杨林隧道换拱方案.docx
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杨林隧道换拱方案
杨林隧道进口换拱施工方案
一、编制依据
（1）、《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）；
（2）、《公路隧道施工技术规范》（JTJF60-2009）；
（3）、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；
（4）、《云南省高速公路施工标准化实施要点》
（5）、昆明绕城高速公路东南段A2标杨林隧道三阶段施工图设计；
（6）、变更处理文件
（7）、本单位类似工程施工经验；
二、编制范围
杨林隧道进口左洞ZK14+020-ZK14+025、进口右洞K14+047-K14+056由于施工超前管棚造成的初期支护侵限段。
三、施工概况
1、杨林隧道进口左洞
2016年2月27日，杨林隧道进口左洞施工至ZK14+020位置，掌子面开挖出渣过程中在拱顶上方出现一处塌腔，塌腔距离拱顶开挖轮廓线以上6m，环向长度8m，塌腔周围的松散体开始滑落，造成溶腔变大，同时向掌子面前方延伸，后掌子面拱顶出现大量涌水，涌水量约80m3/h。
经云南省公路工程试验检测中心采用地质雷达检测显示：
掌子面中部前方ZK14+010-ZK14+030区段节理发育，岩体较为破碎，拱部易掉块，局部有软弱夹层，有滴状出水，围岩自稳能力一般，为IV围岩，截止到2016年2月29日，经第三方检测单位沉降观测基本稳定，现场涌水量有减小趋势。
经四方代表及第三方检测单位现场勘验后，制定处理措施：
在ZK14+020管棚，钢管规格为Φ89mm。
布置范围以隧道中线O1为基点左右各60o，环向间距中至中30cm，纵向长度为25m。
钢管打设上倾角为5-8o，同时ZK14+020-ZK13+030段衬砌类型由SF4a调整为SF5a。
2、杨林隧道进口右洞
2016年3月31日，杨林隧道进口右洞施工至K14+050位置，掌子面拱腰至拱顶范围出现掉块、滑塌，将已经施工完成的超前锚杆砸塌，塌腔环向范围为左侧拱腰至拱顶6m范围，坍塌高度距离拱顶开挖线以上3m，同时掌子面拱顶处有股状水流出，造成已经施工完成的K14+045-K14+050段初期支护环向开裂，为保证施工安全在K14+047-K14+050段增设了套拱，以保证初支稳定性。
经云南公路工程试验检测中心利用地质雷达检测显示：
K14+050-K14+060段为强-全风化的泥岩，围岩岩体破碎，自稳能力差，岩体呈破碎松散结构，遇水易泥质软化，进而发生掉块甚至一定规模的坍塌，对施工安全存在较大威胁。
判定K14+050-K14+060段围岩级别为V级，原设计围岩级别为IV级。
经四方代表及第三方检测单位现场勘验后，制定处理措施：
K14+050-K14+060段按照V级围岩施工，衬砌类型由SF4a调整为SF5a，超前小导管支护由3m/循环调整为1.2m/循环，K14+045-K14+050段进行径向注浆处理，同时对塌腔泵送混凝土进行处理。
为保证施工安全，我部在K14+050位置打设Φ89mm超前管棚，长度为15m，布置范围以隧道中线O1为基点左右各60o，环向间距中至中30cm，钢管打设上倾角为5-8o。
该范围变更后采用Ⅴ级围岩，SF5a复合式衬砌结构，现场开挖采用三台阶+预留核心土法，Φ42超前小导管，I22b工字钢架，间距0.6m，支护参数见下表。
杨林隧道进口SF5型衬砌支护参数表
预留变形量（cm）
初期支护
二次衬砌
C25喷射混凝土
部位/厚度（㎝）
锚杆
钢筋网
钢架
部位/类型/间距（m）
拱墙厚度（cm）
仰拱厚度（cm）
设置部位
长度（m）
间距
（环×纵）
（m）
设置部位
网格
间距（cm）
钢筋规格
15
拱墙29
仰拱29
拱墙
3.5
1.0×0.6
拱墙
15×15
φ8
全环
工22b型钢@0.6m
60
60*
四、侵限情况及处理原则
由于打设Φ89mm超前管棚，角度倾角小，造成进口左洞+020-ZK14+025、进口右洞K14+050-K14+056段初期支护侵限，无法保证二衬厚度，拱顶处最大侵限47.2cm，需要进行换拱处理，具体侵限数据详见下表。
侵限段处理原则：
1、暂停掌子面的掘进施工，先对初期支护侵限段进行注浆加固处理。
