隧道初期支护侵限换拱施工方案（完整版）

1、编制依据、编制范围及设计概况(1) 编制依据1. 国家法律、法规和河南省交通厅规章制度；2. 河南省高速公路采用的标准、规范、规程等；3.2011年06月01日玉皇庙隧道初期支护异常变形施工方案评审会议纪要;4.2011年07月01日玉皇庙隧道出口端浅埋段施工专家意见。(2) 编制范围玉皇庙隧道左线初期支护变形侵限段F2K60+74A F2K60+695右线初支变形段F2K60+734 K60+716，左线 F2K60+683 右线 F2K60+713开挖掘进。(3) 设计概况玉皇庙隧道出口端范围地质情况为：山体顶部被第四系地层覆盖，表层为褐红色 粉质粘土，山体为红褐色夹灰褐色强风化安山岩，节

2、理裂隙非常发育，同时还存在浅 埋、偏压，该段隧道埋深在11nn 15n。该范围设计采用V级围岩加强复合式衬砌结构(洛阳至嵩县高速公路施工图设计 No.9)。设计开挖建议采用三台阶+预留核心土法，42超前小导管2.4m/环，120a 工字钢架，间距0.6m。该范围设计值支护参数见下表。该段侵限加固建议方案已于 2011年06月01日下发。玉皇庙隧道出口端设计支护参数表预留变 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12拱墙

3、25仰拱25拱墙 中岩 壁3.54.51.0X 0.6拱墙20 X 20 8全环工20a型钢0.6m45*45*二工程概况（一）工程概述玉皇庙隧道为山岭区高速公路上下行分离四车道双洞小净距隧道+独立双洞隧道；设计行车速度为100km/h;隧道限界净宽：10.75m,限界净高：5.0m；隧道最小 间距为15.2m,左线长815m右线长809m左右线位于直线、缓和曲线和R=1000m的圆曲线上。路线纵坡采用单向坡，右线设计纵坡为-2.5%、-2.99%，左线设计纵坡为-2.7%、-3.0%。目前玉皇庙隧道左线出口已开挖至 F2K60+683仰拱施工里程到 F2K60+703二 衬施工里程到F2K6

4、0+742初期支护侵限段临时护拱里程 F2K60+726- F2K60+714临 时仰拱里程F2K60+700- F2K60+693。已完成开挖及初期支护100m仰拱及填充80m 二次衬砌41m,已施工段均处于V级围岩段。玉皇庙隧道右线进口已开挖至 K60+713,仰拱施工里程到 K60+724,二衬施工里 程到K60+743已完成开挖及初期支护66m仰拱及填充55n,二次衬砌36n,已施工 段均处于V级围岩段。（二）病害情况2010年11月2日至2011年05月28日，玉皇庙隧道出口 F2K60+74A F2K60+695 段初期支护出现变形超限，局部侵入二次衬砌结构，且隧道上方山体出现裂缝

5、，裂缝 宽度最大8cm,深度约2m。2011年06月01日，嵩阳公司组织设计、监理、监控量测、施工单位四方共同查 勘了现场，并查阅了有关施工和技术资料，召开四方会议，决定对该段变形超限段采 取加固处理措施；2010年07月01日，嵩阳公司组织召开玉皇庙隧道出口端浅埋段专 家会议。玉皇庙隧道出口端按照设计V级围岩加强复合式衬砌结构进行了开挖和初期支护施工，但由于围岩变形较大，经现场测量因变形侵限的左线里程段为F2K60+742-F2K60+695局部最大侵限42.8cm，因变形侵限的右线里程段为 K60+734 K60+716 ,局部最大侵限32.9cm。玉皇庙隧道初支断面检测结果汇总表编 号隧

6、道断面里程拱顶处侵限厚 度(cm)最大侵限厚度(cm)侵限部位1玉皇庙隧道左线F2K60+74210.4516.01拱顶、拱肩2F2K60+74010.2117.21拱顶、拱肩 3F2K60+73812.6919.47拱顶、拱肩4F2K60+7369.6319.86拱顶、拱肩5F2K60+73411.6219.17拱顶、拱肩6F2K60+73211.7113.28拱顶、拱肩17F2K60+72813.620.2拱顶、拱肩8F2K60+726.9119F2K60+724.6810F2K60+71939.242.8拱顶、拱肩:11F2K60+713.64512F2K60+710.02513F2K6

7、0+70926.737拱顶、拱肩14F2K60+708.82515F2K60+707.22616F2K60+705.82717F2K60+703.62018F2K60+701.32519F2K60+700.02020F2K60+697.6721右线K60+7385.89.6拱顶、拱脚22K60+73623.723.7拱顶、拱肩23K60+73431.732.9拱顶、拱肩 124K60+7332225K60+73225.530.1拱顶、拱肩26K60+730.32227K60+72914.423.1拱顶、拱肩128K60+728.412129K60+7278.417.7拱顶、拱肩30K60+72

