初支的变形总结Word文档格式.docx

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从外观上观察，以上四个里程段的初支表面有开裂，裂纹出现，钢拱架面上的喷射砼有脱落现象。

初支表面浸湿严重，有散状地下水下滴。

初支开裂变形照片见图1-2。

图1-2初支开裂变形照片

2变形原因分析

2.1徐变效应

时间因素对岩体的变形特征有多方面的影响，最重要的是不变荷载长时间作用下产生的徐变现象。

岩体较破碎，节理较发育，围岩具有不稳定徐变特性，岩体的非匀质性较显著，在外力作用下易起应力集中，使某部分最先发生塑性变形，同时将应力传递到相邻部位，逐渐造成岩体的塑性变形。

因此，随着时间的增长，变形逐渐增大，容易造成围岩坍塌。

2.2初支强度不够

地址勘探不可能完全准确的反应围岩的情况，导致设计的参数偏小，如工字钢的规格和间距、钢筋网的规格、喷射混凝土的厚度以及预留沉降量达不到要求，不能承受较大形变荷载。

2.3水的作用

变形地段地下水以点滴状、淋雨状为主，局部段落有股状集中涌水，围岩变形影响较大。

围岩中存在夹泥且千枚岩遇水要泥化，土石分界面形成一个积水滑动面并产生浮力及动水压力，分界面抗剪强度大大降低，加剧了围岩的变形。

且局部涌水引流不当，导致水流在初支和岩面空隙间流动，随着水的增多，形成较大的水压力会使初支产生较大的变形。

2.4施工因素

复合式衬砌中，围岩在柔度较大的外层支护条件下，可产生较大的形变，释放了大部分的变形能，使围岩趋于稳定。

在隧道施工中，往往存在钢拱架架立不规范、混凝土喷射不够饱满密实、拱脚超挖导致拱脚悬空或没有浇筑混凝土导致拱脚强度不够、拱脚处长期水浸泡以及仰拱施工不及时等，这些不规范的施工可能导致围岩的变形不受控制。

3初支变形的危害

3.1初支与岩面脱离

作为柔性支护的初支，能及时封闭岩面，吸收围岩的变形能，施工质量不佳和水的作用的可能会导致初支和岩面脱离。

初支与围岩分离后，不能起到吸收变形能的作用，松动区围岩悬空，存在掉块和坍塌的风险；

若初支后的水不能有效排出，初支与围岩间的水会不断积累，水压逐渐增大，可能导致初支掉块，甚至失稳，易造成安全事故。

3.2初支侵入衬砌净空

隧道设计中对衬砌厚度有明确的要求，衬砌厚度也是工程验收的重要指标之一。

初支侵入衬砌净空导致衬砌厚度不够，衬砌的承载力降低，留下了质量隐患，也为工程验收留下难题。

3.3容易发生坍塌

该区段为Ⅴ级围岩，受偏压，受构造影响强烈，岩体较破碎，节理较发育，若初支变形量过大且变形速度快，说明初支作用不明显，不能使围岩趋于稳定，容易发生坍塌。

4处理方案

4.1总体方案

为控制隧道初支变形，确保初支断面稳定和隧道施工安全，决定立即采取以下措施加固：

对K188+290往大里程方向5米范围内布置临时I18工字钢,间距为1m。

对变形量较大但没有侵限段落设置临时钢支撑，临时钢支撑采用I18工字钢，纵向间距1m，支撑设置完毕后，立即对初支背后采取环向小导管注浆处治，小导管间距1×

1m（环向×

纵向），长4.5m，梅花型布置。

上台阶开挖初支完成而下台阶还没有开挖初支的，在上台阶拱部180度范围施工小导管注浆。

上下台阶开挖初支都完成了的，对整个上下台阶的初支进行小导管注浆；

对于侵限的段落除采取上述措施进行加固外，待强度到达100%后从大里程往小里程方向做换拱处理。

4.2临时支撑设置

在变形量较大且没有发生侵限段落布置临时钢支撑，钢支撑采用I18工字钢，在钢筋房加工好后运至现场拼装，工钢间采用螺栓连接，在接头和拱脚处施工锁脚锚杆，并将拱脚放置在C30的混凝土垫块上，纵向间距为1m，且应与注浆小导管的位置错开。

