隧道初期支护变形侵限段拆除及安全受力转换施工方法

刘旭

摘 要： 隧道初期支护施工由于地质、施工工艺等原因会造成侵限，需进行换拱处理。常规初支侵限换拱施工主要是在原有拱架处每榀增设横向竖向临时支撑，防止换拱过程中出现塌方。目前在国内大部分施工单位在隧道换拱施工广泛应用，但是存在临时支撑过程繁琐、临时支撑材料用量大、换拱顺序受到制约、换拱与掌子面前方施工交叉作业，制约施工进度等缺点。采用混凝土临时二衬支护结构实现隧道初期支护变形侵限段拆除及安全受力转换施工方法，将侵限段分成多个可同时施工的换拱单元，节省了换拱施工时间，大大提高了施工速度，混凝土临时二衬过程简单，避免了一边支护一边换拱复杂的程序，而且可以减小侵限段延长的可能性。

关键词： 隧道初期支护;受力转换;换拱段单元;变形侵限;施工方法

【中图分类号】U455.7     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）01-0082-02

1 引言

1.1 选题的背景和意义

隧道初期支护施工由于地质、施工工艺等原因会造成侵限，形成侵限的隧道段需进行换拱处理。常规初支侵限换拱施工主要是在原有拱架处每榀增设横向竖向临时支撑，一边支护一边换拱，防止换拱过程中出现塌方。目前在国内大部分施工单位在隧道换拱施工广泛应用，但是这种方法存在临时支撑过程繁琐而且钢筋混凝土支护结构范围大，施工时间长，材料用量大，换拱施工顺序受到制约，只能从一边开始，换拱施工与掌子面前方施工交叉作业，而且难以避免侵限段的延长。

1.2 研究方法与思路

所要解決的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，一种采用混凝土临时二衬支护实现隧道初期支护变形侵限段拆除及安全受力转换施工方法，其在侵限段间隔设置有一期换拱段和二期换拱段，将侵限段分成多个可同时施工的一期换拱段，节省了换拱施工时间，大大提高了施工速度，混凝土临时二衬支护结构过程简单，在固定的位置建立混凝土临时二衬支护，一期换拱段施工完成换拱后便拆除，避免了一边支护一边换拱复杂的程序，而且可以减小侵限段延长的可能性。

2 工程情况简述

初支侵限段隧道位于架梁通道，剩余工作量大，地表完全被破坏裸露，洞内地质为炭质泥岩，氧化后松散，遇水后泥化。换拱段落长，施工工期紧，任务重，掌子面掘进施工不能停止。鉴于此，采用混凝土临时二衬支护结构进行侵限换拱施工，便于流水作业。永久二衬跟进至侵限段落端头后，由永久二衬端头开始每隔7m-8m施作4m长的临时支护衬砌。然后在混凝土临时二衬支护结构之间分段换拱，分段衬砌。最后逐段凿除混凝土临时二衬支护结构进行换拱及永久二衬施工。

混凝土临时二衬支护结构与侵限初支之间设置防水板作为夹层，便于后期拆除施工。

3 施工方法

3.1 地表防排水系统

在地表坡顶及坡脚外5m设置临时截水沟，横向两侧排水沟间采用彩条布覆盖，将雨水引至排水沟内;并设置地表警戒线。防止雨水下渗，恶化围岩地质条件。

3.2 侵限段加固

注浆孔按梅花型布置，浆液扩散半径1.0m布设，每环22孔。拱部120°范围孔口环向间距1.2m，孔底环向间距1.7m，设置11孔;两侧边墙孔口环向间距0.9m，孔底环向间距1.7m，两侧各设置6孔。并根据地层特点、现场试验结果不断完善和调整，注浆方式为单孔一次性注浆。

3.3 临时支护二衬施工

二衬模板台车安装4m长面板，铺设一环纵向5m宽防水板，施作4m长混凝土临时二衬支护结构。

3.4 换拱施工

在两组混凝土临时二衬支护结构之间利用挂布台车进

行换拱，自拱顶向拱脚依次拆除混凝土临时二衬支护结构间侵限钢拱架。拆除时采用人工配合机械全环凿除两榀拱架之间初支混凝土，逐段安装拱架，严禁爆破，减小围岩扰动。施工前，在靠近二衬小边墙位置设置Φ800mm逃生管道至永久二衬。

3.5 永久二衬施工

每节段换拱完成后，及时施作6m长永久二衬，然后凿除两段永久二衬之间的混凝土临时二衬支护结构，重复以上工序换拱施工。

4 注意事项

4.1 地表必须做好临时排水设施，防止雨水下渗;严禁重型机械行走并设置警戒;

4.2 径向注浆必须进行效果验证，技术人员对注浆过程全程见证，严禁偷工减料;

4.3 施工前，初支表面铺设一层防水板，与初支混凝土分离，以便凿除;混凝土临时二衬支护结构厚度不小于40cm，以确保支护强度;衬砌施工前，边墙预留的永久衬砌钢筋采用PVC管包裹，确保混凝土凿除时不损坏二衬钢筋;混凝土临时二衬支护结构施工控制好里程及端头平整度，确保后续衬砌施工有足够的作业空间;

4.4 拱架分节段拆换一节支护一节，打设径向锚杆、超前小导管及锁脚锚管并与钢架焊接牢靠;根据现场实际情况，及时调整换拱拱架节段长度;初支混凝土凿除后及时喷混凝土封闭，严禁围岩暴露时间过长;

4.5 二衬施工利用二衬模板台车挂设6m长面板施作，必须严格按照设计要求做好钢筋绑扎，防水板、纵横向排水盲管、背贴式、中埋式止水带、环向排水板等防排水施工;分段换拱完成后，及时进行永久二衬才可进行下一段换拱施工;

4.6 根据现场情况，每隔2榀设置1组监控量测断面，以监测围岩变形情况。监控量测频率为每天3次，监控量测数据及时反馈并每天进行分析，指导现场施工。

5 结论

综上所述，在侵限段间隔设置有多个混凝土临时二衬支护结构，将侵限段分成多个可同时施工的一期换拱段，实现了隧道初期支护变形侵限段拆除及安全受力转换施工方法，节省了换拱施工时间，大大提高了施工速度，混凝土临时二衬支护结构过程简单，在固定的位置建立混凝土临时二衬支护结构，一期换拱段施工完成换拱后便拆除，避免了一边支护一边换拱复杂的程序，而且可以减小侵限段延长的可能性，更避免了衬砌台车的改装，更加省工省时省力。在施工安全、进度、经济效益上均取得良好的效果。

参考文献

[1] 欧华.浅埋隧道初支变形侵限处理施工技术研究.四川建材Sichuan Building Materials.1672-4011.

[2] 宋立海.隧道初期支护侵限处理施工技术.国防交通工程与技术Traffic Engineering and Technology for National Defence.2014年04期 .ISSN：1672-3953.