东岭隧道初支变形换拱专项施工

东岭隧道初支变形换拱专项施工

李强陈海钊

广东华路交通科技有限公司520000

摘要：本文介绍了东岭隧道初支变形换拱专项施工，提出自己的一些想法，可供同行参考学习。

关键词：编制；施工方案；注意事项

一、工程概况

隧道穿过中低山丘陵地貌区，地形起伏较大，地面标高234.1～588.4m，相对高差约354.1m，山体植被茂密，生长各种松木、灌木和大量蕨类植物。进洞口地形较缓，山体自然坡度20º～35º，花岗岩零星出露，隧道走向与地形线等高线垂直相交；出洞端地形较缓，山体自然坡度15º～25º，未见基岩出露，隧道左线走向与地形等高线垂直相交，右线与等高线小角度相交，存在偏压。

地层岩性：根据区域地质资料及地质调查资料，隧址区地层岩性主要由坡残积粉质粘土、燕山期花岗岩及其风化层组成。其中燕山期花岗岩分为两期侵入，前期为细、中为主，后期为粗粒，两期侵入界限不明显。

地质构造：隧址区主要地质构造有F3断裂：实测+推测断裂，位于K108+800-K111+200处右侧沟谷处，断裂组向北西向（320～330°）、倾向西南，倾角55-80°。K111+200后该断裂带分为两支，一支沿原有方向（330°）延伸，另一支走向310°，向西北延伸在，在K111+500分为两支，一支沿原有方向，一支往西北延伸（290°），并在K112+000-K111+200处与线路相交，断裂带可见延伸大于6km，宽度一般超过5m，层面平直，地貌表现为“V”字形沟谷，两侧发育一系列明显的断层岩和断层陡坎，穿过燕山期花岗岩，表现为多期活动，早期张裂，石英脉充填硅化，后期碎裂，无胶结，断裂面发育斜落檫痕，并有磨光面现象，周边花岗岩多碎裂岩化，为逆断层，经过地段岩体破碎或硅化，对隧道有一定影响。

汕头端左线ZK111+441.5～ZK111+968.5段原设计为分离式隧道，围岩级别为II级，采用分离式隧道II级围岩段支护。设计地质主要由微风化花岗岩组成，微风化岩强度高，节理裂隙不发育，岩体较完整，围岩稳定性好，雨季潮湿或滴水。

ZK111+830～886段在实际的开挖过程中，掌子面围岩以红色中～微花岗岩为主，节理较发育、岩体较破碎、稳定性一般，多条侵入岩脉与洞身相交，局部段落出现淋雨状出水，经各方代表现场判断并据实际围岩进行了常规性的设计变更，围岩级别判断为III～IV级。

具体变更情况见下表：

二、编制原因

根据设计地质参数通，F3断层处于K110+108-K111+200处，走向西北向320°-330°，倾向西南55°-80°。根据右线施工K111+550-K111+680现场围岩实际情况，F3断层提前进入，推测影响范围交汇于左线约ZK111+750以后。左线实际施工情况揭示，自ZK111+800处右侧拱脚开始出现断层影响范围，主要有中～强风化组成侵入带，侵入掌子面位置逐渐增加，且地下水活动。掌子面左侧岩体强度较高，节理面基本胶结闭合，右侧断层影响范围侵入围岩段受地质构造影响，开挖后临空应力释放，在侵入围岩段应力集中导致形成偏压现象，引起周边变形收敛，自6月29日开始，ZK111+830及ZK111+860两个监测断面收敛速率明显变大，且变形持续发展，最大一天收敛值达2.65cm，初支扫描显示ZK111+830～ZK111+886段右侧拱脚至拱腰间倾限严重，其中ZK111+845～ZK111+860段二衬厚度局部不足20cm，为确保施工安全，在ZK111+860～ZK111+872处临时施做了一板二衬以稳固初支，防止初支进一步变形收敛（监控量测及初支扫描资料后附）。

目前该段初期支护变形已处于稳定状态，但初支、二衬均已侵限，为确保二衬厚度及隧道远期运营要求，拟对ZK111+860～872段二衬进行拆除，ZK111+830～886段初支进行换拱。

