隧道初期支护开裂处理方案

1、新建兰新铁路第二双线新建兰新铁路第二双线 LXS-3LXS-3 标东村隧道标东村隧道 （DK116+260-DK116+220DK116+260-DK116+220 初支拱部开裂处理方案初支拱部开裂处理方案） 编制： 复核： 审核： 中交一航局兰新铁路甘青段项目经理部 2013 年 03 月 15 日 目录目录 1 1 现场施工情况现场施工情况 .1 1.1 工程概况 .1 1.2 现场施工情况 .1 2 2 发生开裂情况及原因分析发生开裂情况及原因分析 .2 3 3 处理方案处理方案 .2 3.1 工艺流程.2 3.2 土方回填.3 3.3 掌子面支护、封闭.3 3.4 加设套拱.4 3.5

2、 打设系统锚管.4 3.6 加强监控两侧.5 3.7 清除开裂处皱皮、喷平.6 3.8 错开落下导.7 3.9 紧跟二衬、仰拱.7 4 4 施工工期施工工期 .7 5 5 质量保证措施质量保证措施 .7 6 6 安全保证措施安全保证措施 .8 7 7 应急预案应急预案 .10 7.1 事故应急救援领导小组.11 7.2 应急准备与预防措施.11 7.3 外援联系电话.11 7.4 应急物资.11 东村隧道出口初支拱部开裂处理方案东村隧道出口初支拱部开裂处理方案 1 1 现场施工情况现场施工情况 1 1. .1 1 工工程程概概况况 东村隧道出口 DK116+260-DK116+220 段原设计

3、情况：地层岩性为泥 岩夹砂岩，级围岩，采用a-1 型衬砌支护参数，拱部局部设 42 小导管超前支护，台阶法施工。 2013 年 2 月 28 日在施工至掌子面 DK116+225 时，拱顶及两侧拱腰 有砂层，且泥岩胶结差，如下图所示： 掌子面地质素描记录表掌子面地质素描记录表 制表单位：中交一航局兰新铁路项目经理部一工区 编号：DCCK-344 施工单位：中交一航局兰新铁路项目经理部一工区 施工里程：DK116+225 工程名称：东村出口 编编 号号 项项 目目 名名 称称 状状 态态 描描 述述 1 掌子面 尺 寸 开挖 宽度 (m) 13.9 开挖高 度 (m) 4.65 开挖 面积 (m

4、2) 46.75 开挖 方式 三台 阶七 步法 其它 2 掌子面 状 态 稳定正面掉块正面挤出 正面不能自 稳 其它： 3 毛开挖 面状态 自稳 随时间松 弛、掉块 自稳困难、 要 及时支护 要超前 支护 其它： 4 岩石强度 (MPa) 306015305155其它： 5 风化 程度 微风化弱风化强风化全风化其它： 6 裂隙宽度 (mm ) 535131其它： 7 裂隙 形态 密集部分张开开口夹有粘土其它： 8 涌水 状态 无水渗水整体湿润 涌出或 喷出 特别大 9 围岩级 别划分 设计级别 建议级别 附 图 制表：张礼 复核：孙银鹏 监理工程师：刘国 日期：2013 年 03 月 07 日

5、 特申请变更，将 DK116+245DK116+225 段变更为：按b-1 型衬砌 支护参数施工，将初期支护钢架加强，全环设 1 榀/1.0m20a 型钢钢 架，为防止钢架落底失稳在上台阶中台阶拱架底部左、右两侧各增设 2 根 42 锁脚锚管，单根长 4.0 米，并与钢拱架进行可靠连接；拱部 设 42 小导管超前预支护，小导管环向间距 0.4m，纵向间距 3m，单 根长 4m；采用三台阶法施工。 1.21.2 施工情况施工情况 根据变更情况及变更后的工法，采用三台阶施工，上台阶高度采用 4.72m，上台阶拱钢架采用 3 榀拱架拼装而成，预留沉降量 15cm。2013 年 3 月 14 日当掌子

6、面施工至 DK116+210、中台阶施工至 DK116+220， 掌子面 DK116+210 处揭示地层为泥岩夹砂岩，泥岩呈中厚层，泥质胶 结，胶结一般，节理发育；砂岩呈薄层状，泥质胶结，胶结较差，无 开挖工作面地质描述 掌子面岩性为第三系泥岩夹砂岩， 节理较发育，风化较弱，随时间会 出现掉块现象，岩体破碎，局部夹 杂砂层，砂层厚 45cm60cm,应及时 做好支护，开挖后及时喷浆防止进 一步风化。 泥岩夹砂岩 M Ms s S Ss s 水，拱部掉块严重。如下图所示： 掌子面地质素描记录表掌子面地质素描记录表 制表单位：中交一航局兰新铁路项目经理部一工区 编号：DCCK-347 施工单位：中

