隧道初支侵限处理方案设计

新建铁路标
（DK + ～DK + ）
某某隧道初支变形处理专项方案
编制：
复核：
审核：
2012年3月19日
隧道初期支护变形
换拱施工方案
1.编制依据
《隧道设计图》第一、第二、第三测设计施工图
《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》
《铁路混凝土工程施工技术指南》
《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》
《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010)
《铁路混凝工程施工质量验收标准》（TB10424）
《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》(铁建设(2005)160号).
2.适用范围
《某某隧道变形段换拱施工方案》适用于隧道DK + ～DK + 段初期支护变形段处理。

编制内容主要包括：局部换拱施工方案及施工工艺，施工机械设备、劳动力组织、进度和质量、安全、文明施工等管理措施。

3.变形段地质及水文情况：
该段水文地质情况：该段处于第四系上更新统坡洪积粉质黄层，含卵、碎石土夹层，厚度50－70m。

粉质黄土具I级非自重湿陷性及低压缩性。

掌子面围岩揭示为：拱部为第四系塑状黏性土，较软，潮湿；中间为1～2米厚砂砾石土夹层，渗水较大；下部为强风化云母片麻岩、伟晶岩，岩体极破碎，强度低，渗水较大。

隧址区属低山剥蚀丘陵地貌，地貌形态复杂，沿线地形起伏较大，其中DK147+600处为冲沟端头，其次小里程方向有5处深沟，经现场测量，隧道线路中线走向均跨越深沟。

所经之处山势陡峻，冲沟发育，切割较深，山
体植被繁茂，相对高差达10m～30m不等。

4.设计围岩情况
变形段原设计为IV级围岩，开挖过程中实际掌子面围岩为：拱部为第四系塑状黏性土，较软，潮湿；中间为1～2米厚砂砾石土夹层，渗水较大；下部为强风化云母片麻岩、伟晶岩，岩体极破碎，强度低，渗水较大。

由于围岩稳定性较差，开挖过程中渗水、股状涌水现象严重，经与设计、监理现场勘查变更为V级围岩支护施工。

5.初期支护变形情况
根据设计图纸，隧道DK + ～DK + 段采用台阶法进行施工，在拱部120度范围内采用长3.5m、壁厚3.5mm的Ф42小导管进行超前支护；纵向每2m施作一环；初期支护施作格栅拱架，纵向间距1.0m（其中DK + - 纵向间距0.75m），边墙设置长3.5m的砂浆锚杆；钢筋网为环向Ф8×纵向Ф6钢筋加工制作，网格间距为20cm*20cm，喷射混凝土厚度22cm。

DK + ～段于2011年12月18日至2011年12月30日完成上台阶的开挖、初期支护施工，2011年1月10号完成中、下台阶开挖、初期支护施工。

在开挖过程，实际揭露围岩与设计围岩有一定出入，隧道两侧主要为老黄土及风化岩，掌子面中部主要为黏土充填层，围岩自稳能力差，两侧拱脚部位有基岩裂隙水下渗，岩体遇水较易产生软化，围岩整体稳定差。

由于隧道埋深较浅，且存在一定的偏压现象，加上围岩情况较差，通过监控量测发现该段的拱部下沉及周边水平围岩收敛变形较大，在施工过程中，加强了超前支护的施工，纵向每1.2m施作了一环超前小导管，增加了锁脚导管的数量，确保了施工安全。

通过监测，目前该段初期支护已处于稳定状态；但由于DK147+ ～DK147+ 左侧拱腰部位变形过大，导致拱腰至
起拱线部位初期支护侵入二衬设计厚度，为确保二次衬砌厚度和施工质量，对该段进行换拱处理。

6、换拱施工方案和工艺
6.1施工方案：
（1）施工DK + ～段仰拱初支、仰拱及仰拱填充，及时整体封闭成环，保证变形段DK + ～DK + 整体稳定。

（2）对变形体段DK + ～+ 段初期支护进行全断面径向注浆固结处理，注浆参数见附图《施隧02-95》，预防替换拱架施工造成二次扰动变形加大，导致坍塌不安全隐患事故发生。

表1：注浆参数表
注浆小导管加工图
（3）注浆完毕待注浆强度符合要求后，从DK + 开始用风镐在变形初期支护的格栅拱架处开槽凿除欠挖部分，槽宽50cm，长度至拱腰上下未
欠挖段100cm 以上，切除侵限格栅拱架，在切除点重新焊接连接角钢，安装新的格栅拱架，按设计要求施作好系统锚杆，并安设Φ42mm ×3.5mm 锁脚锚管（锚管长3.5m ，每处2根）。

