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*隧道进口换拱施工方案(DK154+017-DK154+045)一、工程概况*隧道位于西岭低区，DK154+017DK154+045段地层为断层破碎带，灰黑色，受构造挤压影响很严重，岩体多被挤压呈碎石状，泥 砾状，围岩自稳能力差，线左掌子面有股状渗水，右侧无明显渗水，现 场会勘判定为V级围岩。二、原设计情况*隧道DK154+017-DK154+045 段原设计为二叠系下统石灰岩，田级围岩。衬砌结构为田级围岩复合式衬砌结构，按“*施隧参I-100-1617”图施工。三、变更设计情况在开挖过程，实际揭露围岩与设计围岩不符， 隧道掌子面地层为 断 层破碎带，灰黑色，受构造挤压影响很严重，岩体多被挤压呈碎石状,泥砾状，围岩自稳能力差，易坍塌，无渗水，局部有股状渗水，岩 体遇水 较易产生软化，对围岩整体稳定不利。2012年07月29日经四方变更设计现场会堪，DK154+017DK154+040段围岩级别由原设计III级变更为V级，按V级一般复合式 衬砌结构施工。DK154+017DK154+040 变更设计后支护参数预留变形量(cm)初期支护二次衬砌C25喷射混 凝土部位/ 厚度(cm)锚杆钢筋网钢架部位/ 类型/间距(m)拱墙厚 度(cm)仰拱 厚度 (cm)设置 部位长度(m)间距(环X纵)(m)设置 部位网格 间距 (cm)钢筋 规格30拱墙27仰拱25拱墙4.01.2 X 1.0拱墙20(J8全环工20b型钢0.8m50552012年08月14日经四方变更设计现场会堪,DK154+040DK154+060段围岩级别由原设计m级变更为V级，按V级加强复合式 衬砌结构施工。DK154+040DK154+060 变更设计后支护参数预留变形量(cm)初期支护二次衬砌C25喷射混 凝土部位/ 厚度(cm)锚杆钢筋网钢架部位/ 类型/间距(m)拱墙厚 度(cm)仰拱 厚度(cm)设置 部位长度(m)间距(环X纵)(m)设置 部位网格 间距 (cm)钢筋 规格30拱墙27仰拱25拱墙4.01.2 X 1.0拱墙20全环工20b型钢0.6m50552012年09月04日经四方变更设计现场会堪，对 DK154+017 DK154+045段采取换拱处理措施，详见附件“ 2012年09月04日变更设计现场会堪纪要”。 四、初期支护变形情况DK154+017DK154+045段由原设计III级围岩变更为V级围岩，按V级围岩一般(加强)复合式衬砌。采用三台阶七步法施工，经围岩量测，该段每天平均沉降量2cm, 8月19日22日突降大雨，隧道 出水量有明显增大，初支出现混凝土严重开裂、钢架扭曲，其中 DK154+030 处拱顶26天累计沉降580mm ,最大沉降量 46mm天/ ; DK154+035 处拱顶23天累计沉降470mm ,最大沉降量 61mm天/ ; DK154+040 处拱顶 20天沉降 613mm ,最大沉降量 108mm 天/ ; DK154+045 处拱 顶16天沉降 371mm ,最大沉降量 61mm天/。由于隧道围岩情况较差，通过监控量测发现该段的拱顶沉降及收敛变形较大，在施工过程中增设套拱、锁脚锚杆、径向注浆等措施，确保了施工安全。但由于变形，目前二衬厚度少于设计厚度，为确保 施工质 量，对该段进行换拱处理。 五、换拱施工方案 1.施工准备制定换拱施工方案，并报监理单位审批后实施换拱。 进行人员、机械、设备及换拱所需材料的准备工作。对换拱工班进行安全培训和技术交底。2 .换拱里程、围及预留沉落量换拱里程：DK154+017 DK154+045 换拱围：DK154+017 DK154+045 拱墙 预留沉落量：40cm3 .换拱施工工艺流程图换拱施工工艺流程图施1:准备断面超欠挖检杳 画出侵限范围换拱部位支撑加固、注浆t 材料进场、检查i1拱架加L运输凿除侵限部位人换拱 拱架加匚、运输断面测量埋点、监控量测拆除下根行换拱架支撵进入卜棉换拱施匚4 .