隧道换拱施工方案专家版

1、目录1 编制依据及原则 .11.1编制依据 . .11.2编制原则 . .12 工程概况 .22.1设计概况 .22.2变更情况 .22.3工程现状 .43 套拱施工方案.63.1施工准备 .63.1.1成立该隧道套拱施工领导小组.63.1.2建立健全安全管理组织机构.83.1.3机械设备 .93.2建立监控量测系统 .93.2.1量测程序 .93.2.2测点布置 .93.2.3布点观测 .103.2.4量测整理及分析 .103.2.5加强监控量测工作 .103.3套拱施工 .115 安全保证措施.135.1台架加固 .135.2险情应急处理 .135.3安全教育 .135.4安全物资 .14

2、5.5其他安全措施 .146 附件.146.1会议纪要 .146.2应急预案 .14常安隧道初支变形段套拱施工方案（DK82+850DK82+880段）1 编制依据及原则1.1 编制依据（1）国家相关法律、 法规和中国铁路总公司相关规章制度以及现行的施工规范、 规程，技术规程和验收标准等。（2）已审核批准的施工设计图纸及设计院下发的交底文件。（3）业主组织召开的会议纪要。（4）关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知（铁建设 2010 120 号）。（5）国家安全监管总局、交通运输部、国务院国资委、国家铁路局四部门联合印发的隧道施工安全九条规定。1.2 编制原则(1)

3、 积极响应招标文件中的安全、质量、工期、环保、文明施工等方面的规定，严格遵守铁路建设工程施工合同条件、合同协议条款及补充协议内容，充分结合投标阶段现场调查资料。(2) 坚持“预防为主，安全第一”的指导思想，结合本工程特点，制定积极有效的安全管理、技术、组织措施，确保人身安全和工程安全。(3) 坚持“百年大计，质量第一”的方针，制定完善的工程质量管理制度，建立质量保证组织体系，针对本工程特点和质量目标的要求，加强过程控制，从各个环节上保证工程质量目标的实现。(4) 根据施工总工期的安排和分阶段节点工期要求，利用网络技术优化工期安排和资源配置，突出重点项目和关键工序，统筹组织，超前计划，合理安排工

4、序衔接。(5) 高度重视文明施工和环境保护工作，珍惜、合理利用土地资源。(6) 采用先进的施工技术， 坚持专业化作业与系统管理相结合， 科学安排各项施工程序，通过建立先进的项目信息管理系统，实现施工组织的连续、均衡、紧凑、高效。(7) 按照生产组织工厂化、工序控制专业化、现场作业机械化、过程控制信息化的原则组织施工。2 工程概况2.1设计概况常安隧道位于浙江省杭州市富阳市境内，进口位于常安镇，出口位于场口镇，隧道起讫里程 DK82+500DK83+504，全长 1004m，其中正洞长 909m、明洞长 59m、斜切式洞门长36m，围岩分布情况为：级围岩592m，台阶法施工；级围岩217m，三台

5、阶法施工、级围岩 195m，三台阶临时仰拱法施工。详见隧道围岩分级表。常安隧道围岩分级表序号起讫里程长度（ m）围岩分级衬砌类型钢架设计1DK82+500 DK82+51717斜切式洞门2DK82+517 DK82+55841明洞3DK82+558 DK82+60749 bI20a型钢钢架 /0.6m4DK82+607 DK82+63730 a160格栅钢架 /1.0m5DK82+637 DK82+905268 a6DK82+905 DK82+9105级下锚段140格栅钢架 /1.0m7DK82+910 DK82+9155 a8DK82+915 DK82+98469 bI18型钢钢架 /1.0

6、m9DK82+984 DK83+04460 a10DK83+044 DK83+09046 a160格栅钢架 /1.0m11DK83+090 DK83+0955级下锚段I18型钢钢架 /1.0m12DK83+095 DK83+13237 a160格栅钢架 /1.0m13DK83+132 DK83+386254 a14DK83+386 DK83+41630 bI18型钢钢架 /1.0m15DK83+416 DK83+43519 bI20a型钢钢架 /0.6m16DK83+435 DK83+09032 bI20a型钢钢架 /0.6m17DK83+467 DK83+48518明洞18DK83+485

