小密隧道DK86910-908段换拱方案.doc

小密隧道DK86+910DK86+908段换拱方案1、工程概况1.1工程情况小密隧道全长1493米，隧道进口里程DK85+505，出口里程DK86+998。隧道平面，DK85+505DK86+236.4里程段位于右偏曲线上，左线曲线半径4500米，其余地段位于直线上，该隧道时速200km，客货共线双线隧道，隧道内线间距4.4米4.546米，隧道内纵坡为自进口到出口位于3.8的上坡，隧道内铺设有砟轨道，本隧道开挖级围岩占10%，级围岩占48%，V级围岩占42%。 1.2地质情况小密隧道出口DK86+998+880段为Q1含砾粉质黏土，褐黄色灰黄色，硬塑，具有弱膨胀性。DK86+960+900设计Vc，采用四部CD法开挖，钢架采用HW175型钢，间距0.5米一榀，108mm洞口长管棚。DK86+900+998段洞身通过的地层为大范围富水碎石土层、含煤的煤系地层，部分地段穿越煤层开采区，同时该段为瓦斯工区，经初始风险评估该段为极高风险地段。受附近煤洞采空区影响，雨季施工饱和富水，土体自稳性差，前期洞口局部边坡开挖导致临时防护开裂、边坡坍塌，山体有失稳倾向，严重危及洞内施工安全。1.2施工情况小密隧道从出口向进口方向进行施工，至2012年5月1日按四步CD法开挖支护至DK86+910，仰拱和填充施工至DK86+942，二补混凝土施工至DK86+948；2012年4月，因受长时间连日降雨影响，造成小密隧道覆盖土层软化，饱和富水土层稳定性急剧降低致使部掌子面前方4m处于2012年5月1日出现小坍塌；5月1日至3日连降大雨和暴雨，坍塌部位受雨水下渗的影响使松散土体进一步软化，坍塌部位再次扩大，同时爱坍塌体的影响，掌子面后方已支护的2榀钢架发生严重变形。后期在进行坍塌处理过程中由于受管棚插打角度的限制，四步CD法中的部DK86+910+908段初支钢架侵限需进行拆换处理。2、安全保证措施2.1险情应急处理 现场施工时间专职安全人员在场监视围岩变化，用哨声通知作业人员撤离，在换拱台架的前后各堆放沙堆，在极度危险的情况下，人员可以跳到砂袋上迅速撤离。施工期间，现场施工负责人会同技术人员对各部支护进行定期检查。当发现量测数据有突变或异变时，立即通知现场负责人，采取应急措施或通知施工人员撤离危险地段。 加强围岩开挖后变形量测，根据量测数据分析结果，反馈指导施工，保证开挖及换拱的安全和质量。施工中，指定专人对洞内围岩及地面位移变形情况进行观测，出现异常情况立即停止施工并及时上报。2. 2安全教育 对所有现场人员进行全员安全教育，并进行安全技术交底，从思想上高度重视。建立安全领导小组，落实岗位责任制。施工人员进行岗前培训，技术人员上课、现场指导。所有进入隧道工地的人员，佩戴安全防护用品。对隧道施工人员要坚持班前安全教育，严格按照操作程序施工。 作业到达工作面时，先检查工作面是否处于安全状态，如有松动的岩石，立即加以支护或清除。2.3安全物资 配足必要抢险物资，如砂子、工字钢、方木、灭火器、急救药品、纱布、强光电筒、安全标示。3、换拱方案3.1施工准备 由于DK86+910+908段初支钢架侵限较大，经建设单位组织四方会商决定对该段采取换拱处理方案，确保模筑衬砌厚度及施工质量。换拱之前需作好如下准备工作：（1） 对换拱部位打设超前小导管、径向小导管并进行注浆；（2）进行人员、机械、设备及换拱所需的材料准备工作；（3）对换拱工班进行安全培训及换拱技术交底。3.2换拱准备工作及注意事项（1） 径向注浆的土体已固结并具有一定强度后方可进行换拱；（2） DK86+910+908段侵线部分主要集中在进洞右侧，根据实际断面资料，如进洞左侧无侵线，对右侧进行局部换拱；（3） DK86+911+906段先施做临时仰拱及中支撑，临时仰拱采用I20a工字钢，搭接处要保证焊接质量，焊缝饱满；（4） DK86+918+915段施做一板3米仰拱，二衬混凝土紧跟至DK86+918，为换拱作业安全提供良好条件；（5） 在换拱过程中，DK86+905+908段、DK86+910+913段左右侧增加斜向支撑，保证前、后方稳定性；（6） 洞内DK86+915+887段监控量测点加密，布置地表观测网；3.3换拱方案由大里程DK86+910向小里程DK86+908方向逐榀对侵限初支钢架进行置换，每榀置换后及时进行喷射混凝土封闭。 