7、交一航局兰新铁路项目经理部一工区 施工里程：DK116+210 工程名称：东村出口 编编 号号 项项 目目 名名 称称 状状 态态 描描 述述 1 掌子面 尺 寸 开挖 宽度 (m) 13.9 开挖高 度 (m) 4.65 开挖 面积 (m2) 46.75 开挖 方式 台阶法 其 它 2 掌子面 状 态 稳定正面掉块正面挤出正面不能自稳其它： 3 毛开挖 面状态 自稳 随时间松 弛、掉块 自稳困难、 要 及时支护 要超前 支护 其它： 4 岩石强度 (MPa) 306015305155其它： 5 风化 程度 微风化弱风化强风化全风化其它： 6 裂隙宽度 (mm ) 535131其它： 7 裂隙

8、 形态 密集部分张开开口夹有粘土其它： 8 涌水 状态 无水渗水整体湿润 涌出或 喷出 特别大 9 围岩级 别划分 设计级别 建议级别 附 图 开挖工作面地质描述 掌子面岩性为第三系泥岩夹砂岩， 节理较发育，风化较弱，随时间会 出现掉块现象，岩体破碎，局部夹 杂砂层，应及时做好支护，开挖后 及时喷浆防止进一步风化。 泥岩夹砂岩 M Ms s S Ss s 制表：张礼 复核：孙银鹏 监理工程师：刘国 日期：2013 年 03 月 14 日 因拱部掉块严重，为了确保施工安全，现场施工时将初期支护钢架 再次加强，全环设 1 榀/0.8m20a 型钢钢架；每循环开挖进尺控制在 1.6m-1.7m 之间

9、，立 2 榀20a 型钢钢架，每榀拱架纵向间距保证在 85cm 以内。上、中台阶拱架底部左、右两侧各打设 2 根 42 锁脚锚管， 并与拱架焊接牢固。拱部纵向裂缝由 DK116+260 已开裂至 DK116+220， 其中 DK116+235-DK116+227 段拱部钢拱架出现扭曲变形，拱部开裂处 开始向下脱落混凝土块。掌子面及中台阶右侧已开挖， 为保证安全应 及时支护。 2 2 拱部发生开裂情况及原因分析拱部发生开裂情况及原因分析 2 2. .1 1拱部发生开裂情况 项目部测量组提供的监控量测数据如下： 沉降值及收敛值均已 mm 计： 日期 （2013 年） 里程 3 月 4 日3 月 5

10、 日 3 月 6 日 3 月 7 日 3 月 8 日 3 月 9 日3 月 10 日3 月 11 日3 月 12 日3 月 13 日3 月 14 日3 月 15 日3 月 16 日 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 沉 降 值 收 敛 值 DK116+280 0000000101 DK116+275 1222131212 DK116+270 0

11、100102121 DK116+265 5522222323 DK116+255 00230232323420310212000721 DK116+245 143453444343381052323944334 DK116+2406040404040530240131213461432 DK116+23014404220233-730402 DK116+22532331266432 DK116+22022 DK116+21523 2013 年 2 月 25 日掌子面施工至 DK116+253，拱部开始出现纵向 开裂，共有 2 道纵向裂缝，裂缝宽约 1.7cm，裂缝处可见连接筋及拱架， 随时间裂

12、缝宽度逐渐增大。纵向裂缝由 DK116+260 开始持续向掌子面 延伸，2013 年 3 月 14 日上台阶拱部纵向裂缝已开裂至 DK116+220，其 中 DK116+235-DK116+227 段拱部钢拱架出现扭曲变形，拱部开裂处开 始向下脱落混凝土块。掌子面及中台阶右侧已开挖， 为保证安全应及 时支护。 DK116+235 拱部钢拱架已变形 2 2. .2 2开裂原因分析 1 围岩较差，揭示围岩为泥岩夹砂岩，拱顶有砂岩，胶结性差， 在开挖过程中，破坏了原有的土体平衡，在掌子面往前施工时， 已立好及喷好初支的部位，由于拱顶上部胶结性差的砂岩自重 作用，对初支产生一定荷载，造成拱部初支开裂。

13、 2 施工过程中有做的不到位的地方。 3 3 下一步处理方案下一步处理方案 3.13.1工艺流程工艺流程 详见东村隧道出口初支开裂处理工艺流程图。 （东村隧道出口拱部开裂处理工艺流程图）（东村隧道出口拱部开裂处理工艺流程图） 3.23.2土方回填土方回填 为方便架设套拱及增设锚管。从弃碴场拉抗压强度较高的碴土回 填，将碴土直接运至中台阶，从 DK116+235 处开始向掌子面回填，一 直延伸至 DK116+224 位置，回填高度 2.0m，与拱顶距离 2.8m 左右。 土方回填后挖机整平、压实，挖机将初支台车放置回填土上，初支台 车高 1.8m，台车平稳后加固处理。回填土两侧与中台阶保持在 1

14、.5m 的距离，经挖机整平呈 60坡度，方便开挖班打设系统锚管。（见 下图） 掌子面支护、封闭 加设套拱 增设锚管 加强监控量测点 清除开裂处皱皮 错开落下导 紧跟二衬、仰拱 3.3.3 3掌子面支护、封闭掌子面支护、封闭 因掌子面已开挖，应及时将该循环支护。掌子面及中台阶右侧立 架、喷砼。在施工过程中，应安排专人时刻注意该段初支开裂处变化， 避免发生意外情况，及时安排支护班工人撤离至安全位置。掌子面支 护完成后封闭，暂停掌子面施工。 3.43.4加设套拱加设套拱 DK116+235-DK116+227 段变形开裂较大，在该段加设套拱，套拱 加设范围：DK116+235-DK116+227 段

