龙门山坳隧道左线ZK119+505～+514段侵入衬砌净空处理方案

1、龙门山坳隧道左线ZK119+505515坍方段初期支护侵入衬砌断面处理方案中铁二十局集团第四工程有限公司广河高速公路惠州段第九合同段项目经理部二一年一月二十日龙门山坳隧道左线ZK119+505515坍方段初期支护侵入衬砌断面处理方案目 录1、基本情况12、侵限原因分析13、处理方案13.1调整纵坡23.2拆除侵限段已形成的支护结构重做初期支护23.3调整隧道二次衬砌拱部内轮廓线34、方案结构设计及计算34.1结构设计34.2结构检算44.2.1查取计算基础数据44.2.2原设计衬砌结构强度计算44.2.3优化后衬砌结构强度计算45、施工控制要点65.1坍方段通过后续工作65.2注浆固结坍体65

2、.3架设嵌入型钢钢架65.4形成防排水系统65.5 敷设钢筋网，浇筑混凝土75.6二衬浇筑完成后检查7i龙门山坳隧道左线ZK119+505515坍方段初期支护侵入衬砌断面处理方案龙门山坳隧道左线ZK119+505515坍方段初期支护侵入衬砌断面处理方案1、基本情况龙门山坳隧道左线ZK119+505515段，曾因围岩突变且富含地下水，于2009年12月3日上午8时许发生拱顶坍塌，坍方量约500m，坍落高度逾10m，坍体以均为大块石碎石堆积，处理是十分棘手，经过多上研究、论证坍方处理方案，最终确定拟采用10840cmL=25m大管棚作超前支护，加强初期支护，以I22b50cm工字钢拱架为主，辅以网

3、喷混凝土作初期支护结构通过坍方段。此方案已报呈监理单位并获认可。由于前期注浆固结坍体难度较大，待通过此段形成封闭初期支护结构，止浆墙形成后，采用42L=4.5m钢花管穿过初期支护结构实施注浆固结坍体，使拱顶以上形成4.05.0m厚水泥浆固结坍渣混合拱形结构，联合初期支护一起承担外围荷载和次生坍落冲击荷载，直至后续坍落因松实密度差充填满坍洞。2、侵限原因分析按照上述处理方案通过坍方段后，由于拱顶以上全部为坍体堆积，无任何自稳能力，全部为自由荷载，对支护接头形成巨大压力，致使此段拱顶下沉量较大，再加上大管棚为自原支护结构内沿向外形成外插角度，挑起高度后形成支护空间，大管棚尾端不可避免有一定长度范围

4、侵限，以上两种原因造成初期支护结构严重侵限，二衬拱墙混凝土厚度严重不足。3、处理方案在探讨处理该段时，形成调整纵坡、调整隧道二次衬砌拱部内轮廓线、拆除已形成的支护结构重做初期支护三个初步构想，并综合施工安全、工程造价、总工期影响等方面因素，进行详细比对、评估。3.1调整纵坡通过实测此段初期支护断面，发现侵限部位集中在隧道拱部，而边墙部分均能达到设计厚度，故可尝试调整此段隧道绝对标高已达到满足衬砌厚度的目的。此段处于直线上坡段，坡率为+2.189%，调整隧道绝对标高就必须调整前后相邻的竖曲线布设，而已完成二次衬砌距此段仅剩下50m距离，已不能满足调整条件；若强降低此段隧道绝对标高，将对隧道投入运

5、营后行车安全造成不利影响，故舍弃此方案。3.2拆除侵限段已形成的支护结构重做初期支护若拆除此段已经形成的初期支护结构，重建初支结构，可以完成保证二次衬砌厚度，但从其他方面考虑存在以下不足之处：1、施工安全方面的风险由于此段因坍方，山体已扰动，自稳能力非常弱，若再分段拆除已经形成的支护结构，将破坏已经平衡是受力体系，再次发生坍方的可能性极大，需要承担非常大的安全风险。2、处理成本成倍增加拆除重建，已经投入的材料（包括工字钢钢架）均不能重复利用，再加上拆除工作发生人工、机械费用，处理成本将是直接提高一倍以上。3、工期影响拆除重建，人工、机械、材料投入势必增加，对隧道正常施工也将产生一定影响，若在拆

6、除时再发生次生灾害，引起坍方，对总体工期的影响将不可估量。3.3调整隧道二次衬砌拱部内轮廓线通过仔细研究土建图纸和预埋预留图纸发现，隧道衬砌内轮廓与隧道建筑限界间有非常宽裕的富余量，此段里程范围内无通风设备等机电设备。适当调低隧道二次衬砌拱部内轮廓线，有效利用隧道衬砌内轮廓与隧道建筑限界间有非常宽裕的富余量。此方案有以下几个优点：1、处理过程安全无需拆除现有初期支护结构，所有施工均在初期支护的保护下进行施工，过程安全可靠。2、处理成本低无需增加大量额外工程量，仅在衬砌施工过程中作加强处理，处理成本低。3、能有效保证总体工期额外工作量少，对隧道正常施工的影响很小，能有效保证总体工期。综合考虑各种

7、因素及现场实际，建议采用第三方案，即调整隧道二次衬砌拱部内轮廓线。4、方案结构设计及计算4.1结构设计坍方段初期支护因处理方案客观因素和较大下沉变形而侵占二衬净空，致使衬砌厚度不够，拟采用嵌入型钢拱架（纵向间距50cm），另设螺纹钢筋22作主筋，设16纵向筋，浇筑C30混凝土，形成二次衬砌结构。4.2结构计算4.2.1查取计算基础数据查公路隧道设计规范JTFD702004。表5.2.3混凝土强度设计值（24页） 轴心抗压：fcd:C25=12.5Mpa，C30=15Mpa,C40=20Mpa.弯曲抗压：fcmd:C25=13.5Mpa，C30=16.5Mpa,C40=21.5Mpa.表5.2.