8、6.441931K60+7254.19.5拱顶32K60+722.441933K60+719.65534K60+716.884三变形段处理及后续施工总体规划1、 暂停掌子面的掘进施工，先对初期支护侵限段按照2011年6月1日会议纪要 （纪要附后）进行临时加固。2、在护拱上安设监控量测点，通过监控量测掌握加固后的初期支护的变形情况。3、若变形量较小或者变形趋于稳定，则严格按照设计及规范要求继续掌子面的 掘进及仰拱、二衬施工，待隧道贯通后再对变形段进行换拱处理。在施工的同时，做 好地表沉降观测和洞内监控量测工作，并做好超前地质预报。4、若变形量较大或者出现突变情况，则立即对变形段进行加固，然后着手

9、换拱 施工，并施作二次衬砌封闭该段。四施工方案（一）初期支护侵限段的临时加固方案（对应 2011年6月1日会议纪要）1、 对应初期支护工字钢安设临时护拱，护拱采用18工字钢，纵向间距60cm布 置，与该段初期支护钢拱架形成“拱对拱”支撑。2、护拱钢架纵向采用22螺纹钢连接，环向间距1m,将临时护拱各钢架进行有 效连接，并在护拱与护拱之间喷射 10cm厚C25喷射混凝土。3、临时护拱拱脚采用厚50cm宽80cm的C20混凝土条形基础整体固定。（二）继续开挖方案采用三台阶临时仰拱+预留核心土法1、各部开挖及支护自上而下分成三个小单元进行开挖缩小开挖断面，步步成环， 及时封闭。各分部封闭成环时间短，

10、有效发挥初期支护整体受力效果，临时仰拱能有 效阻止支护结构变形，减少隧道围岩变形。2、工序详见“隧道三台阶临时仰拱法施工作业程序图”。3、三台阶临时仰拱法施工工序（1）V级围岩分部开挖法开挖采用分部开挖法开挖，如图所示，施工工序如下：第一步：利用上一循环架立的钢架施作隧道超前小导管； 第二步、第三步：开挖上部台阶，上台阶核心土高度离已初期支护钢架不得大于1.8米，长度不得小于5米，每循环进尺控制在0.6米左右；施作部洞身结构的初 期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立20a钢架，并设锁脚锚（管）杆；钻设系统锚杆 后复喷混凝土至设计厚度，如为注浆环节，则在掌子面喷 10cm混凝土封闭第四步、第五步：

11、上台阶领先中台阶 3.6 米时，开挖中部左侧台阶，每循环进尺控制在1.2米左右；架立20a钢架，并设锁脚锚（管）杆；钻设系统锚杆后复喷混凝 土至设计厚度，完成中部左侧台阶初期支护；第六步、第七步：中部左侧台阶领先右侧台阶 3.6 米时，开挖中部右侧台阶，每 循环进尺控制在1.2米左右；架立20a钢架，并设锁脚锚（管）杆；钻设系统锚杆后 复喷混凝土至设计厚度，完成中部右侧台阶初期支护；第八步：开挖中部核心土，施作中台阶临时仰拱；第九步、第十步：开挖下台阶，每循环进尺不大于 1.2 米，完成下台阶初期支护 及仰拱初期支护；第十一步：浇筑仰拱混凝土及仰拱填充； 第十二步：根据量测结果分析，待初期支护

12、收敛后，利用衬砌模板台车一次性灌 筑二次衬砌（拱墙衬砌一次施作） 。（2）施工注意事项 由于以上施工方法把断面分部施工， 作业面相对狭小， 故需特别注意施工安全， 洞内设值班人员统一调度指挥。 如到达各种预埋洞室及预埋件安设位置， 根据实际情况可以不预留，待初期支护在本断面范围内完成或二次衬砌前另行开挖或预埋 工序变化之处钢架（或临时钢架） 应设锁脚锚杆， 以确保钢架基础稳定。 钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固，钢架拱脚必须采用5cm厚木板增大接触面积。V级围岩分部开挖施工横断面图（三）监控量测方案由于目前玉皇庙隧道左右洞出口均属于浅埋地段， 故下一步监控量测工作将分为 地表沉降观测和

13、洞内监控量测。1、地表沉降观测在隧道开挖前布设点位，地表沉降观测点与隧道内测点布置在同一断面里程，地表沉降观测点按照下表要求布置隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距（m2Bv Hv 2.5B20-50Bv H 2B10-20H0：0 i20-i*DOaMT 支撑加固要求a. 根据现场情况拟采用扇形临时支撑架设方案，临时支撑间距按既有初支钢架每 两榀设一环;b. 将初支内拱架凿出，与斜向支撑用钢板楔紧并焊接，接头处斜接工字钢上下均 用钢筋焊接固定，防止滑动；c. 应确保支撑各节点、支点可靠连接；d. 支撑钢架间距应根据围岩扰动情况，监控量测进行调整，但不能大于两榀初支钢架，在施工过程中应根据变形情况及