2、在拱架上安设监控量测点，通过监控量测掌握加固后的侵限段初期支护的变形情况。
3、为避免对下步施工造成干扰，同时侵限段沉降、变形稳定，侵限段两侧仰拱施工完成后进行换拱。
在施工的同时，由测量站结合第三方检测单位做好洞内监控量测工作。
杨林隧道进口初支断面检测结果汇总表
编号
隧道
断面里程
拱顶处侵限厚度（cm）
最大侵限厚度（cm）
侵限部位
1
杨林隧道进口
左线
ZK14+020
10.45
21
拱顶、拱腰
2
ZK14+022.5
11.8
22.2
拱顶、拱腰
3
ZK14+025
10
47.2
拱顶、拱腰
4
右线
K14+047
35
41
拱顶、拱腰
5
K14+050
12.62
19.17
拱顶、拱腰
6
K14+053
11.71
13.28
拱顶、拱腰
7
K14+056
14.52
18.45
拱顶、拱腰
五、资源配置
5.1、施工组织机构
A2工区经理部成立侵限处治专项工作领导小组，以工区经理为组长，工区总工、安全总监为副组长，经验丰富的隧道工程师及隧道作业人员为成员的换拱施工处理小组，现场施工员、技术员、安全员、材料员、试验员、工班长全部配备到位。
施工过程中，专项工作组成员轮流24小时现场盯控值班。
在充分配备人员的基础上配置充足的施工设备，保证施工安全、施工质量以及施工的顺利进行。
5.2、队伍部署和任务划分
1、队伍部署：
根据施工需要和现场工程数量，现场侵限处治施工共设置隧道一队、隧道二队两个队伍，每个队伍下设加工班、支护班、注浆班、开挖班、综合班五个作业班组。
综合一队负责钢拱架的加工及运输。
2、任务划分：
①加工班：
负责连接筋、定位筋、钢筋网、锁脚钢管、小导管的加工制作，共计6人。
②支护班：
负责钢支撑的加固、拆除，侵限段初期支护拆除后钢拱架、连接筋、钢筋网的安装、导管、锁脚钢管的打孔、安装作业以及喷射混凝土等施工作业，共计16人。
③注浆班：
负责径向锚杆、锁脚锚杆注浆浆液的拌制、灌注作业，共计12人。
④开挖班：
负责侵限段初期支护的凿除，共计14人，一人为破碎锤机械司机。
⑤综合班：
负责现场综合保障，共计5人。
劳动力配置表：
左（右）线换拱人员配置表
名称
人数
工作内容
备注
加工班
6
负责连接筋、定位筋、钢筋网、锁脚钢管、小导管的加工制作。
支护班
16
支护班：
负责钢支撑的加固、拆除，侵限段初期支护拆除后钢拱架、连接筋、钢筋网的安装、导管、锁脚钢管的打孔、安装作业以及喷射混凝土等施工作业。
两班轮流作业
注浆班
12
负责径向锚杆、锁脚锚杆注浆浆液的拌制、灌注作业。
两班轮流作业
开挖班
6
负责侵限段初期支护的凿除，一人为破碎锤机械司机
综合班
5
负责现场综合保障
5.3、主要机械设备
左、右线换拱段主要施工机械设备表
序号
机械名称
规格型号
数量
备注
1
开挖作业台架
自制
1
2
破碎锤
DC70
2
3
空压机
24m3
4
4
挖掘机
CAT320
2
5
侧卸装载机
ZL50C
4
6
自卸车
15T
6
7
混凝土湿喷机
TK-500
4
8
双液注浆泵
TBW250
4
9
钢筋切断机
GQ40-FA
2
10
电焊机
BX1-400
4
11
风镐
TPB60
8
12
拌合机
JS500
2
六、换拱施工方案
6.1换拱施工准备工作及注意事项
6.1.1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、更换作业内容的时候也要重新培训上岗，对工序、工艺、工法进行培训考核，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；
6.1.2材料准备工作
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、径向注浆使用的3.5m长Φ25中空锚杆及配套锚垫板、螺栓。
2、4.5m长Φ42锁脚钢管。
3、SF5a上、中台阶I22b工字钢（A、B单元）。
4、钢筋网片、连接筋、定位筋。
5、湿喷所有材料。
6.1.3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、根据隧道断面检测的结果，变形段内需要换拱处治的部位用红油漆标示出来。
标示必须清晰、准确。
断面图所反映出的隧道超欠挖的里程、部位，综合研究确定出每段合理的换拱部位。
3、根据各段不同的换拱部位采取出有针对性的换拱方案，并进行技术交底。
