隧道换拱施工方案.docx

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隧道换拱施工方案

隧道换拱施工方案

1换拱施工准备工作及注意事项

1.1施工准备

1、所有参与的施工人员必须经过培训，先从管理人员，再对作业人员培训，有人员调动的时候也要培训上岗，对工序、工艺、工法进行培训考核，结果上报监理单位和建设指挥部。

考核合格后方可上岗作业。

确保换拱安全；

2、做好现场劳动力组织，准备好施工所需的各种施工机械，并检查其性能及完好率，使其能满足施工要求；

3、组织好施工所需的各项材料，在数量和质量上应满足施工要求。

1.2变形开裂段初支断面超欠挖检查

换拱施工工艺流程图如下图：

1、测量组对初支变形地段每榀拱架进行断面净空检查，绘出超欠挖断面图；

2、测量组根据技术交底在现场用油漆标出换拱的起止里程、部位，方便现场换拱施工。

1.3换拱部位临时支撑加固及拆除

换拱前，首先对已施做的初期支护进行临时加固，防止在换拱的过程中局部变形过大导致塌方，在原有的钢架的位置架立临时支撑。

DK25+140~DK25+180段范围采用加固锁脚锚管注浆处理，每榀格栅拱架拱脚及上下台阶衔接处各加固一处3.5m长锁脚锚管。

DK25+102~DK25+269段采用横向支撑加固，其中变形最为严重的DK25+140~DK25+156段设置Φ159mm钢管做横撑，其余为Φ108钢管，横支撑上下钢管间距为80cm，横支撑每隔3m设置一处，两端设置20cm×20cm×1.5cm钢垫板。

每处在初期支护上下拱架连接处上下各400mm位置拱架上焊接20cm×20cm×1.5cm钢板，并用Φ42mm钢管做斜撑对横支撑进行加固。

每道横撑之间采用Φ42mm钢管做剪刀撑状加固，确保横撑不变形。

DK25+235~DK25+257段此段由于之前挂有防水板，故未设置横支撑。

现对此段布置横支撑，间距3m/道。

DK25+274~DK25+215段设置竖向支撑，3m/道，此竖向支撑与横向支撑交替错开布置。

DK25+140~DK25+172段之前按照3m/道布置过横向支撑，现对其进行竖向支撑。

竖向支撑采用工18型钢，工字钢接头处不得在一个位置，两根工字钢接头错开至少1m。

两端设置20cm×20cm×1.5cm钢垫板，每处在初期支护上下拱架连接处上下各400mm位置拱架上焊接20cm×20cm×1.5cm钢板。

竖撑架立平台采用0.9×0.9m碗扣式脚手架搭设，脚手架搭设前地面必须平整夯实。

竖撑上部端头钢垫板焊接在拱架上，仰拱未施做段竖撑下部垫枕木，已施做段垫设木板，枕木或木板与下部端头钢垫板之间用木楔堵塞牢固，木楔长宽大于钢垫板每边3cm。

在拆除临时支撑时，必须保证前一榀换拱拱架已封闭成环，每3m换拱施工封闭成环后拆除下榀临时支撑。

临时支撑拆除顺序为先横撑后竖撑。

确保结构稳定。

在换拱施工时要对下一拼临时支撑进行监控量测，如果数据有突变，则需要立即停止换拱作业对临时支撑进行加固，监测数据稳定后方可进行换拱作业。

1.4换拱前技术准备工作

1、测量组对初支变形地段每榀拱架进行断面净空检查，并绘出超欠挖断面图。

2、根据各段不同的换拱部位采取有针对性的换拱方案，并进行技术交底。

3、测量组根据技术交底在现场用油漆标出换拱的起止里程、部位，方便现场换拱施工。

2换拱措施

2.1DK25+274.9~DK25+094处理措施

DK25+274~DK25+272.5里程段作为首件换拱位置，依次由DK25+274到小里程进行换拱，每施工循环为75cm/天。

施工顺序流程见示意图：

换拱施工顺序示意图

1、施作径向小导管

首先该段初期支护打设L=3m、Φ42mm注浆小导管，沿隧道拱墙周壁进行围岩径向注浆加固。

注浆钢管间距为1m（环向）×1m（纵向）。

注浆采用1:

1水泥浆，注浆压力1.2~1.4MPa，具体注浆压力根据施工过程中围岩变化、注浆情况、帷幕范围适当调整。

注浆前要对注浆设备及压力表进行检验，每次注浆前要确保压力表归零，安排专人观察注浆压力值。

待浆液凝固后，结合净空测量数据，变形稳定后方可进行换拱处理。

人员配置情况：

施作径向小导管设2个班组进行昼夜轮换，每班组6人。

2、拆除矮边墙及初期支护混凝土

对换拱部位矮边墙混凝土进行拆除，矮边墙拆除每循环3m，首件拆除矮边墙位置为DK25+274~271，先拆除变形较大一侧，然后拆除变形较小一侧，矮边墙拆除采取松动爆破配合人工风镐的施工方式，炮眼间距为30*30cm梅花型布置。

对喷射砼DK25+274~DK25+272.5里程段中间的DK25+273.775~272.725共计105cm的位置进行松动爆破配合人工风镐凿除，炮眼间距为30*30cm，深度为15cm，凿除循序为先拱后墙，拆除至钢筋网或连接筋混凝土面时，要优先切断钢筋网及连接筋，确保全部切断后方可对剩余混凝土进行凿除。

在拆除喷射砼过程中对既有的钢筋网及连接筋采用水焊进行切割处理。

确保不破坏既有拱架受力。

拆除后进行扩挖至设计轮廓线，预留沉降量为15cm，扩挖后对岩面进行混凝土初喷。

初喷封闭围岩后再进行初期支护施工。

待拱部换拱工序结束之后方可进行边墙砼拆除及支护工程，原则为先拆除变形较大侧然后拆除变形较小侧。

人员配置情况：

拆除矮边墙及初期支护混凝土设2个班组进行昼夜轮换，每班组6人。

其中炮眼布置及若膨胀爆破1人。

水焊1人。

风镐凿除4人。

3、架设工型钢及喷射砼：

DK25+273.625~272.875段架设工20a型钢钢架，钢架间距为75cm，拱脚打设Φ42mm注浆钢花管，两边拱腰、拱脚及墙角每节点各2根，每根长4m，与岩面成45°角打设，注水泥浆，设计注浆压力（终压值）为1.0MPa；安装Φ8钢筋网，网格尺寸20×20cm，钢拱架处外露10cm作为搭接预留筋；安装Φ22mm组合中空锚杆及砂浆锚杆；纵向每2榀钢架采用Φ22mm钢筋纵向连接，环向间距100cm，外露10cm作为搭接预留筋；C25网喷射混凝土厚27cm。

架立钢架按照先拱后墙的顺序进行，拱脚采用C25砼垫块垫设。

在安装钢筋网时预埋初支背后空洞注浆孔。

孔径50mm，纵向每1.5m设一个，环向每3m设一个

人员配置情况：

架设工型钢及喷射砼设2个班组进行轮换，每班组15人，架设钢拱架9人，喷射混凝土6人。

4、重复上述步骤对DK25+272.125~DK25+271.375进行换拱，然后对DK25+272.125~DK25+272.875段进行既有格栅拱架及喷射砼拆除，然后对其扩挖加固，喷射砼。

5、仰拱及填充施工

仰拱施工每循环3m，初期支护换拱4个循环进行一次仰拱施工，仰拱采用工20a型钢钢架，0.75m/榀，钢架间用Φ22mm纵向拉杆焊接在一起，拉杆环向间距1m。

首先对已施工仰拱进行凿除，范围为DK25+274.9~172及DK25+132~102凿除方式为松动爆破配合人工风镐的施工方式。

既有仰拱凿除后对已换拱的型钢进行临时仰拱的架设，间距为1.5m，临时仰拱采用φ158钢管，两侧采用木楔加固，确保支护的稳定。

对仰拱进行扩挖，在扩挖工程中随时观测基地围岩的变化，如果基地围岩达不到设计地基强度要求，则需要对仰拱下开挖地基进行径向注浆处理，满足要求后方可进行仰拱支撑的架设及仰拱砼的施工。