15、，并向两边各延伸一榀。套拱间 距同既有钢拱架间距一致。套拱采用18 型钢钢架；在安装套拱前 先清理拱部开裂起皮的混凝土块，避免脱落伤人。因初支表面平整度 存在差异，套拱在拱部处与既有拱架之间存在较大空隙，空隙达 15cm-30cm，为保证套拱与拱架整体受力，在空隙处填塞木楔、工字 钢，间距为 50 cm，并拿木楔塞紧。套拱拱脚安放木板，防止底部不 实造成套拱偏移。套拱间加设 22 连接筋，环向间距 1m，并与套拱 焊接牢固。上台阶套拱按照 3 节进行拼装，套拱安装后及时打设锚管。 3.3.5 5打设系统锚管打设系统锚管 对 DK116+235-DK116+227 段套拱逐榀打设锚杆，系统锚管采

16、用 42 热轧无缝钢管，单根长 4m，环向间距 1m，左右两侧对称安装，锚 管外露 20cm，用 2 根“”筋与套拱焊接牢固。定位好后采用 YT28 凿岩机 42mm 钻头钻孔，角度 90垂直于岩面打设。 安装系统锚管后， 进行径向注浆固结处理。 3.63.6加强监控量测加强监控量测 安装套拱过程中安排专项监控量测工作，对已施工完成的初期支 护是否仍存在开裂进行排查，重点是 DK116+235-DK116+227 拱部开裂 段是否仍有较大沉降变形。在初期支护上台阶布设监控点（每 2.0m 为一组） ，纵向 5m 布设一组，每组布设三个监控点，分别布置于拱顶 及拱腰 180位置，每天进行 3 次

17、观测，频率为 8 小时/次；项目部 测量班上午及下午进行量测，架子队测量员晚上进行量测，并及时将 数据反映到现场施工员手中，当监控量测数据超出规定范围，立即停 止现场施工，第一时间上报工区总工。 3.3.7 7清除开裂处皱皮、喷平清除开裂处皱皮、喷平 拱部开裂处均存在不同程度的皱皮现象，自 DK116+260 逐步清除拱 部皱皮的混凝土，程度较轻处拿铁锤敲除，程度较大处用风镐处理。 待清理完毕，再次补喷平整。有监控两侧点的，注意量测点的保护， 防止碰到量测点或将量测点喷住。 3.83.8错开落下导错开落下导 在安装套拱时可同时开挖下导坑，下导坑必须错开 4 榀后方可两 侧同时开挖，每循环下导开

18、挖进尺不得大于 2 榀，并及时支护。 3.93.9紧跟二衬、仰拱紧跟二衬、仰拱 抓紧施做二衬及仰拱，保证掌子面安全。争取在 6 天内浇筑 2 板二 衬和一板仰拱。 4 4 施工工期施工工期 12013.03.15 上午初支开裂段回填土，下午安装 3 榀套拱，跟进 中导及下导；绑扎二衬钢筋、走台车定位。 22013.03.16 安装 5 榀套拱，二衬内综合洞室安装模板； 32013. 03.17 跟进下导，浇筑 1 板二衬； 42013. 03.18 浇筑 1 板仰拱； 52013. 03.19 铺设土工布、防水板，绑扎二衬钢筋； 62013. 03.20 浇筑 1 板二衬； 5 5 质量保证措

19、施质量保证措施 建立由项目经理（孙朝阳）任组长，总工程师（梅启好）、项目 书记（严旅勇）任副组长，质检负责人员参与组成的质量管理领导小 组，工程管理部、安全质量部、物资设备部、计划财务部、试验室负 责人为成员，全面负责初支开裂变形处理，施工架子队负责人、主管 工程师具体落实，质量管理组织机构如下图： 领导小组质量管理 组长：孙朝阳 副组长：梅启好 主管工程师、架子队负责人 各施工作业班组 副组长：张兴涛 工程管理部 安全质量部 物资设备部 综合管理部 财务部 试验室 6 6 安全保证措施安全保证措施 建立健全安全生产责任制，项目经理是安全生产的第一责任人。 现场设置的安全机构，配备 2 名安全员，专职负责所有施工人员的人 身安全、预防事故的发生。 坚持“安全第一、预防为主”和坚持“管生产管安全”的原则， 加强安全生产宣传教育，增强全体施工人员的安全生产意识，建立健 全各项安全生产管理机构和安全生产管理制度。见下面工区安全管 理框架图。 （工区安全管理组织机构框图）（工区安全管理组织机构框图） 7 7 应急预案应急预案 初支拱部开裂处理、安装套拱主要危险源为塌方、高空坠物伤人， 为了防止坍塌带来的严重损失，使坍塌概率在可控范围内（先注浆整