4、测量站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。
换拱施工工艺流程图如下图：
6.2换拱部位径向注浆加固及侵限拱架拆除
1、施作径向锚杆及注浆
由于换拱段地质围岩较差且富含水，换拱前，首先对已施做的初期支护进行径向注浆加固，防止在换拱的过程中掉块、小型坍塌。
对左洞ZK14+020-ZK14+025、右洞K14+050-K14+056段初期支护打设L=3.5m、Φ25m中空注浆锚杆，沿隧道拱腰至拱顶围岩进行径向注浆加固。
注浆锚杆间距为1m（环向）×0.6m（纵向）。
注浆采用1:
1水泥浆，注浆压力1.2-1.4MPa，具体注浆压力可根据施工过程中围岩变化、注浆情况、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，结合监控量测数据，稳定、无异常后方可进行换拱处理。
人员配置情况：
施作径向锚杆设2个班组进行昼夜轮换施工，每班组8人。
2、拆除初期支护混凝土
对左洞ZK14+020-ZK14+025、右洞K14+050-K14+056初支喷射混凝土位置，使用破碎锤进行凿除并安排工人利用风镐配合。
凿除循序为先拱后墙，拆除至钢筋网或连接筋处混凝土面时，要先行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。
在拆除喷射混凝土过程中对既有的钢筋网及连接筋进行切割处理，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。
注意要点：
（1）、破碎锤凿除喷射混凝土之前，必须先把喷射混凝土的凿除部分与不凿除部分在分界处切开分离，以防对不凿除部分混凝土有损伤。
（2）、不能大面积拆除初期支护，以防掉块及坍塌。
（3）、凿除喷射混凝土时如果锚杆垫板被破坏则需按设计要求更换。
（4）、拆除后必须及时进行混凝土初喷。
人员配置情况：
拆除初期支护混凝土设2个班组进行昼夜轮换，每班组6人。
其中破碎锤司机一名，风镐凿除4人。
3、架立工字钢及喷射混凝土：
左洞ZK14+020-ZK14+025、右洞K14+050-K14+056段设计为工22b型钢钢架，钢架间距为60cm，拱脚打设Φ42mm注浆钢花管，由于设计每榀只有4根长度为4.5m的Φ42钢管锁脚，数量偏少，施工时在两边拱腰、拱脚每节点各打设2根，每根长4.5m，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双层钢筋网，网格尺寸15×15cm，钢拱架处外露至少15cm作为搭接预留筋；纵向每2榀钢架采用Φ20mm钢筋纵向连接，环向间距100cm，外露10cm作为搭接预留筋；C25喷射混凝土厚29cm。
架立钢架按照先拱后墙的顺序进行，拱脚采用[32a槽钢支垫牢固。
4、径向及背后空洞注浆
径向采用Φ25中空锚杆按照1m*0.6m梅花形布设进行注浆处理，浆液采用（C:
S=1：
0.6）双液浆，水玻璃浓度35B。
注浆结束标准：
达到设计终压并稳定10min，且进浆速度为开始速度的1/4或注浆量达到设计注浆量的80％，如在注浆过程中出现冒浆，可提前停止注浆。
注浆效果检查:
注浆完成后，应打设4m深检查孔，当检查孔最多只有滴水（不成线）且渗水量不大于2L/d时，且单轴抗压强度达到1.5MPa，则判断注浆达到效果，否则应该进行补充注浆。
每个工作区段至少在拱部及两边墙各设一个检查孔。
注浆检查孔在注浆效果检查完成后应及时采用M10水泥砂浆进行全孔封堵。
径向加固注浆工艺流程图
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设置一个，注浆配备、施工等同径向注浆。
人员配置情况：
架设工型钢及喷射混凝土设2个班组进行轮换，每班组8人，喷射混凝土7人，注浆2个班组进行轮换，每班组6人。
4、侵限处治控制要点
隧道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，必须先进行径向注浆加固。
2、换拱必须在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、槽钢将底部垫实，确保基底牢固，必要时可采用混凝土加固基底。
七、监控量测方案