采用同样方法继续处理第二榀侵限格栅拱架，新格栅拱架安装、施工系统锚杆、锁脚锚杆后利用风镐凿出两榀拱架之间侵限初期支护喷射混凝土，安装钢筋网片，纵向连接筋，报监理检查合格后立即喷射混凝土封闭。

以此类推间隔替换侵限格栅拱架施工至DK
+。

6.2施工工艺：
见《换拱施工工艺流程图》
.
换拱施工工艺流程图
7.机械设备及人员配置
7.1 人员配置
7.2 机械设备
8.监控量测
布置监控量测点，对初支变形段在施工过程中产生的变化进行观测，提供数据指导换拱施工。

监控量测的频率根据相应规范要求进行，由于原初期支护变形量大，每天监测频次不少于2次，监测结果及时反馈。

如果发现围岩变形突变，应该马上停止换拱施工，分析突变原因，并及时向相现场管理人员汇报，研究进一步处理方案。

9、施工质量保证措施:
根据初期支护断面测量检测成果，确定初期支护拱架替换部位及里程段落，为防止换拱作业过程中初期支护变形，在换拱施工前换拱段落仰拱初支、仰拱、仰拱填充施工封闭成环，并对该段初期支护进行全断面注浆预加固处理，然后再采用风镐凿除换拱部分喷射混凝土，重新安装格栅拱架进行二次初期支护。

9.1、注浆过程中要严格工序控制，加大施工的技术含量，专业技术人员现场值班，划分作业区域、采用“双控”指标、两序孔作业，根据施工和变
形段落的收敛变化情况，适时调整注浆压力、分段长度和注浆材料的种类及配比，保证注浆效果。

9.2、应严格按照《施隧02-95》设计图参数进行钻孔。

9.3、注浆材料应满足试验要求，严禁使用过期结块的材料，必要时进行检验。

9.4、浆液配比应符合设计要求，配浆时最大误差为：水泥、水玻璃、水±5%。

9.5、浆液搅拌应均匀，一般水泥浆、特种水泥浆搅拌时间为10～30分钟，但不得超过60分钟。

未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。

9.6、注浆压力控制在2～3MPa，注浆机额定功率不小于5 MPa，保证注浆效果。

9.7、注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。

9.8、注浆过程中若发生串浆时，可采取两孔同时注浆措施。

9.9、注浆过程中压力突然升高，应及时查找原因，进行处理，确因浆液凝胶时间过短，则应停水玻璃泵，只注水泥浆，待泵压恢复正常后再进行双液注浆。

9.10、一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。

9.11、严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业。

当未达到注浆结束标准时，应进行补孔注浆。

9.12、风镐凿出侵限格栅拱架，未侵限段处理时轻凿轻敲，尽量不要对拱架产生较大伤害，凿出混凝土，切除拱架时环向垂直切割，利于在切除面
焊接连接板，保证连接板焊接质量。

9.13、拱架切除、先测量检测侵限处理结果，如处理面深度不足，继续处理至设计面，初喷4～5cm混凝土封闭围岩在支立格栅拱架支护，拱架采用螺栓连接牢固。

10、安全保证措施
10.1、注浆期间溶洞段至少设一个量测断面，严格按隧道施工规范加强量测，确保注浆施工过程中初期支护结构的安全。

10.2注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。

10.3、孔口管、止浆塞要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管、止浆塞冲出伤人。

10.4、注意机械使用、保养、维修，注意用电安全，经常进行检查杜绝漏电，并派专人操作和维修，非机电修理人员不得随意拆卸设备。

10.5、应搭设稳固安全的脚手架和施工平台，防止机翻人伤事故发生。

10.6、凿除砼时在支撑结构上搭设防护网，以免下落砼块对人和机械构成威胁。

10.7风镐凿除喷射混凝土之前，测量标示开槽宽度及长度，宽度视重新安装格栅拱架施工要求而定，但最大不能超过50cm，环向长度至拱架侵限与未侵限交界处往为侵限处延伸100cm，避免二次处理侵限。

不能大面积拆除初期支护，防止塌方及冒顶。

10.8、替换拱架应从大里程往小里程方向一榀一榀的由下向上采用风镐开槽、剔除侵限拱架，支立新格栅拱架后再用风镐凿出拱架之间侵限喷射混凝土，严禁采用大面积爆破作业开挖侵限侵限初期支护面。

10.9、每次开槽处理两榀格栅拱架，严禁一次多榀拱架。

10.11、处理过程中加强围岩监控量测，若围岩收敛、拱顶下沉出现突变
应立即停止替换拱架施工，分析原因立即采取处理措施。

集团有限公司
工程项目部
2012年3月19日。