换拱施工方案在换拱前，对初期支护钢拱架施做套拱支撑，避免压浆或置换过 程中原初期支护钢架失稳；采用42环向小导管对岩体进行径向注浆；置换顺序：利用换拱台架从洞外向洞逐根进行，对每环的拱架置换应遵循先墙后拱的原则； 开挖采用以爆破配合人工利用风镐开挖方 式 ; 采 用42超前小导管预支护（按纵向间距2.4m 一环布置）；对已换拱段， 必须及时、分段进行衬砌。套拱支撑对DK154+017DK154+045换拱段落拱墙加设套拱加固支撑，套 拱采用120b型钢钢架，钢架间距 0.8m/1根，姆钢筋网，网格尺寸 20 X 20cm ,纵向采用 中22螺纹钢进行连接， 纵向连接筋环向间距1m; 套拱钢架锁脚锚管为每根12根42导管，长4.0米，并注1: 1水泥浆。由于拱顶沉降造成初支混凝土形状不规则， 套拱不能与初支混 凝 土完全接触，两者之间的空隙应采用方木进行塞垫或喷射混凝土。 套拱 安装完毕后，使用小22钢筋作为纵向连接筋将相临套拱连接在一起，使拱架形成整体。小导管径向注浆洞支撑加固完毕后对DK154+017DK154+045段拱墙进行径向注浆加固，拱墙设置 42径向注浆小导管，对初期支护背后围岩进行加固处理。注浆管采用 42mm，壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长4.0m（详见：小导管加工图） ，管口应埋设牢固，并有良好的止浆措施。 注浆孔按梅花型布置，孔口环向间距约 120cm ，纵向间距 120cm 。注 浆孔采用风机钻开孔，注浆材料采用 1 ： 1 水泥浆（注浆小导管布置如下图所示）。注浆压力：设计注浆压力（终压值）一般参考注浆处静水压力加上 0.51.0MPa进行。IB注浆结束标准：达到设计终压并稳定 10min ,且进浆速度为开 始 速度的1/4或注浆量达到设计注浆量的 80%,如在注浆过程中出 现冒 浆，可提前停止注浆。置换原则及拆换前准备工作利用换拱台车从洞外至洞逐根进行，对每根的拱架置换应遵循先 墙后拱的原则。测量班对初支变形地段每根拱架进行断面净空检查，并绘出超欠挖断面图。根据隧道断面检测的结果， 变形段需要换拱处治的部位用红油漆标示出来。标示必须清晰、准确。断面图所反映出的隧道超欠挖的 里程、 部位，综合研究确定出每段合理的换拱部位。根据各段不同的换拱部位采取出有针对性的换拱方案，并进行技术交底。测量班根据技术交底在现场用油漆标出换拱的起止里程、部位,方便现场换拱施工。开挖及钢架拆除注浆完成后，经过注浆效果控制达到要求且围岩 变形稳定的情况下方可对变形超限部位初期支护分单元进行拆除，从已施工二衬段向 掌子面逐根拆换，拆除采用爆破辅助风镐进行，拆除顺序一般采用从下向上、先墙后拱的顺序进行拆换，拆除一段，支护一段。 注意事项： 风镐凿除喷射混凝土之前， 必须先把喷射混凝土的凿除部分与 不 凿除部分在分界处切开分离，以防对不凿除部分混凝土有损伤。 根据已加工好钢架， 在现场初期支护标注侵限换拱部位， 确定 拱 部与边墙分步凿除分割点。 根据断面测量结果凿除侵限喷射混凝土， 喷射混凝土凿除时钢 架 切割处需多凿除5060cm,换拱前预先在每根钢架切割位置上方50cm处，每处左右两侧各打设 2根锁脚锚管，锁脚锚管采用 （|）42,长度为 4m 。 每次只能开挖一根，不能大面积拆除初期支护，以防塌方及冒顶。 凿除喷射混凝土时如果锚杆垫板被破坏则需按设计要求更换。 换拱过程中由于围岩破碎， 开凿后容易产生垮塌， 因此应及时进行初喷混凝土封闭开挖面。超前支护采用 L=4.0 米超前小导管预支护 , 小导管按纵向间距2.4m 一环 , 环向间距 0.4m, 并将置换后钢架与注浆环向小导管焊接以增加稳定性 确保 施工安全。置换开挖前要将制作好的I 20b钢架及钢筋网运至现场，喷浆机等设 备 调试好， 开挖拆除原初期支护钢架完成后立即对岩面进行初喷， 架 设 新钢架，并铺钢筋网片， 同时利用注浆的小导管将钢架与钢筋网焊接固定，完成后立即进行C25 喷砼作业， 待喷砼强度达到设计强度后 方可进行下一循环开挖。