换拱施工方案

II线西宁方向DYK298+551〜540段欠挖处理方案

现场情况

由于围岩比较破碎，II线西宁方向DYK298+551-540掌子面右侧普遍存在较大欠挖，侵入衬砌净空，欠挖尺寸15〜25cm。在2012年5月2日开挖DYK298+544.7-543.8时，拱顶出现坍塌，在掌子面形成一个高约1.5m，环向长4m的空洞。量测组对此段进行量测监控，其中DYK298+571累计收敛值为13.4cm，DYK298+563累计收敛值为5.5cm，DYK298+549累计收敛值为21.6cm，DYK298+540累计收敛值为17.6cm。目前监测数据显示，现在围岩已经趋于稳定，不再变形。为了保证二次衬砌的厚度，需要对欠挖部位进行换拱处理。

换拱施工方案

根据测量数据显示，欠挖主要在下台阶的位置。测量组先画出欠挖的位置，然后在欠挖位置上方增加锁脚锚管，加固已经安装好的钢架。然后将下台阶欠挖部分的钢架进行拆换。从DYK298+551开始，向掌子面方向进行拆换施工，每次拆换的钢架不超过2棉。

1、补打锁脚锚管

在欠挖部位上部，每棉钢架的上台阶拱脚位置补打两根2.5m长832的锁脚套管，用横向连接筋把锁脚锚管与拱架焊接牢固。

a） 定位

由测量组对锁脚锚管的安装位置进行描点划线。

b） 打孔

由作业队按照定出的锁脚锚管的位置打出符合设计要求的孔。

c）清孔

用高压风把孔内的余渣清除干净。

d）安装锁脚锚管

将锁脚锚管插入孔内长度至少达到设计长度的95%,使其与拱架及

围岩连接牢固。补打锁脚锚管位置见图1。

图1：补打锁脚锚管

2、拆除钢架

测量组对于欠挖部位进行标注。先将上台阶拱脚位置的喷射混凝土剥离，将连接脚板的螺栓切除。然后采用弱爆破拆除下台阶欠挖的钢架。从DYK298+551开始向掌子面方向进行处理。每次拆除的钢架不超过2根。在进行弱爆破的时候注意防止出现塌方情况，如果出现塌方将对塌方的部位进行注浆处理，按照下列方案进行换拱施工：打注浆小导管一进行注浆一检查注浆效果一换拱一径向注浆。日的：采用注浆固结松散的围岩，在换拱部位的顶部形成一个有效保护层，保证下步换拱施工的安全。

a）施工超前小导管

小导管安设采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3〜5mm，打入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。小导管施工须高出开挖轮廓线线1m，间距40cm，共施工约16根。注意小导管的外插角要适当增大，保证小导管的底端能后超出开挖轮廓线外不小于1m的位置。小导管要按照附图要求扇形布置，坍塌部位要全部施做，以保证注浆效果。

小导管形状尺寸如图（单位：cm）

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b） 注浆

浆量要求每个孔注浆1.5m3（每根注浆管，水泥用量不小于705kg，52Be，水玻璃不小于987kg，水泥浆与水玻璃浆液体积比为1:1〜1:0.6），以达到注浆固结的长度纵向不小于2m，厚度不小于2m。注浆量达到要求时可结束注浆，注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆，并做好注浆记录，以便分析注浆效果。

c） 检查注浆效果

在注浆完成后，浆液强度达到，在换拱部位顶部形成一个有效保护层时进行下一部位换拱开挖。开挖过程采用人工开挖，避免放炮，开挖长度不大于1棉拱架的距离。其它支护参数按照交底执行。在开挖过程中要观察围岩的情况，发现异常情况应及时反应。

d）径向注浆

开挖后，从塌方部位开始进行径向注浆，浆液采用水泥单液浆，浆液比例为水泥浆液水灰比（重量比）1:1。径向小导管长度3.5m，环向与纵向1mX1m布置。注浆量要求每个孔注浆1m3（每根注浆管，水泥用量不小于712kg）。

3、换立拱架

下台阶的钢架拆除后，及时的架立新钢架。注意测量，避免出现侵入净空的情况。然后按照设计参数要求施工其他支护。

（1） 申22砂浆注浆锚杆，长3m，间距1.2m*1.2m（环向X纵向），按梅花形布置，锚杆端部必须设垫板，垫板尺寸为150*150*6mm（长*宽*厚），每棉拱架设3根。

