隧道初支變形處理方案

1、目 錄 1.編制依據、編制范圍及設計概況 .2 1.1 編制依據 .2 1.2 編制范圍 .2 2.工程概況 .2 2.1 工程簡介 .2 2.2.地質情況描述.3 2.3 設計基本參數(shù) .3 3施工概況 .3 3.1 現(xiàn)場施工情況 .3 3.2 山體開裂及初支變形情況 .4 4.處理方案 .5 .5 .6 .6 .7 1.編制依據、編制范圍及設計概況 1.1 編制依據 國家的法律、法規(guī)和鐵道部、湖南省的相關管理制度規(guī)定； 本項目采用的標準、指南、驗標、工法、定型圖、通用圖、標準圖等； 滬昆鐵路客運專線湖南有限責任公司下發(fā)的指導性施工組織設計； 滬昆鐵路客運專線湖南有限責任公司關于項目建設管理

2、的規(guī)章制度； 新建長沙至昆明鐵路客運專線湖南段站前 CKTJ-1 標段施工承包合同； 客專用材料、機械設備、機具等相關規(guī)程、標準、質量文件； 新建鐵路長沙至昆明鐵路客運專線（長沙至玉屏段）施工圖官家山隧 道設計圖 ，圖號：長昆客專施（長玉段）隧 004A-0106 、 長昆客專施 （長玉段）隧 004A-0708 、 長昆客專施（長玉段）隧變 004-1-0102 ； 2012 年 4 月 7 日由婁底建設指揮部組織設計、監(jiān)理及施工單位的“官 家山隧道 DK44+065+150 段初支變形及地表開裂處理方案會議紀要” ； 現(xiàn)場踏勘調查的相關資料。 1.2 編制范圍 新建鐵路長沙至昆明鐵路客運專

3、線官家山隧道（DK44+065DK44+150） 工程。 2.工程概況 2.1 工程簡介 滬昆客專長昆湖南段官家山隧道進口里程為 DK44+065，出口里程為 DK44+542，隧道全長 477m，其中暗洞長為 428m，明挖段長為 49 米（進口段 DK44+065+072 為明挖段） 。全隧位于直線上，全隧為 3.8的單面下坡。 本隧圍巖級別為 IV、V 級軟弱圍巖，進口段為淺埋偏壓，裂隙發(fā)育且不能確 定，巖體較破碎，地下裂隙水較發(fā)育，存在微弱發(fā)育巖溶。隧道總體風險等 級為中度復雜。 2.2.地質情況描述 官家山隧道地貌屬低山丘陵區(qū)，山體多未見基巖出露，植被茂密，隧道 范圍內據調查及勘探深

4、度范圍內所揭露的地層為第四系上更新統(tǒng)坡洪積層粉 質粘土，震旦系下統(tǒng)金洞家組砂質板巖。巖層呈單斜構造，巖層產狀： 35545。隧道范圍內巖石風化強烈、風化不均、圍巖性差、節(jié)理裂隙無 法確定。未見地下水，基巖中含少量基巖裂隙水，水位和水量受季節(jié)降雨影 響較大。根據區(qū)域地質資料及物探測試結果，該隧道內有兩條斷層通過，其 中擬推斷層 F1 與線路中線交于 DK44+480，與中線的夾角為 27，北東南西 走向，傾角近于直立，傾向大里程，破碎帶及影響帶寬度約 10m；推斷斷層 F2 與線路中線交于 DK44+372，與中線的夾角為 21，北西南東走向，傾角 較陡立，傾向大里程，破碎帶及影響帶寬度約 9m

5、，該斷裂構造對工程影響 較大。 隧道 DK44+065+132 段圍巖為褐紅色、青灰色，變余結構，板狀結構， 節(jié)理裂隙發(fā)育，全風化強風化砂質板巖，巖體破碎，呈碎塊狀，且隧道洞 身位于山體半山腰中，左上方存在嚴重偏壓（山頂最高點標高為 150.5m） ， 右下方是一陡坡。 2.3 設計基本參數(shù) 設計在 DK44+072+090 段右側緊貼襯砌外緣施作擋土墻及護拱； DK44+095+120 段右線線路中線右側施作 2.5m*2m 錨固樁 6 根，距離襯砌 外緣 4m，樁長均為 20m。 設計進口段 DK44+072+132 為 Vb 偏壓，初支厚度 30cm，C30 噴混凝土， 采用 I22a

