大岐山隧道进口初期支护侵限处理方案

大岐山隧道进口侵限

处理施工方案 

编制：               

审核：               

审批：               

中铁十四局贵广铁路GGTJ-9标工程指挥部

2010年10月

大岐山隧道进口侵限处理施工方案

1 工程概况

大岐山隧道起点里程为DK599+818，终点里程为DK609+325，正洞长9507m，隧道最大埋深约528.5m。大岐山隧道为Ⅰ级双线铁路隧道，线间距4.8m，设计行车速度为250km/h，并预留提速条件。

大岐山隧道进口位于步头镇大湾村，隧道DK599+862～DK599+902按照Vc衬砌断面进行支护，初期支护采用I22a钢架进行加强，钢架间距0.6m；隧道DK599+902～DK600+000按照Vb衬砌断面进行支护，初期支护采用I20a钢架进行加强，钢架间距0.6m。大岐山隧道进口段处于软弱围岩浅埋偏压地段，从前期开挖揭示的地质条件看，隧道进洞后为全风化的泥岩，裂隙水较发育。隧道开挖支护后，围岩变形超限导致DK599+865～DK599+935段隧道初期支护侵入衬砌限界。为保证二次衬砌混凝土的厚度，需对侵限段落共计118榀拱架（换拱段拱架架设位置及侵限拱架部位见附表）进行置换处理。通过测量断面分析，侵限部位主要集中在拱部A单元或A单元及部分B单元范围内，侵限最大达38cm（详见附图：大岐山隧道进口DK599+865～DK599+935初支断面图）。

2 施工准备

换拱前，做好相关人员的技术培训工作。准备好换拱所需的钢架，加工好换拱台车、马凳和临时支撑，并为换拱后及时衬砌做好相应准备。

3 侵限处理施工方案

侵限处理利用换拱台车、马凳为作业平台，采用临时支撑对初支钢架进行支撑，对拱部侵限部位的初期支护进行处理，并充分利用侵限的初支钢架，对侵限钢架进行接长抬高，以达到满足设计净空的要求。为了减少对围岩的扰动，侵限处理时每次置换1榀拱架，置换完毕后及时进行喷锚支护，然后再进行下一榀拱架的置换。

由于换拱段围岩破碎，自稳能力差，换拱后要立即进行衬砌施工。换拱时按照衬砌台车的长度对需换拱的区域划分为6个段落，每段12m，由小里程向大里程逐段进行。每个段落完成后，立即组织该段衬砌施工，以确保安全。

图3-1 仰拱及衬砌段落划分示意图

换拱的施工工艺流程为：

拱部径向注浆→设置临时支撑→初期支护破除→侵限钢架处理→超前小导管施工→锚网喷支护。

换拱时需破除原有的初期支护，原有的平衡状态遭到破坏，换拱时通过拱部径向注浆、增设临时支撑等措施，确保施工安全。

3.1 拱部径向注浆

侵限区域内采用径向注浆加固围岩，注浆孔按梅花形布置 ，孔口环向间距为1.5m，孔底环向间距约2.2m，纵向间距1.5m（径向注浆注浆孔布置见图3-2）。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）。

3.2 临时支撑设置

图3-3 I20钢临时支撑示意图

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3-3。

3.3 初期支护侵限处理

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。在拱架侵限处理时根据侵限部位的不同选择不同施工方案。（各里程段拱架处理适用方案见附表）

3.3.1 当隧道初期支护侵限部位为拱架A单元时，仅需处理A单元即可。

3.3.1.1 初期支护拆除

原有初期支护破除采用弱爆破及人工手持风镐进行破除。弱爆破严格控制装药量，减少对围岩的扰动及已有钢架的破坏。弱爆破后采用风镐凿除A单元范围内原有的喷射混凝土，拆除钢架连接钢筋及钢筋网。

3.3.1.2 侵限段初期支护处理

A单元范围内断面凿除至设计开挖轮廓线后，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，松开接头②、⑤处连接螺栓，将A单元抬高并加宽至设计位置。现场加工与A单元等弧度的钢拱架，把加工好的钢拱架安装至打开的接头③位置，然后旋紧接头②、⑤处连接螺栓。相邻两榀钢架间采用Ф22连接钢筋连接，按原设计打设系统锚杆及锁脚钢管，挂设钢筋网，按原设计进行喷射混凝土施工。