7、DK83+50419斜切式洞门2.2变更情况常安隧道 DK82+760+915段洞身表层为 Qel+dl 粉质黏土，褐黄色，硬塑，厚 0.51.0m ；下伏 3h 条带状灰岩，夹炭质泥岩，青灰色，强风化 弱风化，隐晶结构，层状构造，岩层产状 290 30。地下水主要为基岩裂隙水，不发育，设计为级围岩，支护类型为 a。开挖过程中围岩为炭质泥岩，灰色，强风化，节理裂隙发育，岩层破碎，地下水不发育，通过四方签认将此段变更为级围岩，支护类型为b。2104868571151204520486881215125452系统锚杆：拱部25 普通中空锚杆L=3.0m ，间距（环 1.2m纵1.5m ）梅花型布置

8、。隧R道4=1中40线线6线路184 7路中中 25线线r 11=646041R1=6866 000361=45b1=641r55331584074b2=61072160220222016040内轨顶面0.0220.0280810.020.021386级围岩a 型复合式衬砌断面图单位： cm 比例： 1： 100系统锚杆：拱部25 普通中空锚杆，边墙22 砂浆锚杆，L=3.5m，梅花型布置。间距：拱部：环1.5m纵1.5m；边墙：环 1.5m纵1.2m隧道线中线线路1847 25路中中线线r 11=646041681=R 00605b1=64155335184704b2=61072216022

9、0220160内轨顶面20.0280.020810.020.021412级围岩b 型复合式衬砌断面图单位：cm 比例：1： 1002.3工程现状常安隧道于 2015 年 3 月 1 日正式进洞，现场按照设计图纸进行施工， 截止 9 月 12 日，上台阶施工到 DK82+960，计 412m；下台阶施工到 DK82+915，计 367m；仰拱施工至 DK82+850，计 292m；衬砌施工至 DK82+830，计 262m。施工纵断面见图 1。2 0m6 0 m5 0m000035168899+22228888KKKKDDDD杭州初期支护黄山进口二次衬砌掌出口子面上台阶下台仰拱及填充仰拱初支阶图

10、 1当日，经现场测量发现 DK82+850+880段右侧边墙初期支护存在变形现象，拱架侵入衬砌结构，后续施工无法保证衬砌厚度， 存在安全隐患， 我部立即停止隧道内的一切施工，此时掌子面施工到 DK82+960，仰拱施工到 DK82+850，衬砌施工到 DK82+830；9 月 16 日，杭黄公司组织相关单位召开了常安隧道 DK82+850+880段右侧边墙初支变形侵限处理方案会议，要求 DK82+850+880变形段采用临时仰拱加固处理并完成 DK82+880+910段衬砌浇筑后，进行 DK82+850+880变形段的换拱施工，完成后及时施作仰拱和衬砌，消除安全隐患，方可恢复掌子面开挖施工。施

11、工纵断面见图 2。20m30m30m50m000003551688899+2222288888KKKKKDDDDD杭州黄山初期支护进口二次衬砌掌出口子面下台仰拱及填充仰拱初支30m临时仰拱阶图 2我部于 9 月 17 日 19 日对 DK82+850+880变形段进行了临时仰拱加固， 同时加强变形段监控量测，初支变形已趋于稳定。变形段临时仰拱拱架采用I18 工字钢制作，共两个单元，中间位置通过螺栓将连接钢板连接，两侧与初支下台阶钢架拱脚焊接牢固，拱架纵向间距 1.0m，通过 22 螺纹钢筋连接，连接筋呈“八”字型，中对中1.0m，拱架安装完成后浇筑厚 25cm的 C20 混凝土。临时仰拱施工见

12、图3、图 4。上台阶线隧线路道路中中中线线线中台阶下台阶C20砼连接钢板临时仰拱I18 工字钢焊接牢固厚25cm螺栓连接DK82+850+880段临时仰拱施工断面图图 300黄山杭州588+28KK下台阶边墙D28D10 01001 0010 010 01 001 0010 0出口进口01I 18工字钢纵向间距 1m隧道中线临时仰拱连接钢板22螺纹钢筋环向中对中 1m下台阶边墙图 4 DK82+850+880段临时仰拱施工平面图（单位：cm）程30m程里0里段临时仰拱加固稳定后，我部按照会议纪要精神，积极组织人员施始待 DK82+850+880束05888开工 DK82+880+910段仰拱，

13、于 2015 年 9 月 22日至 9 月 30 施工完成，但在仰拱施工过程+结+22中，发现 DK880+913段初支又出现不同程度的变形，造成侵限问题。拱8并在我分部召开2015 年 10 月 10 日杭黄公司再次组织有关专家及参建各方查看了现场拱8仰K仰KDD了常安隧道 DK82+850+913段初支变形侵限处理方案会议，会议决定停止掌子面施工，对时DK82+850+880变形段采用临时加固（套拱加固）后恢复掌子面施工，隧道时贯通后再处理临初支侵限问题。临初期支护3 套拱施工方案鉴于 DK82+850+880段初期支护已侵入二衬5cm35cm,而该段隧道级围岩二衬厚度为 40cm，为满足

