隧道初期支护侵限换拱施工方案

一编制依据、编制范围及设计概况

（一）编制依据

1.国家法律、法规和河南省交通厅规章制度；

2.河南省高速公路采用的标准、规范、规程等；

3.2011年06月01日玉皇庙隧道初期支护异常变形施工方案评审会议纪要；

4.2011年07月01日玉皇庙隧道出口端浅埋段施工专家意见。

（二）编制范围

玉皇庙隧道左线初期支护变形侵限段F2K60+742～F2K60+695,右线初支变形段F2K60+738～K60+716,左线F2K60+683、右线F2K60+713开挖掘进。

（三）设计概况

玉皇庙隧道出口端范围地质情况为：山体顶部被第四系地层覆盖，表层为褐红色粉质粘土，山体为红褐色夹灰褐色强风化安山岩，节理裂隙非常发育，同时还存在浅埋、偏压，该段隧道埋深在11m～15m。

该范围设计采用Ⅴ级围岩加强复合式衬砌结构（洛阳至嵩县高速公路施工图设计No.9）。设计开挖建议采用三台阶+预留核心土法，Φ42超前小导管 2.4m/环，I20a 工字钢架，间距0.6m。该范围设计值支护参数见下表。该段侵限加固建议方案已于2011年06月01日下发。

玉皇庙隧道出口端设计支护参数表

二工程概况

（一）工程概述

玉皇庙隧道为山岭区高速公路上下行分离四车道双洞小净距隧道+独立双洞隧道；设计行车速度为100km/h；隧道限界净宽：10.75m，限界净高：5.0m；隧道最小间距为15.2m，左线长815m，右线长809m。左右线位于直线、缓和曲线和R=1000m 的圆曲线上。路线纵坡采用单向坡，右线设计纵坡为-2.5%、-2.99%，左线设计纵坡为-2.7%、-3.0%。

目前玉皇庙隧道左线出口已开挖至F2K60+683，仰拱施工里程到F2K60+703，二衬施工里程到F2K60+742。初期支护侵限段临时护拱里程F2K60+726～F2K60+714，临时仰拱里程F2K60+700～ F2K60+693。已完成开挖及初期支护100m，仰拱及填充80m，二次衬砌41m，已施工段均处于Ⅴ级围岩段。

玉皇庙隧道右线进口已开挖至K60+713，仰拱施工里程到K60+724，二衬施工里程到K60+743。已完成开挖及初期支护66m，仰拱及填充55m，二次衬砌36m，已施工段均处于Ⅴ级围岩段。

（二）病害情况

2010年11月2日至2011年05月28日，玉皇庙隧道出口F2K60+742～F2K60+695段初期支护出现变形超限，局部侵入二次衬砌结构，且隧道上方山体出现裂缝，裂缝宽度最大8cm，深度约2m。

2011年06月01日，嵩阳公司组织设计、监理、监控量测、施工单位四方共同查勘了现场，并查阅了有关施工和技术资料，召开四方会议，决定对该段变形超限段采取加固处理措施；2010年07月01日，嵩阳公司组织召开玉皇庙隧道出口端浅埋段专家会议。

玉皇庙隧道出口端按照设计Ⅴ级围岩加强复合式衬砌结构进行了开挖和初期支护施工，但由于围岩变形较大，经现场测量因变形侵限的左线里程段为F2K60+742～F2K60+695，局部最大侵限42.8cm，因变形侵限的右线里程段为K60+738～K60+716 ，局部最大侵限32.9cm。

玉皇庙隧道初支断面检测结果汇总表

三变形段处理及后续施工总体规划

1、暂停掌子面的掘进施工，先对初期支护侵限段按照2011年6月1日会议纪要（纪要附后）进行临时加固。

2、在护拱上安设监控量测点，通过监控量测掌握加固后的初期支护的变形情况。

3、若变形量较小或者变形趋于稳定，则严格按照设计及规范要求继续掌子面的掘进及仰拱、二衬施工，待隧道贯通后再对变形段进行换拱处理。在施工的同时，做好地表沉降观测和洞内监控量测工作，并做好超前地质预报。

4、若变形量较大或者出现突变情况，则立即对变形段进行加固，然后着手换拱施工，并施作二次衬砌封闭该段。

四施工方案

(一) 初期支护侵限段的临时加固方案（对应2011年6月1日会议纪要）

1、对应初期支护工字钢安设临时护拱，护拱采用18工字钢，纵向间距60cm布置，与该段初期支护钢拱架形成“拱对拱”支撑。

2、护拱钢架纵向采用Φ22螺纹钢连接，环向间距1m，将临时护拱各钢架进行有效连接，并在护拱与护拱之间喷射10cm厚C25喷射混凝土。

3、临时护拱拱脚采用厚50cm、宽80cm的C20混凝土条形基础整体固定。

（二）继续开挖方案

采用三台阶临时仰拱+预留核心土法

1、各部开挖及支护自上而下分成三个小单元进行开挖缩小开挖断面，步步成环，及时封闭。各分部封闭成环时间短，有效发挥初期支护整体受力效果，临时仰拱能有效阻止支护结构变形，减少隧道围岩变形。

2、工序详见“隧道三台阶临时仰拱法施工作业程序图”。

3、三台阶临时仰拱法施工工序

(1)Ⅴ级围岩分部开挖法开挖

采用分部开挖法开挖，如图所示，施工工序如下：

第一步：利用上一循环架立的钢架施作隧道超前小导管；

第二步、第三步：开挖上部台阶，上台阶核心土高度离已初期支护钢架不得大于1.8米，长度不得小于5米，每循环进尺控制在0.6米左右；施作②部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立20a钢架，并设锁脚锚（管）杆；钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，如为注浆环节，则在掌子面喷10cm混凝土封闭第四步、第五步：上台阶领先中台阶3.6米时，开挖中部左侧台阶，每循环进尺控制在1.2米左右；架立20a钢架，并设锁脚锚（管）杆；钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，完成中部左侧台阶初期支护；

第六步、第七步：中部左侧台阶领先右侧台阶3.6米时，开挖中部右侧台阶，每循环进尺控制在1.2米左右；架立20a钢架，并设锁脚锚（管）杆；钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，完成中部右侧台阶初期支护；

第八步：开挖中部核心土，施作中台阶临时仰拱；

第九步、第十步：开挖下台阶，每循环进尺不大于1.2米，完成下台阶初期支护及仰拱初期支护；

第十一步：浇筑仰拱混凝土及仰拱填充；

第十二步：根据量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

（2）施工注意事项

①由于以上施工方法把断面分部施工，作业面相对狭小，故需特别注意施工安全，洞内设值班人员统一调度指挥。

②如到达各种预埋洞室及预埋件安设位置，根据实际情况可以不预留，待初期支护在本断面范围内完成或二次衬砌前另行开挖或预埋。

③工序变化之处钢架（或临时钢架）应设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定。

④钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固，钢架拱脚必须采用5cm厚木板增大接触面积。