3.3.1.3 超前小导管施工

拱部采用超前小导管注浆加固围岩，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。

3.3.2 当隧道初期支护侵限部位为拱架A单元及部分B单元时，需先处理完A单元部分后再处理B单元部分。

3.3.2.1 A单元范围内初期支护拆除

A单元范围内断面凿除至设计开挖轮廓线后，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A单元抬高并加宽至设计位置。现场加工与A单元等弧度的钢拱架，把加工好的钢拱架安装至打开的接头③位置。此时A、B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。

3.3.2.2 B单元范围内初期支护处理

拱部A单元侵限段处理完毕后，便可进行B单元段侵限处理。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：

（1）右侧临时支撑及B单元初期支护拆除

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。

（2）右侧初期支护侵限处理

右侧侵限部位开挖至设计轮廓后，松开处法兰盘连接螺栓，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，按设计要求打设系统锚杆及锁脚锚管，喷射混凝土至设计厚度。

（3）左侧初期支护侵限处理

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。

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。

3.4 加强监控量测工作

（1）监控量测不仅对原初期支护钢架变形进行观测，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。

（2）开挖过程中注意观察初期支护状态包括喷砼层是否产生裂缝、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。

（3）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。

4 施工注意事项

（1）破除初期支护要采用弱爆破方式，避免震动过大造成围岩失稳、已施工的钢架扭曲变形。

（2）处理A单元侵限时，新加工的加长拱架要在、接头处间隔安装，杜绝新加长的拱架在同一轴线上，影响钢架的整体承力效果。

（3）对A单元换拱时，采用临时支撑对初支钢架进行支撑，支撑安装要牢固可靠，避免钢架在自重及围岩应力作用下失稳坍塌，临时支撑排架长度为4m，每次完成4m（6～7榀拱架）换拱后，移动排架至下一段落，完成12m换拱后，立即组织衬砌施工，确保施工安全。

5 质量保证措施

成立以项目经理任组长，总工程师为副组长的质量管理领导小组，全面负责质量管理工作。完善质量管理制度，施工中严格执行“三按六不”原则：按设计文件和技术规范施工，按工艺操作，按“验标”检验；原材料未经检验合格，不准进入施工现场，没有开工令，不准开工，未进行技术交底，不准动工，隐蔽工程未经检验签字，不准覆盖，上道工序未经检验，不准进入下道工序，工程未经检验合格，不准计价。

严格按照相关要求及规定的质量检查程序，做到报检及时、程序规范。严格以图纸、规范、质量验评标准、操作规程和施工方案进行施工作业，按照监督上道工序、保证本道工序、服务下道工序的要求，实施工序跟踪检查，切实做到施工中的每一道工序处于受控状态。

6 安全保证措施

（1）安排专职人员对隧道状况进行巡视，着重观察拱部喷射混凝土状态，具体包括洞身裂缝、掉块、异常情况，另外对山体变化状况进行观测。发现异常状况的部位、形状、数量作好施工记录，并及时向项目部汇报。

（2）风镐凿除混凝土时，下方严禁站人，割除连接筋、钢筋网以及清理欠挖时，作业台车下严禁过往人员。

（3）洞内施工坍塌以预防为主

①加强隧道施工监控量测，每次量测后及时进行数据整理，并绘制量测数据时态曲线和开挖面关系图，对初期的时态曲线应进行回归分析，预测可能出现的最大值和变化值，动态评估隧道的施工安全。

②严格按《安规》、《技规》实施操作。

③做到文明施工，杜绝违章指挥、违章作业及违反劳动纪律。

④该段地质情况较复杂及围岩较差，施工时尽量减少对围岩的挠动。

⑤组织广大干部、职工学习有关隧道施工方面的安全、技术知识，增强预防事故发生和突发事故的应变能力。

⑥洞内出现险情时应及时处理，不能及时处理的必须设专人进行安全防护，直至险情得到排除。

7 环保、水保保证措施

项目部成立以项目经理为组长的环保、水土保持领导小组，做好施工期间的环保、水保保护工作，环境保护部为日常的管理机构。

建立健全环保、水保体系，制定全面而系统的环境与生态保护、水土保持的管理办法和措施，符合国家、铁道部及地方有关环保、水保的标准，坚持施工过程中对环保工作的持续监督检查。建立“三级”检查落实制度，即领导层抓全面，管理层抓重点，实施层抓具体落实。

严格遵守国家有关环保水保的法律、法规和规章，并按有关规定，做好施工期间有环保水保工作。从组织管理上多方面加以控制，施工、生活废料、垃圾等要进行集中处理，严禁丢弃附近农田、水沟中。规范材料堆放，各种材料必须下垫上盖。施工结束后，材料统一回收处理，施工废水经过滤沉淀后排放，防止污染水质。