隧道初期支护侵限换拱施工方案.docx
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隧道初期支护侵限换拱施工方案
一编制依据、编制范围及设计概况
(一)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。
(二)编制范围
玉皇庙隧道左线初期支护变形侵限段F2K60+742~F2K60+695,右线初支变形段F2K60+738~K60+716,左线F2K60+683、右线F2K60+713开挖掘进。
(三)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,节理裂隙非常发育,同时还存在浅埋、偏压,该段隧道埋深在11m~15m。
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,Φ42超前小导管2.4m/环,I20a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(㎝)
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×纵)
(m)
设置部位
网格
间距(cm)
钢筋规格
12
拱墙25
仰拱25
拱墙中岩壁
3.5
4.5
1.0×0.6
拱墙
20×20
φ8
全环
工20a型钢@0.6m
45*
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F2K60+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55m,二次衬砌36m,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+742~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,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+738~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+742
10.45
16.01
拱顶、拱肩
2
F2K60+740
10.21
17.21
拱顶、拱肩
3
F2K60+738
12.69
19.47
拱顶、拱肩
4
F2K60+736
9.63
19.86
拱顶、拱肩
5
F2K60+734
11.62
19.17
拱顶、拱肩
6
F2K60+732
11.71
13.28
拱顶、拱肩
7
F2K60+728
13.6
20.2
拱顶、拱肩
8
F2K60+726.9
11
9
F2K60+724.6
8
10
F2K60+719
39.2
42.8
拱顶、拱肩
11
F2K60+713.6
45
12
F2K60+710.0
25
13
F2K60+709
26.7
37
拱顶、拱肩
14
1
F2K60+708.8
25
15
F2K60+707.2
26
16
F2K60+705.8
27
17
F2K60+703.6
20
18
F2K60+701.3
25
19
F2K60+700.0
20
20
F2K60+697.6
7
21
右线
K60+738
5.8
9.6
拱顶、拱脚
22
K60+736
23.7
23.7
拱顶、拱肩
23
K60+734
31.7
32.9
拱顶、拱肩
24
K60+733
22
25
K60+732
25.5
30.1
拱顶、拱肩
26
K60+730.3
22
27
K60+729
14.4
23.1
拱顶、拱肩
28
K60+728.41
21
29
K60+727
8.4
17.7
拱顶、拱肩
30
K60+726.44
19
31
K60+725
4.1
9.5
拱顶
32
K60+722.44
19
33
K60+719.65
5
34
K60+716.88
4
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Φ22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,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②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:
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
①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。
②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。
③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。
④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。
(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(m)
2B<H<2.5B
20-50
B<H≤2B
10-20
H≤B
5-10
地表沉降观测点横向间距为5米,在隧道中线附近适当加密,隧道中线两侧量测范围不小于(隧道开挖宽度+隧道埋深),其测点布置如图:
2、洞内监控量测
(1)对未衬砌地段布置监控量测点,建立测量台账,填写《隧道在测断面统计表》(见附表1),测点断面间距V围岩保证5至10米一个,测量频次一天两次。
点位布置如图;
(2)、画出隧道在测断面周边收敛—时间曲线图、拱顶下沉—时间曲线图。
如下图所示(下图仅为示意):
XXX断面周边收敛(拱顶下沉)-时间曲线图
(3)、填写在测断面测量数据,包括隧道周边收敛测量值以及拱顶下沉值,并判定隧道稳定性(填写表格见附表2。
)
(四)变形超限地段加固、换拱方案
若变形量较大或者出现突变情况,需进行换拱施工的,按以下方法施工。
1、变形超限处治原则
变形段超限处治后必须保证结构稳定和原设计净空断面尺寸,处治过程中,保证施工安全。
2、变形超限处治方案
(1)临时钢支撑加固
对未施做仰拱段、已施工三台阶开挖中上台阶部分、已开挖三台阶上下台阶部分现场进行临时支撑架设。
对未施工做仰拱闭合段每榀拱架每侧加设一根Φ50,L=5米锁脚钢管;
对已施工仰拱段拱架加设扇形支撑;对已施工三台阶开挖上台阶部分利用核心土上架设支撑;对已开挖三台阶中、下台阶部分,采用扇形支撑;对台阶底部基础不实的部位采用注浆加固的形式对基础进行处理。
浆液采用水泥浆。
水灰比1:
1,注浆孔间距1.7m,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0.5~1.5MPa进行。
注浆加固后土体抗压强度不小于2MPa。
施工顺序由洞内向洞外施工。
临时支撑加固具体方案如下:
未施做仰拱段上台阶临时支撑加固方案如下所示:
上台阶施工采用环
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