DK25+276~+274.9段仰拱凿除在换拱处理完成后进行。

仰拱填充施工时要对其里程进行调整，确保填充与仰拱的施工缝不在同一平面，错缝距离至少达30cm。

每一循环仰拱施做时，在距洞内左侧拱脚1.5m处设0.5m（长）×0.5m（宽）×1m（深）集水坑。

如出现渗水时将集水坑内水抽除，清除坑底因渗水产生的淤泥，将水降至仰拱底以下方可进行仰拱施工。

人员配置情况：

仰拱及填充施工设1个班组。

仰拱及填充设4人。

其中振捣1人，其余3人。

仰拱施工工艺流程图（见下一页）：

仰拱施工工艺流程图

6、二衬施工

二衬施工每循环9m，仰拱施工3个循环后进行二衬施工，二衬施工采用V级加强衬砌，C35钢筋混凝土结构。

人员配置情况：

二衬班组设12人。

7、安全步距要求

施工过程中要确保仰拱距离换拱施工作业面不得多余9m，二衬距离施工作业面不得多余18m。

如果超出步距要求则必须停止换拱进行仰拱及二衬施工。

2.2DK25+094~DK25+029.5处理措施

DK25+094~DK25+029.5段上台阶已经开挖，初期支护已施做完毕，下台阶并未开挖，针对该段已施工情况，结合净空测量数据，需要对隧道的支护措施进行加强，对已经施做的初期支护进行拆换处理，二次衬砌进行加强。

施工循环见换拱施工工艺流程图，具体施工步骤如下：

1、施作径向小导管

首先对该段初期支护打设L=3m、Φ42mm注浆小导管，沿隧道拱墙周壁进行围岩径向注浆加固。

注浆钢管间距为1m（环向）×1m（纵向）。

注浆采用1:

1水泥浆，注浆压力1.2~1.4MPa，具体注浆压力根据施工过程中围岩变化、注浆情况、帷幕范围适当调整。

注浆前要对注浆设备及压力表进行检验，每次注浆前要确保压力表归零，安排专人观察注浆压力值。

待浆液凝固后，结合净空测量数据，变形稳定后方可进行换拱处理。

待浆液凝固后，结合净空测量数据，变形稳定后方可进行换拱处理。

2、拆除初期支护混凝土

支护采取松动爆破配合人工风镐凿除，炮眼间距为30*30cm，深度为15cm，直接对上台阶初期支护进行拆除。

拆除后进行扩挖至设计轮廓线，预留沉降量为15cm，扩挖后对岩面进行混凝土初喷。

在拆除喷射砼过程中对既有的钢筋网及连接筋采用水焊进行切割处理。

确保不破坏既有拱架受力。

3、架设工型钢及喷射砼

架设工18型钢钢架，钢架间距为75cm，拱脚打设Φ42mm注浆钢花管，两边拱腰、拱脚及墙角每节点各2根，每根长4m，与岩面成45°角打设，注水泥浆，设计注浆压力（终压值）为1.0MPa，并与型钢钢架焊接；安装Φ8钢筋网，网格尺寸20×20cm，钢拱架处外露10cm作为搭接预留筋；安装Φ22mm组合中空锚杆及砂浆锚杆；纵向每2榀钢架采用Φ22mm钢筋纵向连接，环向间距100cm，外露10cm作为搭接预留筋；C25网喷射混凝土厚25cm。

架立钢架按照先墙后拱的顺序进行，拱脚采用C25砼垫块垫设。

在安装钢筋网时预埋初支背后空洞注浆孔。

孔径50mm，纵向每1.5m设一个，环向每3m设一个。

4、在滞后该上台阶换拱一段距离之后，进行下台阶开挖，下台阶开挖时应结合监测数据设置临时横撑，开挖后及时进行初喷防护，之后架设工18型钢，使结构封闭成环，两侧边墙禁止同时开挖，要求错开5-10m。

