隧道初支侵限换拱方案.docx

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隧道初支侵限换拱方案

XXX隧道进口初支换拱专项方案

1编制依据、原则及范围

1.1编制依据

（1）高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10753-2010）；

（2）高速铁路隧道工程施工技术规程（Q/CR9604-2015）；

（3）高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）；

（4）铁路隧道超前地质预报技术规程（Q/CR9217-2015）；

（5）铁路隧道监控量测技术规程（Q/CR9218-2015）；

（6）铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南（TZ231-2007）；

（7）国家安全监管总局、交通运输部、国务院国资委印发的《隧道施工安全九条规定》；

（8）《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》铁建设（2010）120号；

（9）《湖北汉十城际铁路有限责任公司首件工程评估实施细则》；

（10）本公司积累的施工经验，拥有的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果。

（11）投标人依据GB/T19001质量标准体系、GB/T24001环境管理体系和GB/T28001职业健康安全标准建立的质量、环境和职业健康管理体系。

（12）新建武汉至十堰铁路孝感至十堰段XXX隧道施工图。

1.2编制原则

（1）严格遵守现行的国家有关方针政策，以及国家有关法律、规范、验标、施工规程和铁总最新规章制度等。

（2）以控制工程为主体，高度重视，合理组织，充分利用施工季节，制定合理的施工方案，科学组织生产，确保工期目标的实现。

（3）根据本工程特点，借鉴和吸收国内外类似工程的科研成果，特别是国外隧道施工和管理的成熟技术，结合以往施工经验，选择技术成熟、方法可行、措施可靠、风险可控的施工技术方案进行施工，确保工程安全、质量并快速完成。

（4）针对工程的实际情况，本着可靠、经济、合理的原则，并合理配备资源，施工过程实施动态管理，从而使工程施工达到既经济又满足规范要求的目标。

（5）充分调查了解工程周边环境情况，施工紧密结合环境保护进行。

施工过程实施ISO14001标准，建立环境管理体系和控制程序，进行环境管理。

建设“绿色工地”，实施“环保施工”。

（6）建立、健全消防、安全、保卫、健康体系，以人为本，维护和保障施工人员的安全与健康。

施工过程实施GB/T28001标准，建立职业健康安全管理体系和控制程序并严格执行，保证职工的职业健康和安全。

1.3编制范围

本施工方案适用于汉十铁路HSSG-X标项目经理部XXX隧道进口初支侵限段换拱施工。

2工程概况

2.1隧道概况

XXX隧道位于XX省XX市XX区XX乡XX村附近，地处东经112°07`至112°13`，北纬31.97`，隧道全长615m，进口里程为DK292+880，出口里程为DK293+495，设计为单洞双线I型双块式无砟轨道隧道，线间距5.0m。

其中正洞洞身Ⅴ围岩总长342m，Ⅳ级围岩总长224m，明洞及洞门49m，为软弱围岩隧道。

线路东西走向。

隧区以剥蚀低丘为主，地势起伏较大，局部陡峭。

自然高程110~230m，区内海拔标高一般为120.61~215.75米。

山坡自然坡度25°~35°，植被发育。

隧道穿越粉砂质页岩、粉砂质页岩强、弱风化地层，埋深最深约88m。

2.2XXX隧道开挖及支护工程概况

XXX隧道为单洞双线隧道，洞身围岩全部为Ⅳ、Ⅴ级围岩，地质条件较为复杂，隧道开挖采用光面爆破，严格控制超欠挖，根据各围岩级别施工时采用的施工方法主要有三台阶临时仰拱法、三台阶法。

隧道超前预支护主要有洞口φ108大管棚及超前小导管两种。

隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，Ⅳ、Ⅴ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35米。

隧道初期支护由工字钢拱架、系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成，钢拱架之间采用纵向钢筋连接，并与系统锚杆及钢筋网焊为一体，与围岩密贴，形成承载结构。

隧道初期支护采用C25混凝土湿喷技术施工。

2.3工程地质

（1）地层岩性

隧道区出露的地层有第四系中上更新统残坡积层（Qel+dl2～3）；下伏地层为志留系下统罗惹坪组（S1Ir）粉砂质页岩。

沿线出露的地层岩性由新至老分述如下：

1）第四系中上更新统残坡积层（Qel+dl2～3）

区内分布的第四系中上更新统地层主要为发育于山坡地带的残坡积层（Qel+dl2～3）。

分布于沿线的山坡地带，岩性为粉质粘土，褐黄色，硬塑，一般厚度为0.5～2.0m。

（1）第四系全新统Q4第四系冲洪积层，分布于各沟谷内，为粉质黏土及卵砾石土，杂色，厚0～2m。

2）志留系下统罗惹坪组（S1Ir）

岩性主要为粉质页岩：

灰黄色，强风化，粉砂质泥质结构，页理状构造，节理裂隙发育，局部见铁锰质侵染，岩芯破碎多呈块状，块径2～９m，少量柱状，节长10～62m，岩质软，手可掰断，属软质岩。