（1）、对未衬砌地段布置监控量测点，建立测量台账，填写《隧道在测断面统计表》，测点断面间距V围岩保证5至10米一个,测量频次一天两次。
点位布置如图;
（2）、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。
如下图所示（下图仅为示意）：
XXX断面周边收敛（拱顶下沉）-时间曲线图
（3）、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，并判定隧道围岩稳定性。
八、各项保证措施
8.1、组织机构保证措施
隧道换拱施工存在着高风险，宜出现掉块、坍塌的情况。
为确保隧道换拱施工的安全可靠，成立以项目经理为组长，项目总工、安全长为副组长，质检、技术、生产保障、办公室组成的隧道换拱安全领导小组，全面负责隧道换拱施工的技术方案和安全控制以及突发事件的处理。
架子队技术员、专职安全员协助安全领导小组开展工作。
组长：
荀其迅
副组长：
王旭华、李学庄
组员：
王柱、鲍教贺、王志力、李彦勇、力尚廷、刘涛、李伟、朱国领
8.2、技术保证措施
（1）、施工支护严格按照设计要求进行施工，各种支护措施按设计做到位，有必要时进行加强，喷锚采用湿喷作业。
（2）、利用先进的测量仪器进行控制测量、施工测量和围岩量测，随时掌握隧道的变形动态，及时调整隧道换拱施工。
8.3、质量保证措施
换拱开始前由技术人员组织技术交底，强化每一个操作工人质量意识。
作到施工前预防控制，作业时跟踪控制，中间反馈调整控制。
坚持工班自检、质检人员专检、监理工程师终检的方法，作到职责清楚、权限分明。
保证每一道工序合格后进行下一工序施工。
喷锚支护做到喷料随拌随用，时间不超过规定。
喷射前清理岩面。
厚度较大时分层喷射。
严格掌握水压、风压和喷射距离，作到厚度符合设计和安全要求，表面平顺。
钢架施工时作到加工正确，间距、倾斜度和垂直度符合要求。
钢架的底脚落在原状地层；接头板密贴，上齐拧紧连接螺栓。
锚杆的间距和长度符合设计，采用系统锚杆时做到灌浆充填饱满。
8.4、安全保证措施
换拱施工前，由安全员对参与换拱施工的人员进行安全教育培训，提高施工人员的安全意识。
制定换拱施工安全预案，以应对突发事件的发生。
在施工中还应贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，严格遵守有关规定，切实做到安全施工。
（1）、开挖台车应设置防护网和安全网，防止人员坠落及物体下落伤人；
（2）、拱架拆除后必须及时进行初喷封闭围岩面；
（3）、必须对洞内换拱段进行严密观察量测，以监控量测结果指导施工，设置专人值班，发现不安全迹象及时撤离人员，进行观察并上报；
（4）、换拱施工应严格按照施工规范和交底的要求进行施工，应加强监督，严格控制，保证每一工序的质量，防止安全事故的发生；
（5）、在换拱施工过程中，施工人员应佩带必要的防护用具，洞内应加强通风并采取一定的措施使洞内的粉尘降低到标准范围内；
（6）、进入洞内须带安全帽，禁止穿拖鞋进入洞内，禁止酒后上班；
（7）、在进行高空作业时，现场施工人员必须佩带安全带，确保安全；
（8）、建立职工出勤档案，在洞口设置洞内工作人员档案卡；
（9）、加强机械施工安全和用电安全意识并采取措施进行防范。
8.5、施工环保、水土保持措施
根据国家、地方政府有关的法律、法规，结合本工程的特点，制定有关管理制度，认真做好环境保护、水土保持工作。
废水、弃碴、以及工程垃圾按规定排放、处理，完工后植被能及时恢复。
施工场地和运输道路要经常用洒水车进行洒水，防止扬尘。
生产、生活污水等不随意排放，经处理后排放。
工程废弃物应运至弃渣场集中堆放，平整土地，种植永久植被。
超标排放车辆、机械要安装净化装置，降低废气排放量。
清理、修理施工机械的废油、废水采取回收方式进行处理，不得随意倾泄。
加强机械设备的保养，防止因设备状态不良与非正常操作引发噪音。
合理组织机械作业，科学安排，要最大限度地降低和消除噪音，以防噪音扰民。
施工区内及周围的树木和植被不得随意砍伐和破坏。
受影响的植被，应采取永久有效措施及时植树、种草、种树木，对植被进行恢复。
尽量减少不必要的挖方，少扰动山体，维护好自然地形地貌，做好永久挡护工程，防止引发地质性灾害。
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