6、型鋼，每榀間距 0.6 米，拱部采用 25 中空錨桿 L4m，邊墻采 用 22 砂漿錨桿 L4m，1.2*1.0m（環(huán)縱） ；二襯厚度 50cm，C35 鋼筋混 凝土；仰拱襯砌厚度 60cm，C35 鋼筋混凝土，仰拱填充采用 C20 混凝土。 3施工概況 3.1 現(xiàn)場施工情況 官家山隧道由出口往進口掘進，2011 年 5 月 8 日開工，2012 年 2 月 14 日從 DK44+132 處施工，于 4 月 1 日在 DK44+072 設計明暗分界處出洞貫通。 到目前為止二襯已施作至 DK44+123.4（暗洞還剩 51.4m） ；仰拱已施作至 DK44+103（暗洞還剩 31m） ；中臺階已

7、施作至 DK44+072（拱腰，初支按設計 施作并緊跟） 。 進口段錨固樁于 2011 年 10 月 21 日至 2011 年 12 月 24 日施工完成，擋 土墻于 2011 年 12 月 28 日至 2012 年 3 月 3 日施工完成，護拱于 2012 年 2 月 20 日至 2012 年 3 月 11 日施工完成。 本隧在施工過程中，由于地質情況有變化，在 DK44+435+445 及 DK44+132+368 段暗洞部分進行了變更。 3.2 山體開裂及初支變形情況 2012 年 1 月 23 日過后，官家山隧道在施工期間下雨天數(shù)達到 47 天。 2012 年 4 月 2 日上午雨中，

8、安全員在 DK44+072 明暗交界處左側仰坡發(fā)現(xiàn)有 一道裂縫，隨即組織人員對隧道周邊進行排查，發(fā)現(xiàn)： 裂縫自隧道中往左 40 度連接板再往下 1.5m 處向仰坡坡口線發(fā)展，坡口 裂縫點距離隧道中心 21.3m，仰坡處裂縫寬度約為 2cm。裂縫走向從坡口往 大里程基本平行于隧道走向發(fā)展，長約 40m，020m 裂縫寬度為 25cm，2040m 裂縫寬度從 2cm0cm 過渡。另在 DK44+090 處中往左 17.5m 處有一道裂縫，長度約 5m，寬度約 1cm。 發(fā)現(xiàn)裂縫后，于 4 月 2 日下午，在主裂縫處設置了 4 個水泥塊裂縫觀測 點，2012 年 4 月 2 日6 日水泥塊監(jiān)測點監(jiān)測

9、數(shù)據如下表（單位：mm）： 2 日3 日4 日5 日6 日 序 號 測點 位置 上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午 1DK44+085布點555515151515 2DK44+090布點51015204550500 3DK44+095布點00005555 4DK44+100布點00000000 裂縫自監(jiān)測起，變化最大為 DK44+090 左 32.25m 處裂縫，自布點起到 6 日增加至 50mm，加上監(jiān)測點埋設前裂縫已張開至 50mm，裂縫總寬度已達到 100mm，特別是 4 日晚上大雨后一個晚上的變形量增加了 25mm。 洞內收斂量測自開挖至今 DK44+080+110 段左側明顯發(fā)

10、生了圍巖收斂 情況，DK44+097 典型斷面中數(shù)據反映隧道左側拱肩最大變形量往洞身收斂 45.5cm，扣除預留變形量 15cm 后，還侵入二襯凈空 30.5cm，右側拱腰最大 變形量為超挖 21.6cm 扣除 15cm 預留變形量，已外張 6.6cm。經觀測，4 月 7 日至今變形已暫趨穩(wěn)定。 4.處理方案 一、為穩(wěn)住初期支護的變形，現(xiàn)場采取洞內臨時仰拱及加設臨時型鋼支 撐加固措施，根據現(xiàn)場量測情況及初支變形情況，分為 3 種形式進行加設： （1）DK44+072078、DK44+079.2100.2、DK44+100.2114 段臨時支撐 鋼架，鋼架采用 I22a 工字鋼，縱向間距為 1.

11、2m， “米”字型支撐；加固形 式如下圖所示： （2）DK44+078079.2 段臨時支撐鋼架，鋼架采用 I22a 工字鋼，縱向 間距為 0.6m，環(huán)形拱架加十字形支撐，采用電焊與原初支鋼架焊接；加固 形式如下圖所示： （3）DK44+072DK44+100.2 段采用增加臨時仰拱及臨時支撐為下階段 換拱提供安全保障，臨時仰拱采用 I22a 工字鋼，縱向間距同初支鋼架間距 0.6m，連接筋采用 22 鋼筋，環(huán)向間距 1.2m，噴射 C30 混凝土封閉，仰拱 填充采用 C20 混凝土回填； （4）拱墻臨時支撐鋼架縱向間采用 22 螺紋鋼連接，每根連接筋長度 L=1.5m，主要連接部位為豎向及橫