（2） 铺设申8钢筋网片，网格间距为20*20cm，搭接1-2个网格（注意上下台阶处搭接），钢筋网片需超过拱架1-2个网格。

（3） 重新架立拱架，架立拱架之前清除拱架底部虚渣，脚板必须落到稳定的基岩上，由测量组控制不得欠挖。

（4） 换立拱架之后，相邻两棉拱架间用申22钢筋拉杆纵向连接牢固，环向间距1.0m，以便形成整体受力结构。

（5） 在换立拱架的拱脚位置打一组2.5m长申32的锁脚套管，用横向连接筋把套管与拱架之间焊接牢固。

（6）钢架、锚杆、钢筋网安装完成后，及时进行喷射混凝土施工，进行封闭。喷射顺序应自下而上，喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺、往复喷射。喷射厚度为23cm，混凝土表面的平整度允许偏差为100mm，采用湿喷工艺。

4、监控量测

钢架拆换完成后，量测组埋设2组新的量测桩，进行量测监控。量测数据及时采集分析，上报。

（1）量测点的布置

量测断面测点的布置个数应根据施工方法确定，全断面法施工地段每个量测断面处设置一个拱顶下沉测点及两个水平净空收敛测点（见图2）；两台阶法施工地段每个量测断面处设置一个拱顶下沉测点，四个水平净空收敛测点（见图3）；三台阶法施工地段每个量测断面处设置一个拱顶下沉测点，六个水平净空收敛测点（见图4）。地表沉降测点布置范围为隧道中线左、右侧各30m范围，每个量测断面共布置17个监控测点及2个基准点，测点间距按以下原则布置：隧道中线处设置一测点，然后自中线开始依次按3m、3m、3m、4m、4m、4m、4m、5m的间距向左、右侧布置（见图5）。无论采用何种施工方法，但每个量测断面必须布置拱顶下沉测点和一条水平净空收敛量测测线。

图2全断面法施工段拱顶下沉及净空量测的测线布置示意图

图3两台阶法施工段拱顶下沉及净空量测的测线布置示意图

图4三台阶法施工段拱顶下沉及净空量测的测线布置示意图

图5地表沉降横向测点布置示意图

(2)量测频率

净空变化、拱顶下沉量测做到在每次开挖后12小时内取得初读数，最迟不得大于24小时，且在下一循环开挖前必须完成。

测点布设要做到牢固可靠。为易于识别，并有利于保护测点，量测组在测点形成之后，立即用油漆标示出明显的红“△”，并挂牌，在布点时让量测桩露出初期支护面尽可能短，严防意外损坏。

拱顶下沉和洞内水准基点建立联系。在正洞内，量测基点必须保证其稳固和不动性，为此要做到科学选位，在选定位置上用风钻竖直向下打1M深的眼，注入沙浆，插入一根1M长经过处理钢筋棍(顶端打磨成圆凸形，底端焊盘条成十字叉以利于稳固基点)，并对量测基点作明显标志。

净空变化、拱顶下沉量测过程中要对收敛仪钢尺和拱顶下沉用的铟钢尺进行温度修正，用电子温度计现场测温，体现温度修正对量测误差的充分消除，保证数据的精度和可信度。

量测桩的制作是在工区工程部量测人员的指导下由机修工区完成。成品量测桩由量测组放置于指定位置。

量测桩被破坏时，需通报各个部门领导，并协调施工现场，做到及时恢复。并为此建立专门的量测桩台帐和量测桩附品台帐（表附后）。量测桩台帐是用来监控量测点的使用过程状态，量测桩附品台帐记录量测工作中必不可少的构件（如基点、温度计等）现状。

当初期支护段受外界扰动，出现明显裂缝并有发展趋势时，须在裂缝发生处布临时加密测点（测点编号为前一测点编号加,，如**,），加强量测；当靠近掌子面的初期支护变形速率过大或初期支护变断面或围岩情况发生突变时，应在突变位置加密测点，加强量测。当发现初期支护有明显变形时，应采用静测法，在附近量测基线上花几分钟观测读数变化。

表3监控量测频率表

距离掌子面距离M

量测频率

位移速度（MM/D）

量测频率

(0〜1)B

2次/D

N5

2次/D

(1〜2)B

1次/D

15

1次/D

(2〜5)B

1次/2一

3D

0.51

1次/2—3D

>5B

1次/7D

0.2—0.5

1次/3D

<0.2

1次/7D

注：当按表3选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的作为实施的量测频率。各量测作业均应持续到变形基本稳定后2〜3周结束。对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。

施工注意事项

1、 在进行开挖爆破时，注意控制炸药用量，进行弱爆破处理。

2、 欠挖部位开挖爆破时，所有