14、设计支护厚度要求， 在确保安全及质量的前提下必须对该段隧道初期支护做换拱处理。但此段换拱施工工期较长，严重影响业主要求工期节点，根据10月 10日会议纪要精神，要求在此段增加临时套拱进行加固，完成后恢复掌子面施工，隧道贯通后再处理侵限问题。DK82+850+880段临时加固方案：在现有初支上增设钢拱架，喷射混凝土，形成封闭拱圈进行加固，钢拱架采用I18 型钢，每隔 3m设置 3m拱圈（ 4 榀钢架）。设置钢拱架既能起到临时加固，又有利于后期的换工施工。3.1施工准备成立该隧道套拱施工领导小组建立质量责任制，将质量目标层层分解，制定各级、各部门质量工作岗位责任制，明仰拱初支30m临时仰拱仰拱确具

15、体的质量责任， 把质量管理的每项工作、 每个环节具体落实到每一个部门、 每一个人，切实把质量工作落到实处。组长职责：项目经理作为第一责任人主要组织实施套拱方案，制定落实质量和技术保证措施。定期向建设单位、监理和质量管理部门汇报施工情况。副组长职责：项目总工具体编制该隧道套拱方案并组织落实，对施工过程组织技术人员进行监督、指导并作好监控量测，及时处理现场险情。现场负责人主要督促施工人员严格按照方案要求进行施做，并做好现场人员及机械设备的安全管理工作。工程部职责：具体组织实施套拱方案的落实并对施工全过程进行指导，负责技术交底的制定和现场监控量测并对监控量测结果进行分析，及时上报。对施工人员进行技术

16、交底及培训工作。安质部职责：制定详细的安全应对措施，对施工全过程进行监控并及时处理。其他部门：负责落实物资供应及相关配套工作。施工队：组织有经验的专业施工队伍，施工前对所有施工人员进行安全交底，严格按照套拱施工方案及有关技术要求进行施工，现场必须听从技术及管理人员的指导。套拱施工管理体系组织机构见图3-1 。组长王亭副组长程辉副组长莫恩工安物财工试办程质机务经验公部部部部部室室刘侯陈刘彭刘薛子新兵民勇俊杨勇民施工队图 3-1套拱施工质量管理体系组织机构图建立健全安全管理组织机构成立以施工负责人为组长的安全领导小组，现场负责人、技术负责人任安全领导小组副组长，施工队设安全管理检查小组及专职安全员

17、，从施工、技术方面来保证施工生产的安全。安全领导小组办公室设在工区安全协调科，成立安全管理检查小组，并在各工班设兼职安全检查员，坚持经常性的施工安全管理检查及监督指导。安全管理组织机构如图3-2 所示。安全管理小组组长王亭副组长程辉副组长莫恩工安物财工试程质机务经验部部部部部室刘侯陈刘彭刘子兵民勇俊杨勇施工队安全员林君财办公室薛新民图 3-2 安全管理组织机构框图机械设备利用该隧道现有设备提前加工台架、马凳、钢拱架、钢筋网、系统锚杆，按照设计及方案要求加工锁脚钢管；配备压浆机、电焊机等。3.2建立监控量测系统量测程序监控量测的目的在于监测围岩变形和压力情况，验证支护衬砌的设计效果，保证围岩稳定

18、和施工安全；提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定衬砌的施做时间；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，作为调整和休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。监控量测流程见图3-3 。分析、研究地质资料，制定监控量测计划施工监控量测工作面状态评价数据处理已施工区段的支护加强安全否否否施工方法变施工方法变否更支护加强经济否更支护减弱施工是否完成是结束否图 3-3 监控量测流程图测点布置在常安隧道套拱施工过程中，监控量测严格进行拱顶下沉量测、水平净空收敛量测两项量测，测点布置见图3-4 。拱顶下沉测点净空收敛测点图 3-4 监控量测测点布置图布