置换钢架施工方法换拱前预先在每根钢架切割位置上方50cm处,每处左右两侧各打设2根锁脚锚管，锁脚锚管采用（|）42,长度为4m。先按V级围岩钢架设计要求制作好I20b钢拱架，计算好下料长度，沿半径方向裁制已做好的钢架，备好焊接用连接钢板。 把焊好的钢架运至作业平台上拼装钢架，就位调整后定位。 在钢架与围岩的空隙处加设混凝土垫块，楔紧钢架。 按设计要求焊纵向连接筋。喷射 C25 混凝土。 置换钢架要点 安装前应清除拱脚虚碴和杂物， 超挖部分用 C25 混凝土填充。 安装允许偏差值横向和高程均为 5cm ，垂直度允许偏差为 2 。钢支撑在换拱作业面前人工组装，各节钢架用螺栓连接，连接 板接缝三面满焊。 沿钢架外缘每隔 2m 用混凝土楔子临时楔紧。 为减小拱顶下沉，钢支撑落底必须落到实地， 锁脚钢管必须严 格按照设计施工。对于拱顶因为垮塌产生的空洞， 采用喷射混凝土进行回填， 或 在 拱架安装时预留输送泵管，以后浇筑混凝土回填。 对已换拱段，必须及时、分段进行衬砌。 换拱施工控制要点 在换拱之前， 为确保施工安全， 必须先施工临时支撑， 确保结 构 安全。 换拱必须在临时支撑全部架设完毕且注浆完成并达到设计效果后方可施工。换拱必须一根一根，逐根进行拆换，严禁两根换拱同时施作。侵限部位必须清除到位，杜绝二次侵限。 锁脚锚杆打设牢固，并注意设计所有系统锚杆对拱架的锁固作用。 预制砼块将底部垫实。 换拱必须半幅进行，待喷射混凝土稳定后方可进行另一半幅的换拱施工。换拱施工参数 DK154+017DK154+045段换拱支护参数如下： 钢架： I20b 型钢钢架，钢架间距60cm 。纵向连接筋：采用 22钢筋对钢架进行纵向连接，全拱围连接筋环向间隔 1 米设置，连接筋与钢架重叠部分满焊连接。锁脚锚杆：采用12根长4.0m42导管对每根钢架进行锁脚。锁脚锚杆应现场做好锚固作业，锚管端部采用u L型 22钢筋与钢架焊接牢固。系统锚杆：拱部设 22组合中空锚杆，边墙设 22全螺纹砂 浆 锚杆，长度 4.0m,间距1.2义1.0m （环义纵）。钢筋网：（|）8钢筋网，网格尺寸20义20cm,搭接应不低于一 个 网格尺寸，钢筋网与初喷面应密贴。超前小导管：42注浆导管，单根长4.0m,环向间距40cm,每 环 37 根。 喷射混凝土：全环喷射C25 混凝土，拱墙厚 27cm ，仰拱厚25cm 。 预留沉降量：按40cm 设置。 二次衬砌采用 C35 钢筋混凝土， 拱墙厚度 50cm ， 仰拱厚度 55cm ；其余支护参数及断面尺寸见“ *施隧参I -100-3439图”。5. 监控量测测点布置及观测 在换拱过程中，严格进行拱顶下沉量测、水平净空收敛量测项。 拱顶下沉点在换拱施工完的初期支护上每 5 米设置一个点， 并且在换 拱施工完 2 小时进行第一次观测， 仪器采用高精度水准仪， 观测频率 为每天两次，直至二衬完成后为止。 净空收敛观测点，在拱顶下沉观测点同一断面设置， 仪器采用高精度收敛仪， 观测频率同拱顶下沉观测。量测整理及分析通过对量测结果整理与分析， 及时安排施做衬砌的时间， 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。加强监控量测工作由于换拱段情况复杂， 必须对其加强量测。 量测分为对未换段沉降量测和对已换段沉降收敛量测。 如果数据异常， 应及时采用支撑加 固 措施或加强换拱支护参数。监控量测不仅对原初期支护钢架变形进行观测， 对置换后的拱 架 同样要加强观测，量测人员应及时对测量结果进行分析。 开挖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、换拱各工序作业持续时间加大测量频率。六、施工组织安排及人员配置施工总体目标1. 安全目标 杜绝职工因工死亡事故， 杜绝工伤事故， 杜绝火灾、 爆炸事故；无机械伤亡事故。