柳城隧道出口换拱专项方案Word格式.docx

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六防止侵限措施11

柳城隧道出口换拱专项方案

一工程概况

1设计地质描述

XXXX隧道出口DK100+962～DK100+895段洞身围岩为泥盆系上统天瓦崠组石英砂岩局部夹粉砂岩：

石英砂岩，灰白色，砂状结构；

粉砂岩，紫红色，泥质结构。

全风化～弱风化,全风化，呈砂土、砂粒状；

强风化，岩体较破碎；

弱风化，岩体较完整。

岩层产状：

315∠20°

，地下水相对丰富，为弱富水区。

DK100+962～DK100+895段围岩设计为IIIb，由于岩体较破碎、稳定性差，变更为IVb支护措施。

2隧道施工情况描述

XXXXX隧道出口目前掌子面里程为DK100+860，下台阶里程DK100+915，仰拱端头里程为DK100+926，拱墙衬砌端头里程为DK100+962。

DK100+962～DK100+895段初期支护施工时间：

2015年5月28日至2015年7月2日。

施工工法：

DK100+962～DK100+895段设计采用Ⅱ型超前小导管预支护（按纵向间距3.0m一环布置），I18钢架（按纵向间距0.8m一榀布置），三台阶法施工。

初期支护完成后，出现喷射砼开裂、掉块，拱架变形。

测量班对DK100+962～DK100+895段进行长时间连续的沉降量量测，平均每天沉降3~5mm，沉降收敛时间较长，沉降量超过IVb围岩的设计预留变形量，存在不同程度的初支侵限现象。

二原因分析

DK100+962～DK100+895段围岩为石英砂岩局部夹粉砂岩，围岩破碎，渗水性较强，且该段围岩为弱富水区，遇水承载力急剧下降，开挖后，自稳时间短，围岩收敛过程长，沉降量偏大，导致拱顶下沉形成侵限欠挖。

三处理原则

1、暂停掌子面施工；

2、上台阶径向注浆处理并施作临时仰拱，形成封闭环，在钢架底部增设2跟锁脚锚管，防止下台阶开挖时产生较大沉降；

3、拱墙衬砌紧跟；

4、逐榀换拱，一次一榀；

5、加强沉降观测。

四换拱方案

鉴于DK100+962～DK100+895段初期支护已侵入二衬,为满足设计拱墙衬砌厚度要求，在确保安全及质量的前提下必须对该段隧道初期支护做换拱处理。

根据现场测量结果，确定处理方式：

㈠对于拱墙衬砌厚度30cm≤h＜40cm部位，人工用风枪凿除部分初支表面砼，确保拱墙衬砌满足设计要求。

㈡对于拱墙衬砌厚度h＜30cm部位，人工或采用松动爆破拆除侵限位置钢架，重新设置钢架，确保拱墙衬砌满足设计要求。

1、施工准备

⑴制定换拱施工方案，并报监理审批后实施换拱。

⑵进行人员、机械、设备及换拱所需的材料的准备工作。

⑶对换拱工班进行安全培训和技术交底。

2、人员及设备安排

⑴人员安排见表1

⑵主要设备见表2

表1换拱人员安排表

序号

职务

人数

分工

1

队长

负责全面协调

2

技术主管

负责技术指导工作

3

测量工

负责换拱期间监控量测

4

安全员

负责安全指导和安全值班

5

工人

7

负责凿除、换拱等工作

表2换拱机械设备安排表

设备名称

型号

数量

备注

挖掘机

PC220

自有

装载机

ZL59

空压机

20立方

风镐

\

电镐

3、加强监控量测工作

监控量测不仅对原初期支护变形进行观测，对换拱后的的初期支护同样要加强观测，对换拱前后拱顶下沉及围岩收敛观测每天2次，测量人员应及时对测量结果进行分析，汇总并上报工程部。

换拱过程中注意观察初期支护状态包括喷射混凝土层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、支撑是否变形进行观察分析。

对以上情况进行详细描述、记录，作为及时采取支护参数选择的参考级量测等级选择的依据。

现场量测根据开挖、换拱各工序作业持续时间加大测量频率。

4、换拱前准备工作和加固措施

⑴初期支护未侵限的，在拱顶下沉和围岩收敛基本稳定后，加紧隧道二衬施工，尤其是仰拱混凝土要及时施做。

二衬施做由大里程向小里程方向施做，待换拱完成够10米时，立即施做换拱段二衬。

⑵换拱前，应该对换拱段拱墙部位进行注浆固结，注浆孔按梅花形布置，孔口环向间距为1.0m，纵向间距1.0m。

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）。

⑶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。

为了避免此种情况发生，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1I20钢临时支撑示意图及图2柳城隧道出口换拱示意图。