19、点观测施工前，在洞内该段初期支护背后围岩上布置监控量测点，拱顶下沉观测点及净空收敛观测点按每 5 米一个断面进行布设，以观测围岩及初期支护结构的变化。周边收敛、拱顶下沉各项目测点尽量集中断面布设，以便量测成果分析。拱顶下沉观测点，在隧道变形段初期支护上每5 米设置一个点，套拱施工完的初期支护上每 5 米设置一个点，并且在套拱施工完6 小时内进行第一次观测，仪器采用高精度全站仪，观测频率为每12 小时一次，直至变形稳定为止。净空收敛观测点，在拱顶下沉观测点同一断面设置，仪器采用高精度全站仪，观测频率同拱顶下沉观测。量测整理及分析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

20、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析。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，对增加的套拱同样要加强观测，量测人员应及时对测量结果进行分析。套拱安装过程中注意观察初期支护状态包括喷砼层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、支撑是否压屈变形进行观察分

21、析。对以上情况进行详细描述、记录，并予以评估，作为及时采取支护参数选择的参考及量测等级选择的依据。量测方法及频率现场量测时根据开挖、套拱施工各工序作业持续时间加大测量频率。3.3套拱施工套拱施工前先对拱部及边墙围岩进行加固处理，拱部及边墙均采用3.5m 长的 42 小导管径向支护并注水泥浆液，小导管呈梅花型布置， 间距 1.0m 1.0m，水泥浆水灰比为1：1，注浆压力为 0.51.0MPa。DK82+850+880变形段初期支护已施作临时仰拱封闭成环，根据现场监控量测数据显示，此段初支变形趋于稳定，为防止后续施工对该段造成扰动，在此段增加临时套拱进行再次加固，保证后续施工安全。根据 10 月

22、 10 日会议纪要要求， DK82+850+880变形段长度为 30m，共计增加 5 环临时套拱，套拱采用 I18 型钢钢架连接成环，每隔 3m设置 3m套拱（ 4 榀钢架，钢架间通过 22 螺纹钢筋进行连接成一个整体） ，上中下台阶初期支护喷射厚 25cmC25混凝土，仰拱采用厚 30cm，C20 混凝土浇筑。套拱钢架间距1.0m，钢架落底至临时仰拱顶面，并支垫密实。钢架利用4.5m 长 50锁脚钢管定位，锁脚锚管施工和U 型筋的焊接一定要在现场施领工员的盯控下完成，并且要留有验收人签字的验收记录。利用台架安装套拱拱架，安装尺寸和锁脚锚管的施做如图3-5 所示，相关标准按设计图纸施做。I18

23、 套拱拱架， 1.0m/ 榀， 4变形段初期支护榀连续安装， 25cm厚C25喷隧射混凝土。道线线路中路上台阶底面中线中线线250mm锁脚钢管连接板处上 50cm250mm锁脚钢管L=4.5m壁厚 3.5mmL=4.5m壁厚 3.5mm250mm锁脚钢管250mm锁脚钢管L=4.5m壁厚 3.5mm中台阶底面连接板处上 50cmL=4.5m壁厚 3.5mm套拱临时仰拱，浇筑250mm锁脚钢管C20混凝土，厚 30cm。250mm锁脚钢管L=4.5m壁厚 3.5mm下台阶底面 拱脚上 50cmL=4.5m壁厚 3.5mm套拱安装顺序：变形段临时仰拱图 3-5 套拱拱架安装横断面示意图4续cm架连

24、25拱，榀套 厚，8 / 榀I10m1.088+28KD程里道隧0303030032103护支期初段形变0303阶阶拱cm阶 仰30台台台 时上中厚下 临拱套拱cm仰25时临厚段阶阶阶形变台上台中台下058+28KD程里道隧4 cm续架25连拱，榀套厚8/，榀I10m1.图 3-6 套拱拱架安装纵断面示意图首先将需要安装套拱的位置进行锚杆孔的测量放样，进行锚杆钻孔及安装施工，以便在安装套拱时固定拱架， 锚杆按照 b 型复合式衬砌进行施工。 套拱拱架分单元进行安装，安装从拱顶向台阶底部进行，拱架与台架之间支撑连接牢固，每安装一个单元固定一个单元，相邻单元之间用连接钢板螺栓连接，最后形成一个整体。相邻两榀钢架及时用22 螺纹钢筋焊接，钢筋中对中距离为1.0m（呈“八”字形焊接），形成整体。钢架加固完成后及时施做锁脚钢管，最后将钢架与初支间的间隙用喷射混凝土回填密实。每环套拱钢架上设监控量测点，施工时对钢架变形和位移进行量测监控。为保证施做的套拱拱架与变形段的 a 初支面密贴，调整临时拱架连接钢板尺寸，连接钢板尺寸如图3-7 。图