临时钢支撑施工见图4-1。

图4-1临时钢支撑施工

4.3变形处理方法

4.3.1注浆参数

注浆参数主要包括注浆小导管布置、浆液扩散半径、注浆压力、注浆速度、浆液配比，浆液凝胶时间、注浆量等，主要注浆参数见表4-1。

表4-1注浆参数表

序号

参数名称

参数值

拱部径向注浆（下台阶未施工时，上台阶拱部180度）

1

注浆小导管布置

间距1×

纵向）、梅花型布置

2

浆液扩散半径

0.5～1m

3

注浆压力

终压控制在0.5～1.0MPa

4

注浆速度

5～10L/min

5

浆液

配比

水泥-水玻璃双液浆

W:

C=（0.8～1）:

6

凝胶时间

双液浆30S～3min

4.3.2施工步骤及要求

（1）设置临时支撑

为防止钻孔对初期支护的影响，钻孔前设置临时支撑，临时支撑采用I18工字钢，间距按照1m布设，并对集中涌水处，采取引流措施。

（2）注浆管的制作

注浆钢管采用外径42mm、厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长度4.5m，钢管前端加工成尖锥状，管壁四周钻8mm压浆孔，尾部1m不设压浆孔。

（3）测孔定位

根据隧道初支后喷射砼表面裂隙线状出水及面状淋渗水范围，搭设工作平台，按100cm×

100cm间距梅花形进行布置。

（4）钻孔、扫孔、清孔：

注浆孔孔径为φ46，钻孔前按要求的间距用红油漆在初支面上布置好孔位，钻孔后要及时扫孔、清孔。

孔位允许偏差值±

10mm，孔深允许偏差值±

50mm。

开钻时，先低速低压，待成孔10～50cm后，再加速加压。

（5）安管、注浆

用锤子把注浆小导管打入孔内，并安装好止浆塞。

注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得注浆施工经验。

孔口50cm长采用φ54热轧无缝钢管作为孔口管。

注浆施工应该由低到高,由下往上,从少水处到多水处，在多水地段，应先两头，后中间，注浆结束的条件如下：

A、单孔结束条件，注浆压力达到设计终压，或浆液注入量已达到计算值的80%以上。

B、全段结束条件，注浆压力达到设计终压，或浆液达到设计注浆量。

C、注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注；

如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管，如未达到要求，应进行补孔注浆。

（6）注浆效果检查

注浆在达到结束的条件后，应利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞，以保持孔内压力，直至浆液完全凝固，并检查注浆效果。

检查孔的漏水量应用小于0.2～0.4L/min.m。

（7）特殊情况的处理

A、注浆过程如有外露，可采取嵌缝封堵、降低压力、加浓浆液等方式处理，必要时可掺速凝剂，加速浆液凝固。

B、注浆过程如发现初支混凝土开裂、起包、脱落等异常现象，应立即停止注浆，分析、查明原因，以及时采取应对措施。

C、注浆过程中若发现单孔浆液吸入量大，情况异常，应立即停止注浆，分析原因，必要时应采用间歇注浆或者调整注浆参数。

4.3.3变形处理注意事项

（1）孔口管止浆塞止浆，浆塞胶圈尺寸应与注浆孔径相配。

（2）在裂隙涌水量较大时，应先钻引水孔泻压，再用棉纱、木楔对裂隙进行封堵处理。

（3）钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层时，控制钻进速度，避免夹钻现象。

（4）注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖较薄部位有无串浆现象，如发现串浆现象，立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。

