隧道变形侵限加固和换拱施工技术

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1、隧道变形侵限加固和换拱施工技术　　摘要：牛老村隧道因长时间停工造成已施工完成的部分初期支护发生鼓胀开裂严重变形并侵入二次衬砌范围。为确保隧道施工质量及安全，采用工字钢临时支撑加固原有初期支护，小导管注水泥浆固结围岩，然后拆除原初期支护。该方案对类似工程有一定的指导和借鉴意义。关键词：变形；侵限；加固；换拱；施工技术中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1工程概况牛老村隧道DK155+470～+530段位于山坳内，为隧道洞身浅埋偏压段，最小埋深位于DK155+500里程处，洞顶埋深约4.9m，且该里程处地表为一条冲沟，常年有小股

2、水流，雨季时水流量较大，地表植被发育。该段隧道洞身范围为全风化～强风化变质砂岩夹板岩（泥质板岩），岩体破碎，褐黄～青灰～灰绿色，岩体破碎～极破碎，为Ⅴ级围岩。开挖时有裂隙渗水现象，隧道浅埋偏压，易产生坍塌、冒顶等灾害。9DK155+460～+588段设计采用φ42mm壁厚4.0mm超前小导管预支护，短台阶法施工；初期支护拱墙及仰拱喷射混凝土厚25cm，I18工字钢架加强，钢架全环设置，纵向间距0.60m/榀；二次衬砌采用Ⅴc型衬砌结构，模筑钢筋混凝土厚50cm。2初期支护变形情况2012年3月，经对牛老村隧道已施工完成初期支护量测，

3、初步发现DK155+513～+493段监控量测点的变形量已超出预留变形量，施工的隧道初期支护在线路前进方向右侧拱部与边墙的钢架单元接头处出现水平裂缝、变形，侵入二次衬砌范围。为详细掌握变形情况，对隧道尚未施作二次衬砌的DK155+522～+478段初期支护进行了逐米断面测量，发现在DK155+517～+489段计28m范围内拱部及两侧边墙初期支护均发生了变形，侵入了二次衬砌范围。洞周收敛变形后侵限最大值21.9cm，位于DK155+512.03里程处右侧边墙。为保证隧道施工质量与安全，采取加固围岩换拱的施工方案进行处理，即采用工字钢

4、临时支撑加固现有初期支护，小导管注水泥浆固结围岩，然后拆换原初期支护。3具体施工方法在完成洞内清危及观测、架设临时支撑、注浆加固围岩、拆换初期支护、施作二衬等施工准备工作后，实施以下具体施工工艺。3.1架设临时支撑临时支撑采用I18工字钢拱架衬于原有初期支护内侧，用以加强原衬砌支护，防止注浆过程中原初期支护喷射混凝土崩裂和工字钢拱架再次出现大的变形，确保施工作业安全。93.2注浆加固围岩待临时钢支撑完成40m左右，即可安排注浆加固工作。在安排该工序前，首先按设计要求将钢管加工成钢花管，顶端加工成尖角，尾端车成丝扣，以便安装止浆阀。围

5、岩加固采用3m长标准50×4无缝钢管，注水泥液浆，纵向×环向＝1.5m×1.5m梅花形布置。注浆采用水灰比1：1（重量比）水泥浆液，注浆压力0.2MPa。径向小导管预注浆在该段临时支撑结束后进行，其施工步骤为：①沿初期支护轮廓布置注浆孔。②按布置的注浆眼位置钻孔，孔径为60mm，孔深3m。因该隧道围岩较软，钻孔可采用风动凿岩机配4m钻杆和Ф60一字钻头完成。成孔后，立即用凿岩机或风锤将小导管顶入岩层，并用高压风将钢管内的砂石吹出。③导管打入后用锚固剂堵孔口及周围裂隙，原有喷射混凝土即作为注浆止浆岩墙。安装止浆阀门，止浆阀门数量可根据

6、浆液初凝时间确定，一般10～15个为一组，轮流使用。④注浆前先进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确。施工时，每孔注浆终压达到0.2MPa时继续注浆10min以上。9施作超前小导管注浆支护时应注意以下问题：①因该隧道围岩遇水易软化，在钻进过程中，最重要的是保证钻杆及钻头水孔的畅通，为此，需要注意水从钻孔中流出的情况，如发现水孔有堵塞的迹象，则将钻杆后撤50cm左右，经反复扫孔使水孔畅通，然后慢慢进尺，直至达到设计深度。②浆液应严格按配合比配制，并随配随用，以免浆液在注浆管、泵中凝结。注浆过程中若出现堵管现象，则应及时清

7、理注浆软管和注浆泵；如果当时注浆泵的压力表显示有压力，则应先卸压后拆接头进行处理。③为保证注浆效果，采用止浆阀门止浆，待浆液在管内初凝后，再卸下阀门，然后用快凝水泥砂浆封闭管头。3.3拆除原有初期支护注浆加固7d后，即可进行对原有初期支护拆除工作。拆除初期支护前，需提前将该处临时钢支撑先行拆除，以预留作业空间。因喷射混凝土强度较高，且内含双层钢筋网，凿除难度很大，需采用微爆破施工，松动混凝土后，再采用人工风镐凿除。每次爆破前必须对山体预埋点进行观测，比较数据后，确定爆破对洞身的影响。且每拆除一榀拱架，须在前一榀已更换拱架拱顶设置观测

8、点，比较爆破前后，前一榀拱架下沉情况，以便随时调整爆破参数。喷射混凝土微爆破采用风动凿岩机钻眼，浅眼雷管起爆，炸药采用低爆速、低密度、高爆力、传爆性好的29号岩石硝铵炸药，采用准25mm、长165mm、80g/卷小直径药卷不隅合装药方