证换拱完成后初支断面的净空符合要求。

⑷换设新的型钢钢拱架时必须对原有钢拱架之间的喷射混凝土人工凿除，防止对洞身围岩的扰动过大。

5、应急救援预案

按照项目编制的应急救援预案，各安全小组成员组织学习，熟悉应急救援程序，并准备好应急救援物资。保证应急救援能够快速、有序的开展。青年人首先要树雄心，立大志，其次就要决心作一个有用的人才