14、时调整，必要时应加密设置；（2）隧道全断面径向4.5m小导管帷幕注浆加固 在洞内临时钢支撑架设完毕且变形稳定后进行全断面径向注浆加固，洞内全断面设置50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50mm壁厚3.5mm的热轧无缝钢管，钢管长4.5m （详见：小导管 加工图），管口应埋设牢固，并有良好的止浆措施。注浆孔按浆液扩散半径 1m布设， 注浆孔按梅花型布置，孔口环向间距约 110cm,纵向间距170cm。注浆孔采用风机钻 开孔，孔径为52mm注浆材料采用1： 1普通水泥浆（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 0.51.5M

15、Pa进行1.牙 r*x“1.0m”Mem 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。 注浆效果检查：注浆完成后，应打设4m深检查孔，当检查孔最多只有滴水（不 成线）且渗水量不大于2L/d时，且单轴抗压强度达到1.5MPQ则判断注浆达到效果, 否则应该进行补充注浆。每个工作区段至少在拱部及两边墙各设一个检查孔。注浆检 查孔在注浆效果检查完成后应及时采用 M10水泥砂浆进行全孔封堵。围岩空隙率参考 值：土层：20% 破碎岩层：5% 径向小导管加固注浆工艺流程图施工准备测量定位小导管加工原材料进

16、场检验连接、调试注浆管路结束(3) 在侵限换拱施工之前必须加工好侵限换拱台架和制作换拱所需的钢支撑。首 榀钢支撑加工完毕后，应在水泥地上试拼，当各部尺寸均符合设计要求时，方可批量 生产，周边拼装允许偏差为土 3cm,平面翘曲应小于2cm,拱架加工预留1015cm变 形量。( 4)换拱前技术准备工作 测量组对初支变形地段每榀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，变形段内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。

17、 测量组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。( 5)初期支护拆除注浆完成后， 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榀拆换，拆除采用液压 破碎炮机辅助风镐进行，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。1 、 注意事项：a) 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。b) 不能大面积拆除初期支护，以防塌方及冒顶。c) 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。d) 拆除后必

18、须及时初喷。( 6)架设换拱钢支撑 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土 5cm,垂直度允许偏差为土 20 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。若需要部分换拱，先量出需要格栅长度，再加工焊接。 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。(7) 拆换后初支结构按原设计，设置1015c m预留变形量，保证初期支护净空。(8) 拱架拆换完成后及时施做喷射混凝土。(9) 拆换长度达到12个衬砌台车长度后，及时施做防水层和二次衬砌，保证 二衬

19、紧跟。(10) 加强监控量测，保证每天不少于 2次，施工过程中安排专人负责观察，发 现异常情况现场立即暂停施工，加强洞内支护，并立即按照程序，逐级报告。(11) 侵限处治控制要点侵限处治控制重点在衬砌、换拱、落底、封闭成环四个方面。 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。 换拱必须一榀一榀，逐榀进行拆换，严禁两榀换拱同时施作。 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

20、施工。换拱施工工艺流程图如下：换拱施工工艺流程图五资源配置（一）材料配置材料计划表序号材料名称规格型号单位数量备注1水泥P.O42.5t331.102米石5-10mm3 m163.583砂中粗3 m263.604速凝剂黄河同力t1.245钢筋0 8/HPB235t3.8396钢筋 /22HRB335t3.6377工字钢120at92.1388角钢50 X 50 X 3t4.9519钢板16mmt3.68410螺栓M30X 65 GB30-66个140811螺母M30 GB41-66个140812钢管0 50 壁厚3.5mmt22.607（二）劳动力配置施工作业人员配备表序号工种数量序号工种数量

21、1钻孔工88支护工162注浆工69测量工23钢筋工1010领工员34模板工611安全员45电焊工412技术员36杂工1013试验员27司机514材料员2合计：65人（三）机械设备配置机械设备配备表序号机械名称规格型号单位数量备注1多功能作业台架自制台12风钻YT 28台43风镐G10A台104电动空压机LGW22/7台35装载机ZL50C台26自卸汽车TMXC3260台47自卸汽车6T台28挖掘机PC220台19湿喷机台410注浆机KBY- 50/70台211砼搅拌站JS750台112发电机250KW台113轴流通风机55KW 2台114污水泵5.5KW台615电焊机DX-500-1台1016冷弯机GK18台117钢筋切断机GWQ32台118钢筋调直机