粉砂质页岩：

灰黄色，弱风化，粉砂质泥质结构，页理状构造，节理裂隙发育，局部见铁锰质侵染，岩芯破碎多呈柱状，一般柱状10～20cm，少量块状，岩质软，锤击声哑，RQD=70%。

属软质岩，单轴饱和抗压强度Rc=8.76MPa。

节理状：

270º∠70º，1组/米，微张，泥质充填。

根据物探震法试验成果资料，隧址区岩基弹性波速为3300～4350m/s。

根据化验资料粉砂质页岩单轴饱和抗压强度Rc=8.76MPa。

结合物探及现场地调成果判断，隧道区地层属软质岩。

（2）地质构造

根据区域地质资料，该区域无明显地质构造发育；根据野外调绘分析，隧址区附近未见有泉水等水文地质特征。

根据物探震法试验成果资料，隧址区基岩弹性波速为3300～4350m/s，未见明显低速异常。

2.4水文地质

（1）地下水类型及富水性

隧道区域地表水不发育，主要以鱼塘水为主，DK292+880～930右侧约20米发育水塘，地表水接收大气降水的补给，水量一般，受季节性影响较大。

地下水类型为岩基裂隙水，主要为风化裂隙水：

主要赋存于基岩的风化裂隙中，岩体受风化影响而破碎，赋水少，含水较均一，不发育～弱发育。

（2）地下水补给、径流、排泄的关系

1）补给特征

测区地形起伏，但相对高差不大，一般在70～90m，风化裂隙发育，地面植被发育，表土层普遍较薄（一般不于1m），弱风化层厚10～30m,大气降水为地下水主要补给来源，区内大气降水主要沿裂隙直接补给地下水。

2）迳流及排泄特征

大气降水通过裂隙下渗后，通过包气带后由垂向径流转向水平径流，其中大部分赋存于浅部（20m以上）的风化裂隙中，通过短途径的地下迳流后在沟谷散流形式排泄，一般径流途经短，径流强度大，径流深度小，地下水水位动态变化大。

（3）在隧道去根据Jz-Ⅲ215-XXX1补孔取水样进行水质分析，依据《铁路混凝土结构耐久设计规范》（TB10005-2010）判定，隧址区地表水无侵蚀性，地下水无侵蚀性。

碳化环境等级为T2。

根据测量数据分析，进口DK292+941～DK292+943.6段上导初支侵限。

目前，已对初支侵限段范围洞顶地表塌陷坑洞进行回填处理，并注浆完毕；对地段地表采用砂浆进行封闭，以阻止积水下渗，土体雨水变形；同时对洞顶周围临时排水沟系统进一步完善，以防止四周水流冲刷至洞顶。

3初支侵限情况

根据测量数据分析，目前XXX隧道进口DK292+941～DK292+943.6段上导初支侵限，为确保二次衬砌厚度须对侵限段进行换拱处理，具体初支断面侵限情况见后附断面图。