（5）在裂隙股状出水点，采取交错斜孔或者直接注浆。

（6）在裂隙面状出水地点，周边各扩宽0.2m为注浆堵水范围，以堵为主，先堵后排，先期施作外围注浆孔注浆，然后逐步向内圈收缩压浆，直至少量水集中在引水孔排出，漏水量应用小于0.2～0.4L/min.m，排水需埋管引入隧道纵向排水沟；

为防止注浆串孔，采取随钻随注的方式进行。

初支注浆图见图4-2。

图4-1初支注浆图

4.4换拱处理方法

完成变形处理之后，对超限位置进行换拱处理。

由大里程向小里程方向逐榀对侵限钢架进行置换，每榀置换后及时进行喷射混凝土封闭，置换长度根据现场量测结果灵活确定模筑衬砌施做时间，但置换长度不得超过6m后必须及时施做模筑衬砌。

4.4.1整体换拱

K188+285～K188+255段整环侵限10-40cm，需整环换拱，在需换拱钢架旁边先进行刻槽，然后将置换的钢架嵌入槽中，确保钢架的连接及锁脚锚杆的施做质量符合设计及规范要求。

当置换钢架后经围岩量测变形稳定后方可拆去原侵限部分拱架。

4.4.2局部换拱

K188+255～K188+230段均为局部侵限，只需要对侵限部分进行置换，在拱架置换前，根据测量断面结果对需置换部位的拱架进行标记，先对不需要置换的拱架的拱脚部分进行加强锁脚工作，加强锁脚采用φ25的锁脚锚杆，L=3m，施做方向与水平呈45°

夹角，紧贴钢架施做，锁脚锚杆与钢架采用φ22的U型钢筋有效焊接，每个拱脚增设不少于2根锁脚锚杆，待原钢架被锁紧后，将需置换的钢架割除，然后进行刻槽，达到设计深度后，将置换的钢架嵌入槽中，做好置换前后的钢架连接质量，连接方式采用原设计钢架间的钢板+连接螺栓方式有效连接。

置换后按照原设计施做锁脚锚杆，及时喷射混凝土封闭。

4.4.3换拱注意事项

（1）对拱架置换前应遵循先加固后置换、先墙后拱的原则，即置换前对置换段落进行注浆加固，经监控量测沉降和收敛已经达到稳定，并对不需要置换的原拱架进行加密锁脚锚杆加固锁定，然后按照先置换边墙部位的拱架，再置换拱部钢架的顺序，且每次置换钢架的长度按照原钢架节段长度一一对应进行置换，当边墙置换完成后，及时反压填土，反压高度3m，然后进行拱部钢架置换。

（2）刻槽是主要以人工利用风镐刻槽为主，严禁采用爆破作业，且每次只能置换一榀，刻槽是注意预留变形量不小于设计值。

（3）置换是确保钢架连接按照原设计钢板+连接螺栓的方式有效连接，并按照原设计位置施做锁脚锚杆，锚杆要紧贴钢架，并通过φ22的U型钢筋有效焊接，及时喷射混凝土封闭。

（4）监控量测点的布设要与钢架置换同步进行，布点按照纵向2m一个断面，环向每个断面按照拱顶、拱腰、边墙共布设7个观测点。

（5）对已换拱段，必须及时、分段进行衬砌。

（6）待换拱全部结束且围岩监测达到稳定后才可以进行掌子面开挖，开挖时严格执行铁道部铁建设【2010】120号文件要求，满足开挖进尺及安全步距要求。

同时严格按照设计文件要求留足预留变形量。

换拱处理见图4-3,4-4。

图4-3侵限部位混凝土破除

图4-4换拱图

5主要机具设备

表5-1主要机械设备配备表

机械名称

规格

单位

数量

备注

注浆机

BW-250

台

电焊机

钻孔台车

铲车

破除机

水泥-水玻璃双液浆搅拌机