8、11钢筋的抗压强度设计值（24页）HPB235主要荷载+附加荷载=188Mpa.HRB335主要荷载+附加荷载=268Mpa表C.0.1工字钢截面特性参数表：（78页）22b：高220mm.宽112mm.截面积：46.528cm2.理论质量36.524Kg/m25b：高250mm.宽116mm.截面积：53.541cm2.理论质量42.030Kg/m螺纹钢12面积：1.131cm2.22面积：3.801cm2.25面积：4.909cm2.4.2.2原设计衬砌结构强度计算隧道二次衬砌：IV级围岩：砼强度等级C25，厚度50cm，主筋22，单层每米4根：双层计8根25cm。以抗压强度为控制：fcd

9、:C25=12.5Mpa，HRB335=268Mpa.Q=50cm100cm125Kg/cm2+3.801cm2/根8根2680Kg/cm2=625000Kg+81493.44Kg=706493.44Kg4.2.3优化后衬砌结构强度计算1、采用嵌设I22b型钢间距=50cm，主筋22，单层4根：C30砼其容许承载力：S1=246.528cm22680Kg/cm2+3.801cm2/根4根2680Kg/cm2=249390.08Kg+40746.72Kg=290136.8Kg计算I22b型钢后所需二衬砼厚度：b1=(q1-S1)/(100cm150Kg/cm2)=(706493.44Kg-290

10、136.8Kg)/15000Kg/cm=(416356.64Kg)/15000Kg/cm=27.8cm2、如采用嵌设I25b型钢间距=50cm，主筋22，单层4根：C30砼其容许承载力：S2=253.541cm22680Kg/cm2+3.801cm2/根4根2680Kg/cm2=286979.76kg+40746.72Kg=327726.48Kg设I25b型钢后所需二衬砼厚度：b2=(q-S2)/(100cm150Kg/cm2)=(706493.44Kg-327726.48Kg)/15000Kg/cm=(378767.04Kg)/15000Kg/cm=25.3cm通过以上计算分析，嵌设型钢方案

11、是可行的，建议嵌设I22b型工字钢拱架，间距50cm；单层钢筋，22主筋，间距25cm，每米4根； C30混凝土厚度30cm。采用何种组合形式，需通过各方协商研究后确定。5、施工控制要点5.1坍方段通过后续工作待坍方段后部5m初期支护成环且仰拱及填充混凝土完成后，现坍方掌子面以弧形-台阶向前继续掘进，而台阶配合紧跟施工，严格控制开挖断面，型钢架设、超前导管、锁脚锚杆、喷砼密贴围岩，工艺必须到位，标准必须严控，控制手段强硬。二、三台阶施工紧跟施作，隧底仰拱按“两米一成环，六米一回头”稳妥施作隧底初支、仰拱砼及填充砼。尽快使初支结构封闭成环，抑制坍方段变形使坍方段稳定，安全顺利全断面通过坍方段。5

12、.2注浆固结坍体待隧底初支、仰拱砼及填充砼通过坍方段后，利用半断面开挖台架：采用42L=4.5m钢花管穿过初期支护结构实施注浆固结坍体，使拱顶以上形成4.05.0m厚水泥浆固结坍渣混合拱形结构，联合初期支护一起承担外围荷载和次生坍落冲击荷载，直至后续坍落因松实密度差充填满坍洞。5.3架设嵌入型钢钢架利用半断面开挖台架，对坍方段初支面按布设型钢钢架位置准确放线，逐榀进行修凿，从两侧拱脚处全环嵌入型钢拱架，打设22短锚杆定位，与初支面的缝隙用高强砂浆填塞紧密。5.4形成防排水系统结构主筋敷设前，拱墙背后全环设置10排水盲管（或手工捻织10稻草绳），下端与纵向排水管连接，设置间距1.5m。设置时要选择有渗水湿渍处，确保渗、滴水能沿盲管汇入纵向排水管，再通过下端50横向排水管排入水沟。盲管可用射钉定位，绑扎固定，防止浇筑混凝土时脱落移位。坍方处两端头防水板应进行高度密封处理，接茬处封闭严密达到滴水不漏。5.5 敷设钢筋网，浇筑混凝土敷设22结构主筋、纵向筋形成钢筋网，点焊连接并与嵌入的型钢钢架焊接成整体。浇筑C30细石混凝土，混凝土和易性和坍落度适当提高，保证混凝土的流动性，使得整模混