12、向鋼架處，電焊焊接，鋼架間節(jié)點處，采 用角鋼焊接加固。 二、DK44+123.4DK44+114.5 段經實測局部初支面經鑿除部分噴射砼后， 最大侵入 4cm，采用增加鋼格柵骨架措施后進行該段二襯施工，格柵間距 0.6cm 一榀；施作后加緊跟進未侵限部分二襯施工。格柵加強形式見下圖： 三、對 DK44+114+072 段從大里程逐環(huán)開始，按照先墻后拱的順序對 每環(huán)初期支護侵限的拱架進行分段分部拆除進行置換，每次只能更換一榀拱 架。 四、上臺階換拱施作至 6m 后拆除該段臨時仰拱，并施作此段下臺階初 支，下臺階初支完成 6m 后，緊跟仰拱初支及仰拱二襯混凝土施工，及時封 閉成環(huán)。換拱、下臺階初支

13、、仰拱初支及仰拱二襯完成 9m（即二襯臺車長 度）時，及時施作鋼筋混凝土拱墻二襯進行封閉。 五、洞內換拱作業(yè)流程及工藝要求 （1 換拱工藝流程如下圖所示： 換拱工藝流程圖 （2）充分利用換拱臺車長度，采用先墻后拱順序開挖，且每次只能開 挖一榀，開挖主要以人工風鎬開挖為主，盡量減少對圍巖的擾動。開挖預留 變形量由設計的 15增加到 25。 （3）換拱段落初期支護參數(shù)：噴射混凝土厚 30cm，型鋼鋼架采用 I22a，縱向間距 0.6m，鋼架每端腳部設 6 根鎖腳錨管，長度 4m。 （4）拆除侵限初期支護施工注意事項： a. 風鎬鑿除噴射混凝土之前，必須先把噴射混凝土的鑿除部份與不需 鑿除部份在分界

14、處切開分離，以防對不鑿除部份混凝土造成損壞。 施 工 準 備 拆除套拱及鋼支撐 鑿除換拱部份噴射混凝土 切除連接筋及鋼筋網片 拆 除 原 拱 架 鑿除侵限部分圍巖 安設拱架施作初期支護 拆除臨時仰拱 下臺階開挖及支護 仰拱及二襯跟進施作 b. 不能大面積拆除初期支護，每循環(huán)拆除縱向長度為一榀鋼架（0.6m） ， 防止塌方及冒頂。 c. 鑿除噴射混凝土時如果錨桿墊板被破壞則需按設計要求更換。 d. 拆除后必須及時初噴。 （5）更換鋼架施作要點： a. 鋼架施工流程如下圖所示 b. 噴射混凝土鑿除后，拆除鋼架，人工清除欠挖圍巖土，初噴 4cm 混 凝土后施作定位錨桿，掛設鋼筋網片。 c. 把加工好

15、的鋼架運至作業(yè)平臺上拼裝鋼架，就位調整后定位，在鋼 架與圍巖的空隙處加設混凝土墊塊，楔緊鋼架。按設計要求焊縱向連接筋。 初 噴 臺架上安裝鋼架 隱蔽工程檢查驗收 噴混凝土 定位錨桿施工 中線標高測量 和定位錨桿焊連定位 加設鞍形墊塊 安裝縱向連接筋 鋼架預拼 鋼架加工、質量驗收 割除侵線鋼架 清除欠挖 鋼架施工工藝流程圖 d. 噴射初支混凝土。 e. 鋼架施工允許偏差需符合規(guī)范要求，鋼架垂直于隧道中線，上下、 左右允許偏差5cm，鋼架傾斜度不得大于 2。 （6）下臺階及仰拱、二襯施工 a. 上臺階換拱施作至 6m 后拆除該段臨時仰拱，臨時仰拱采用機械拆除。 b. 臨時仰拱拆除后施作此段下臺階初

16、支，下臺階左右兩側需錯開施工， 左右錯開間距不小于 3m，下臺階開挖支護每循環(huán)進尺不得超過 1.2m，即 2 榀型鋼架。 c. 下臺階初支完成 6m 后，緊跟仰拱初支及仰拱二襯混凝土施工，及時 封閉成環(huán)。仰拱每循環(huán)澆筑長度不得超過 6m。 e. 換拱、下臺階初支、仰拱初支及仰拱二襯完成 9m（即二襯臺車長度） 時，及時施作鋼筋混凝土拱墻二襯進行封閉。 5、監(jiān)控量測 （1）. 在隧道換拱的全過程中到二襯施工前，要求連續(xù)進行拱頂下沉量 測及水平凈空收斂量測，以判斷圍巖動態(tài)和指導安全施工。 （2）. 施工前，在該段初期支護鋼架上布置監(jiān)控量測點，拱頂下沉及凈 空收斂觀測點按每 5 米一個斷面進行布設，