XXX隧道进口初支断面尺寸测量数据表

序号

里程

点号

超欠值（cm）

1

DK292+941.8

1

-2

2

-3

3

-2

4

-12

5

-4

6

1

2

DK292+943.3

1

0

2

-8

3

-17

4

-14

4原因分析

4.1地质原因

XXX隧道进口浅埋段围岩主要为中上更新统残坡积层粉质黏土，因前期雨、雪天气，部分地表水渗透洞顶土体，导致土体软化变形。

4.2施工原因

⑴施工过程中，各道工序衔接不紧密，开挖后掌子面暴露时间过长，导致变形加大。

⑵施工过程中未能根据监控量测数据，及时调整施工参数。

具体表现为前期施工过程中预留变形量过小，实际施工中初支变形量过大，超出前期预留变形量，导致初支侵限。

5换拱方案

5.1总体方案

换拱作业首先必须确保施工安全，总体思路是通过前期地表注浆，对初支侵限段洞顶土体进行固结，在土体固结后进行换拱，以防止换拱开挖后，洞顶土体坍塌。

换拱时，每次施工一榀支护一榀。

其次，针对目前监控量测数据，将预留变形量由前期的25cm调整为35cm，防止换拱完成后出现二次侵限。

5.2施工方法

（1）初支断面复测

换拱前，安排测量班组对目前所有已施工段初支断面尺寸进行复测，准确定位初支侵限部位，并用红油漆标记。

（2）换拱施工

待上导掌子面穿过浅埋段山脚，进入覆盖层较大的山体后，结合掌子面围岩情况，安排开始换拱。

换拱方法：

1）换拱前，对换拱段初支按纵向1.2m间距（即每隔两榀）施作一环3.5m长超前注浆小导管，小导管环向间距30cm。

超前小导管施工工艺流程如下图所示：

图5.2-1隧道超前小导管施工工艺流程图

小导管采用热轧无缝钢花管，单根长3.5m，外径50mm，壁厚5mm，小导管环向间距30cm，纵向每搁2榀施作一环。

为便于小导管插入围岩内，钢管前端加工成尖锥状，管壁四周按15cm间距梅花形钻设Φ10mm压浆孔，尾部不钻孔长度不小于30cm，作为止浆段，并与钢架焊接。

钢管外插角分别采用40°和5～10°交错布置。

2）小导管打设完毕后，及时进行注浆，注浆工艺如下：

采用注浆阀焊在小导管端头进行注浆，注浆浆液采用水泥浆液，水泥采用R42.5早强水泥，注浆水灰比控制在0.5，注浆压力0.5～1.0MPa，注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数。

3）待浆液凝固后，在拆除拱架节段的两侧25厘米处，人工用风镐凿出10厘米宽凹槽，用氧气焊切割连接钢筋和钢筋网片，使需拆除拱架节段与初支结构完全剥离。

4）人工手持风镐凿除剥离部分拱架节段的喷射砼，找出连接板的位置并用用氧气焊切割连接板之间的螺栓。

5）单元节段拱架拆除后，测量检查开挖尺寸是否满足要求，满足要求后视围岩情况及时对开挖面初喷，再行按设计要求施作初支，拱脚处设置4根长度5m锁脚锚管并与钢架进行焊接。

6）喷射砼之前再次检查尺寸是否正确，确保不造成二次欠挖。

喷射砼完成后重复以上步骤对下步节段进行拱架拆除、安装。

7）拱架安装时，测量员严格对拱架进行定位，质检人员检验拱架的垂直度和中线偏位，严格控制欠挖，坚决杜绝二次换拱。

6资源配置

（1）施工台架

采用开挖台架作业，台架应满铺钢筋网片并固定牢固，四周设置防护栏杆，防止作业过程中高空坠落。

（2）机械配置

机械配置见下表，可根据进度需求情况增减。

主要机械配置

序号

机械名称

单位

数量

1

装载机

台

1

2

风镐

把

4

3

挖掘机

台

1

4

喷浆机

台

1

5

电焊机

台

1

6

注浆机

台

1

7

切割机

台

1

（3）作业人员配置

风镐凿除喷射砼8人，初支施作8人，注浆人员6人（含风枪作业），杂工2人。

7施工注意事项

1）必须在无欠挖段衬砌混凝土达到强度后才开始拆除施工。

2）拆除拱架时要随时注意围岩情况，如发现四周围岩或初支破碎及掉块现象，立即停止拆除，用喷射混凝土封闭拆除面后再次进行径向注浆加固，以稳固围岩。

3）置换拱架时，拆除完一榀或一单元钢拱架后，立即安装新的拱架上去，初支完成后，才可进行下一榀钢拱架的拆除置换工作

4）换拱期间加强监控量测工作，并对换拱段加密监测点，每天至少观测两次。

如有异常及时上报，并根据监控结果进行施工调整。

8安全保证措施

1）应急救援预案

按照项目编制的应急救援预案，应急救援小组成员要组织学习，熟悉应急救援程序，并准备好应急救援物资。

保证应急救援能够快速、有序的开展。

2）建立值班制度

换拱作业期间，加强值班制度，配置专门的换拱值班人员，值班人员主要负责现场的安全物资调配及应急汇报。

主管工程师要对每榀置换拱架进行一次全面检查，尤其是要注意加强对围岩和临时支护状态的检查，不放过任何微小变化，并应逐级做好记录。

发现问题及时上报。

3）技术保障

换拱期间，项目部测量班加强监控量测工作，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；变形段的洞顶地表山体下沉、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开裂等情况进行观测，如有异常，及时上报。

4）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。

施工人员进行岗前培训，技术人员现场指导。

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。

5）应急物资储备

配足必要抢险物资，如砂子、灭火器、急救药品、纱布、强光电筒、安全标示、以及尽量保证一部车辆在工地等。

6）其他安全措施

对山体上的地表裂缝每天进行观察，一发现有新的情况，立即采取措施，根据裂缝的大小，现场施工的情况，监控量测资料综合进行分析，在分析的结果出来后决定是否施工还是采取措施加固。