2. 质量目标 达到设计和验收标准要求，一次验收合格率 100% 。 施工组织机构、队伍部署和任务划分1 . 施工组织机构项目经理部成立侵限处治专项工作领导小组, 全面负责侵限处治工作，由项目经理王双任组长， 项目总工程师中海任副组长， 成员由各职能部门负责人 （佟力、浩、守兴、万荣康、邹大军）组成。 领导小组下设专项工作组，具体负责现场侵限处治工作，副经理林子清任组长，总工程师中海任副组长，现场施工员、技 术员、安全 员、材料员、试验员、工班长为成员。施工过程中，专项工作组成员轮流24小时现场值班。2 .队伍部署和任务划分队伍部署根据施工需要和现场工程数量，现场侵限处治施工共设 置加工 班、支护班、注浆班、开挖班、运输班、综合班六个作业班 组。任务划分加工班：负责钢支撑、钢拱架、连接筋、钢筋网、锁 脚钢管、小导管的加工制作。支护班：负责临时钢支撑的加固、拆除，侵限段初期支护拆除后钢拱架、连接筋、钢筋的安装，喷射混凝土等结构施工作业。注浆班：负责径向小导管注浆浆液的拌制、灌注作业。开挖班：负责侵限段初期支护的拆除、小导管、锁脚钢管的打孔、 安装作业。运输班：负责洞弃硝装运、混凝土运输。 合班：负责现场综合保障。施工作业人员及机械配备表施工作业人员表序号工种数量序号工种数量1钻孔工88测量工22注浆工69领工员23钢筋工810安全员24支护工1411技术员35电焊工412试验员26杂工813材料员27司机5合计：66人机械设备配备表序号机械名称规格型号单位数量1台架自制台12风钻YT 28台63风镐G10A台44空压机LWJ-20/8台45装载机XG951-III台16自卸汽车双桥台47挖掘机SH210-5台18湿喷机SKP-30台29注浆机台110碎搅拌站JS750台111轴流通风机SDF-13台112电焊机台313冷弯机台114钢筋切断机台115钢筋调直机台116混凝土运输车8m3台6七、安全措施1. 拆换拱处理原则必须遵循“拆换拱应坚持先支顶后拆换的原则,即先从外向里支顶，确保安全，然后再从外向里逐根拆换”的要求。2. 拆换拱前，严格按照四方纪要确定的措施，进行临时加固，规监控量测工作。3. 换拱过程中应做好安全防护工作，确保施工安全。4. 换拱必须逐根拆换，严禁多根换拱同时施作。5. 换拱施工时，专职安全员跟班作业。发现不正常施工现象应及时制止，有危险预兆应及时停止作业，疏导作业人员撤离工作现场并 及 时向上级汇报现场情况。6. 初支混凝土凿除后应及时初喷混凝封闭开挖面。7. 换拱时应按照测量班所测数据进行开挖换拱， 不宜超挖， 严禁 欠 挖。8. 换拱各工序应连续进行， 如换拱施工未完成一个工作循环而被迫中断时应视现场情况做好各项安全防护工作。9. 加强监控量测， 并对监控量测资料及时进行分析， 如发现异常应及时通知参建各方， 并应立即采取应急预警措施， 以确保施工安全。10. 对已换拱段，必须及时进行二次衬砌。拆换拱完成、二衬施工前由陇南指挥部组织设计、 监理单位进行评估， 符合要求后方可进行二衬施工。11. 做好洞防排水，防止浸泡墙脚，确保拆换拱安全。12. 换拱期间爆破必须征得换拱现场负责人的同意，并提前撤出换拱作业人员13. 拆换拱人员必须经过岗前安全教育培训考试合格后方可上 岗。14. 根据 关于进一步规三员带班制度有关要求的通知 （ * 铁陇 南 指 2012 041 号）文件要求，隧道初期支护变形拆换拱作业时， 安 全总监或安质部长必须亲自跟班作业，同时领工员、技术员、安全 员跟 班作业，确保施工安全。15. 在换拱施工前完成风险源识别。拆换拱过程中，专职安全员 必 须全过程跟班作业， 领导和技术管理干部进行带班作业， 必须单侧 进 行，不允许两侧同时拆换，确保拆换拱现场作业人员的施工安全， 完善 现场逃生措施， 拆换拱段设置直径 600mm 的逃生管道， 长度不小 于20m 。
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