17、以觀測圍巖及初期支護結構的變 化，換拱作業(yè)需在圍巖量測數(shù)據顯示穩(wěn)定后，進行逐榀更換。 （3）. 換拱施工完的初期支護上每 5 米設置一組觀測點，并且在換拱施 工完 2 小時內進行第一次觀測，觀測頻率為每天 2 次，直至二襯施作完成后 為止。 （4）. 根據現(xiàn)場量測數(shù)據繪制位移-時間曲線圖，在位移-時間曲線趨于 平緩時進行回歸分析，以推算最終位移和掌握位移變化規(guī)律，回歸分析為建 立下沉量（U）隨時間（T）發(fā)展的時態(tài)函數(shù)，根據測點位移變化速率判斷圍 巖穩(wěn)定狀況，當隧道周邊變形趨勢有明顯減緩趨勢，則說明隧道變形基本處 于穩(wěn)定狀態(tài)，當變化速率過快、過大，或當位移-時間曲線出現(xiàn)反彎點時， 說明位移出現(xiàn)反

18、常的急劇增加現(xiàn)象，表明圍巖及支護已呈失穩(wěn)狀態(tài)，應及時 加強支護并停止換拱作業(yè)。 6、洞內施工安全保證措施 （1）. 安排專職人員對隧道狀況進行每天兩次以上巡視，觀察拱部噴射 混凝土狀態(tài)，具體包括洞身裂縫、掉塊、異常情況，另外對山體變化狀況進 行觀測。發(fā)現(xiàn)異常狀況的部位、形狀、數(shù)量作好施工記錄，并及時向上級部 門匯報。 （2）. 為了確保人身安全，除施工人員外，原則上不允許其他人員進入 該施工段內，并對洞內施工人員進行出入登記記錄，全面了解洞內施工人員 情況。 （3）. 拆除拱架時不得使用爆破拆除，使用風鎬進行人工鑿除。拆除時， 要隨時注意圍巖情況，如發(fā)現(xiàn)圍巖破碎及掉塊現(xiàn)象，立即停止拆除，用噴射

19、 混凝土封閉拆除面后進行徑向注漿，以穩(wěn)固圍巖。 （4）. 風鎬鑿除混凝土時，下方嚴禁站人，割除連接筋、鋼筋網以及清 理欠挖時，作業(yè)臺車下嚴禁過往人員。 （5）. 鋼拱架施工安全技術措施： 在鋼拱架制作和搬運過程中，應將鋼拱架構件綁扎牢固，以防止發(fā)生 整體構件或連接鐵件碰撞傷人、車輛傾覆、構件墜落等事故。 鋼拱架的架設應由專人按規(guī)定的信號進行指揮，隨時觀察圍巖動態(tài)或 初噴射混凝土層的變化情況，防止落石或坍塌引起傷人事故。 架設時，應采用縱向連結件將相鄰的鋼拱架連結牢固，防止鋼架傾覆、 掉拱或扭轉、變位等造成安全和質量事故。 對鋼拱架應經常檢查，如發(fā)現(xiàn)扭曲、壓屈等現(xiàn)象或征兆時，必須及時 采取加固措

20、施。必要時應使其他人員迅速撤至安全地帶，防止因坍塌造成傷 亡事故。 f. 噴射混凝土施工安全技術措施： 在噴射混凝土作業(yè)開始前，應詳細檢查圍巖受噴面，徹底清理危石， 浮石。采用合適的降塵措施，控制施工現(xiàn)場空氣中粉塵含量。對從事噴射作 業(yè)的人員，應定期進行健康檢查。進行噴射作業(yè)時，必須配帶防護用具（防 塵口罩、防護面罩、眼鏡、膠皮手套、勞保雨鞋等） 。 在開始噴射作業(yè)時，應由專人仔細檢查管路、接頭等，防止噴射時發(fā) 生因軟管破損或接頭斷開等引起的生產乃致工程質量事故。 當采用人工噴射時，應配備輔助噴射支架，防止在發(fā)生管路堵塞時因 噴嘴劇烈振動而引起的危害。當轉移噴射地點時，必須首先關閉噴射機；在 有條件時應采用機械手噴射，在噴嘴前方不得站人。 在處理管路堵塞時，噴頭應有專人看護，以防消除堵塞后，噴頭擺動 噴射傷人事故。 在噴射混凝土施工時，為避免供料、拌和、運輸、噴射作業(yè)之間的干 擾，應有統(tǒng)一的聯(lián)絡信號和聯(lián)絡方法，噴射作業(yè)應由班組長按規(guī)定的聯(lián)絡信 號和方法進行指揮，防止因噴射手和機械操作人員之間聯(lián)絡不佳造成事故等。 7應急預案 為最大限度地減輕因隧道坍塌事故造成的人員傷害、財產損失。使事故 應