确定换拱部位小导管注浆预支护凿除初支喷射混凝土测量放线置换拱架 剥掉侵限部分围岩立即初支（立钢拱架支撑）、喷锚重复以上工作 根据初期支护断面测量成果，确定拱部初期支护侵限范围，在现场画出换拱范围。在该换拱范围内采用长5m的50钢花管进行径向注浆，间距为11.2m，注浆压力控制在11.5Mpa，待注浆达到一定强度后，用风枪凿除1榀钢架，按设计开挖轮廓线人工凿出欠挖部分围岩，拆除侵限部分工字钢拱架、钢筋网片、连接筋，按设计要求挂设钢筋网，换上新加工的钢架并进行可靠连接，然后喷射混凝土封闭，完成一次换拱循环。换拱时要确保拱架的连接及锁脚锚管的施作质量符合设计及规范要求，锁脚采用50的锁脚钢管，L=5.0m，施作方向与水平呈30夹角，紧贴钢架施作，锁脚钢管与钢架采用直径22的U型钢筋有效焊接，每个拱脚增设不少于2根锁脚锚管。换拱完成后及时埋设监控量测点并读取初始读数，要求拱拱期间每天的观测频次不少于2次，至基本稳定后进行正常频次的观测，当发现沉降、收敛变形较大时及时加设临时斜向支撑3.4换拱注意事项（1）严格按设计图纸加工钢拱架，其尺寸、焊接质量要符合设计规范要求；新拱架与原拱架间焊接要牢靠、平顺；钢架垂直于隧道中线，上下、左右允许偏差5cm，钢架倾斜度不得大于2。（2）对拱架的置换应遵循先加固后置换的原则，即置换前对置换段落进行注浆加固，经监控量测沉降及收敛已经达到稳定，然后置换拱部钢架，且每次置换钢架长度按原钢架节段长度一一对应进行置换；（3）刻槽时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，刻槽时注意预留沉降量不小于20cm；（4）置换时确保钢架各单元连接按照设计要求（连接板+连接螺栓）有效连接，并在新架设钢架紧贴两侧位置施作锁脚锚管，并通过直径22的U型钢筋有效焊接，及时喷射混凝土封闭。（5）监控量测点的布设要与换拱作业同步进行，布点按纵向5m一个断面，环向每个断面在分别在拱顶、拱腰、拱脚及边墙共布设5个观测点。（6）换拱施工过程中，严禁大型机械设备（挖机、装载机）进入中台阶进行作业，防止对中台阶临时仰拱扰动；（7） 换拱段预留变形量2530cm；DK86+911+906段下台阶落底拱角处加垫槽钢；3.5.建立监控量测系统3.5.1 监控量测程序 监控量测的目的在于监测围岩变形和压力情况，保证围岩稳定和施工安全；提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据；通过对量测数据的分析处理，掌握地层稳定性变化规律，预见事故和险情，作为调整和修整支护参数及施工方法的依据，提供围岩和支护衬砌最终稳定的信息。3.5.2 量测整理及分析 通过对量测结果整理与分析，及时封闭支护，是控制隧道下沉，保证隧道施工安全与净空的重要一环。 根据现场量测数据绘制位移-时间曲线图，在位移-时间曲线趋于平缓时进行回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律，回归分析为建立下沉量（U）随时间（T）发展的时态函数，根据测点位移变化速率判断围岩稳定状况，当隧道周边变形趋势有明显减缓趋势，则说明隧道变形基本处于稳定状态，当变化速率过快、过大，或当位移-时间曲线出现反弯点时，说明位移出现反常的急剧增加现象，表明围岩及支护已呈不稳状态，应及时加强支护并停止作业，并根据现场及施工情况进行分分析。3.5.3 加强监控量测工作 监控量测不仅对原初期支护钢架变形进行观测