图1I20钢临时支撑示意图

5、换拱方案

先进行隧底开挖、仰供及填充施做，初支闭合成环。

对于径向注浆施工完毕且龄期达到3d的初期支护进行换拱作业。

从距二衬端头2榀拱架的位置开始凿除初期支护混凝土，初支混凝土的凿除采用风镐或者炮锤进行，凿槽深度以达到设计断面半径加沉降预留量30cm考虑；

置换顺序：

利用换拱台车从大里程逐环进行，对每环的拱架置换应遵循先墙后拱的原则，每段长度为一榀拱架的间距（80cm）。

⑴边墙范围内初期支护处理

处理边墙钢拱架时左右两侧错开3～5m进行，当选择从右侧开始时，按照如下步骤进行：

右侧边墙钢拱架初期支护拆除前，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边墙钢拱架部分进行凿出至设计断面，松开

处法兰盘连接螺栓，然后调整边墙钢拱架至设计位置，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，按设计要求打设锚杆及锁脚锚管并按要求注浆，喷射混凝土至设计厚度。

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。

⑵拱部范围内初期支护处理

拱部范围内断面凿除至预留沉降为30cm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，将钢拱架抬高并加宽至设计位置。

现场加工预留沉降为30cm的钢拱架，把加工好的钢拱架安装至打开的接头③位置。

此时拱部与边墙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，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。

然后喷射混凝土至设计厚度。

6、施工工艺

测量检测并标示出侵限段落部位

开槽凿出侵限拱架，切除拱架

测量放样

安装新拱架

施做锁脚锚管及喷射砼

重复以上步骤，置换下榀拱架

7、换拱注意事项

⑴凿除初支混凝土时主要以风镐为主，严禁采用爆破作业，且每次只能换一榀，刻槽时注意预留沉降量不小于30cm。

⑵监控量测点的布设要与换拱作业同步进行，按要求布设好监控量测点，加密量测断面间距不大于5米并根据现场实际加密观测频率，采用每天定时与不定时相结合的方法进行监控量测（每24小时不得少于3次），并及时分析数据，发现问题及时采取处理措施；

监控量测观测项目包括：

未拆除段的拱顶下沉、周边收敛；

已拆除置换段的拱顶下沉、周边收敛；

变形段的洞外山体下沉、位移等。

并认真做好记录和数据处理工作，据以修正支护参数，保障施工安全。

并派专人在洞外对山体进行观测，如有异常，及时上报。

⑶对已换拱段，必须及时进行二次衬砌，每段二衬按照10米考虑。

⑷局部换拱时对不侵限阶段进行锁脚锚管加固，以防止出现掉拱情况。

五安全保障措施

5.1组织措施

项目部成立以项目经理为组长，书记、总工和副经理为副组长，工程部、安质部和架子队参加的换拱施工应急领导小组。

领导小组负责方案调整、技术交底、现场协调、监控量测和安全监控工作；

施工队：

组织有经验的专业施工队伍，施工前对所有施工人员进行安全交底，严格按照换拱方案及有关技术要求进行施工，现场必须听从技术及管理人员的指导。

换拱施工应急领导小组

组长：

XXX

副组长：

XXXX

XXXXXXX

组员：

XXX（工程部长）XXXX

XXX（安质部长）XXXX

XXX（架子队长）XXX

XXX（技术主管）XXXX

⑵实行领导包保制度，实行定期值班制度，确保在换拱期间项目部至少有一名领导在现场值班，确保施工进度和安全；

⑶启动应急保障预案，在隧道两端设置专人负责安全监控；

⑷施工前，就换拱注意事项、风险源、风险因素及劳动纪律进行再交底，提高各级人员的质量安全意识。

⑴险情应急处理

现场施工时间专职安全人员在场监视围岩变化，用哨声通知作业人员撤离，在换拱台架的前后各堆放沙堆，在极度危险的情况下，人员可以跳到沙堆上迅速撤离。

施工期间，现场施工负责人会同技术人员对各部支护进行定期检查。

当发现量测数据有突变或异变时，立即通知现场负责人，采取应急措施或通知施工人员撤离危险地段。

加强围岩开挖后变形量测，根据量测数据分析结果，反馈指导施工，保证开挖及换拱的安全和质量。

施工中，指定专人对洞内围岩及地面位移变形情况进行观测，出现异常情况立即停工处理。

⑵安全教育

对所有现场人员进行全员安全教育，并进行安全技术交底，从思想上高度重视。

建立安全领导小组，落实岗位责任制。

施工人员进行岗前培训，技术人员上课、现场指导。

所有进入隧道工地的人员，佩戴安全防护用品。

对隧道施工人员要坚持班前安全教育，严禁酒后上班。

作业到达工作面时，先检查工作面是否处于安全状态，如有松动的岩石，立即加以支护或清除。

⑶安全物资

配足必要抢险物资，如砂子、工字钢、方木、灭火器、急救药品、纱布、强光电筒、安全标示、救援管道及食品以及一部车辆在工地等。

六防止侵限措施

⑴加强过程监控量测工作，并及时将量测数据反馈到决策部门，根据沉降量，定出合适的预留变形量。

⑵根据预留变形量，预制支护拱架。

⑶加强单元拱架连接处之间锁脚锚管锚固力度。

⑷利用混凝土预制块，垫平拱架脚底处，减小拱架下沉量。

⑸开挖后，初期支护及时施做，并封闭成环。

⑹及时进行仰拱及填充混凝土施做。