5、仰拱及填充施工

在开挖之前对已施工的型钢采用φ158钢管做临时支撑加固，两侧采用木楔夹紧临时支撑间距为1.5m，加固完成之后可对仰拱进行开挖，仰拱施工每循环9m，在开挖过程中随时观测基地围岩的变化，如果基地围岩达不到设计地基强度要求，则需要对仰拱下开挖地基进行径向注浆处理，满足要求后方可进行仰拱支撑的架设及仰拱砼的施工。

仰拱填充施工时要对其里程进行调整，确保填充与仰拱的施工缝不在同一平面，错缝距离至少达30cm。

6、二衬施工

二衬施工每循环9m，仰拱施工3个循环后进行二衬施工，二衬施工采用V级加强衬砌，C35钢筋混凝土结构。

7、安全步距要求

施工过程中要确保仰拱距离掌子面距离不多于35m，二衬距离掌子面距离不得多于70m。

如果超出步距要求则必须停止换拱进行仰拱及二衬施工。

2.3DK24+890~DK25+029.5处理措施

DK24+890~DK25+029.5段尚未开挖，根据现场实际情况，为保证施工安全，对围岩级别进行调整，由IV级调整为V级，采用V级加强复合式衬砌，初期支护采用工18型钢钢架，间距0.75m/榀，二衬采用钢筋混凝土结构，超前支护采用Φ42小导管注浆加固地层，小导管环向间距40cm，纵向搭接不小于1m。

2.4DK24+852~DK24+890处理措施

DK24+852~DK24+890段对原设计的初期支护措施进行适当加强，钢架间距由原设计的0.8m/榀调整为0.75m/榀。

开挖采用环形开挖预留核心土法施工，超前支护措施及二衬类型按原设计实施。

3人员配置

换拱人员配置表

序号

班组

人数

备注

1

加工班

4人

2

支护班

12人

3

注浆班

12人

4

开挖班

12人

5

二衬班

12人

6

运输班

2人

7

综合班

3人

4侵限处治控制要点

侵限处治控制重点在衬砌、换拱、落底、封闭成环四个方面。

1、在换拱之前，为确保施工安全，必须先施工临时支撑，确保结构安全。

2、换拱必须在临时支撑全部架设完毕且注浆完成并达到设计效果后方可施工。

3、换拱过程中加强监控量测，测量数据及时整理反馈，根据检测结果指导施工，避免施工过程中发生危险。

4、施工中遵循“强支护、快封闭、早成环、勤量测、仰拱二衬紧跟”的原则进行变形侵限段施工。

5、换拱每循环为一榀，逐榀进行拆换，严禁两榀换拱同时施作。

6、侵限部位必须清除到位，杜绝二次侵限。

7、锁脚锚杆打设牢固，并注意设计所有系统锚杆对拱架的锁固作用。

8、预制砼块将底部垫实。

5监控量测

隧道出口属于浅埋地段，又因洞内变形侵限严重，故监控量测工作分为地表沉降观测和洞内监控量测。

5.1地表沉降观测

在隧道开挖前布设点位，地表沉降观测点与隧道内测点布置在同一断面里程，地表沉降观测点按照下表要求布置。

隧道埋深与开挖宽度

纵向测点间距（m）

2B＜H＜2.5B

20-50

B＜H≤2B

10-20

H≤B

5-10

地表沉降观测点横向间距为5米，在隧道中线附近适当加密，隧道中线两侧量测范围不小于（隧道开挖宽度+隧道埋深），其测点布置如图（见下一页）：

5.2洞内监控量测

点位布置如下图：

对未衬砌地段布置监控量测点，建立测量台账，测点断面间距V级围岩保证5至10米一个,测量频次一天两次。

画出隧道在测断面周边收敛—时间曲线图、拱顶下沉—时间曲线图。

填写在测断面测量数据，包括隧道周边收敛测量值以及拱顶下沉值，并判定隧道稳定性。