三、施工方案

（一）初支换拱施工工艺

（1）通过初支扫描结果确定出具体需换拱桩号及部位。

（2）二衬采用风镐进行拆除，一次拆除长度为2m，拆除顺序为“先拱后墙、先上后下”。

（3）风镐配合炮头挖机对内侧初支进行破除，每次可破除1～2榀拱架，机械破除混凝土后，人工清理残余小块。

（4）对破除出来的型钢拱架及连接件进行切割。

（5）按设计要求重新铺设钢筋网，换上新加工的拱架，安装拱架时应注意各接合部位的焊接及连接质量，再焊接纵向连接筋使该段稳定牢固，然后喷射混凝土，完成一次换拱循环。

（二）初支换拱注意事项

（1）风镐凿除喷射混凝土之前，必须先把喷射混凝土的凿除部位与不凿除部分在分界处切开分离，防止对不凿除部位混凝土的损伤。

（2）不得大面积拆除初期支护。

（3）拱架更换后，需及时喷射混凝土。

（4）风镐拆除二衬时，应注意对初支混凝土的保护，若初支混凝土被损伤，应进行补喷修复。

（5）考虑到风镐凿除时，会对二衬防水板造成损伤，所以二衬防水板应重新替换。

（三）换拱工艺流程图

四、机械设备及施工人员配置

五、监控量测

布置监控量测点，对初支变形段在施工过程中产生的变化进行观测，提供数据指导换拱施工。监控量测的频率根据相应规范要求进行，由于原初期支护变形量大，每天监测频次不少于2次，监测结果及时反馈。如果发现围岩变形突变，应该马上停止换拱施工，分析突变原因，并及时向相关现场管理人员汇报，研究进一步处理方案。

六、安全保证措施

1、变形段至少设3～5个量测断面，严格按隧道施工规范加强监测，随时掌握围岩动态变化情况。

2、保证作业环境安全，作业前检查现场存在的各种隐患，及时排除，尤其加强对钢支撑的观测和检查，发现变形等问题立即加强支护，保证支护安全。

3、洞内必须有足够的照明，在主要工作点、横通道与主洞交叉口均应设置固定照明设置。

4、对该段的高压风水管线采取保护措施，以保证左线掌子面正常掘进。通风管道进行必要的钢套管以保证掌子面正常供风。

5、破拱时，严格按照批准的施工方案施工，加强现场管理，尽量缩短循环时间。

6、破拱人员要有安全的作业平台，台架不得有悬挑板，作业人员做好个体防护，必须佩戴安全帽，身着反光衣，并随时注意上方的情况，发现异常及时撤离。

7、割除连接钢架、连接钢筋和钢筋网时，必须保证全部割断，不得有任何连接，防止对临近支护造成扰动。

8、拆除时使用挖机，所有人员撤至安全地带，严禁有人留在换拱处理段内，有关的设备、机具、管线要提前清理，挖机破除时不得在换拱段范围内作业，应在换拱段后方的安全部位，并在作业过程中严禁扰动破除范围外的拱架和初期支护。

9、上一循环处理完后才能进入下一循环的处理，处理长度不得过长，要步步为营、稳扎稳打，保证安全。

结语：

隧道围岩加固、换拱施工，是对围岩有膨胀性的路段造成初期支护侵入二衬的处理方案。为限制围岩变形，防止沉降，确保施工安全及质量，加固、换拱施工实施中应加强监控量测注意围岩变形情况，做到信息化施工，将动态设计落在实处。

参考文献：

[1]《公路隧道施工技术规范》JTGF60-2009。

[2]《公路隧道施工技术细则》JTG/TF60-2009。

[3]《汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段东岭隧道先行施工标段（K109+770～K116+120）两阶段施工图设计》与相关文件、设计服务函。

[4]《汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段东岭隧道先行施工标段实施性施工组织设计（K109+770～K116+120）》。

[5]《汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段第X2标东岭隧道施工方案》。

[6]《汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段东岭隧道先行施工标段（K109+770～K116+120）施工图设计阶段工程地质勘察报告》、《补勘报告》。