CN116607975A - 浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，包括以下步骤：(1)施工准备；(2)地表处理；(3)洞内反压回填；(4)临时套拱施工；(5)超前大管棚施工；(6)侵限初支拆除；(7)上台阶初支施工；(8)临时仰拱支撑施工；(9)中下台阶初支施工；(10)仰拱及填充层施工；(11)拆除临时支撑；(12)重复步骤(6)至步骤(11)，从隧道换拱段的前后方向依次对侵限初支进行换拱施工，直至整个隧道换拱段完成换拱工作；当整个隧道换拱段的换拱施工完成后，即可拆除临时套拱；(13)进行二衬施工。采用本发明的换拱方法能够专门针对岩溶地区进行换拱，具有扰动小、效率高和支护稳定的优点，保证施工安全。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程施工技术领域，特别涉及一种浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法。
背景技术
V级围岩，岩性以碳酸盐岩为主，溶蚀裂隙发育，以涌流状或淋雨状出水。由于溶蚀裂隙和溶洞的发育，使得岩体较为破碎，围岩自稳定性较差。在连续暴雨期间，大量的雨水沿着消水洞及溶蚀裂隙流向隧道洞身附近，在隧道开挖时易发生突泥、突水现象。
浅埋暗挖隧道受持续降雨导致拱顶覆盖层内部水量逐渐趋于饱和状态，上部覆盖层自重增大导致钢拱架无法承受导致下沉。同时隧道围岩因持续降雨导致土质松软，初期支护稳定性无法得到保证，钢拱架无法承受上部压力而导致下沉。由于初支结构侵入二衬结构限界，因此要求变形侵限的初支结构拆除速度快，避免围岩裸露时间过长造成塌方等不利情况出现；在进行换拱施工时，需要保证扰动小，尽量降低对需要扩挖以***岩的扰动。换拱过程危险性高，处理方法不当极容易致使安全事故的发生，进而造成人员生命和公司财产的损失。而目前并未有专门针对岩溶地区(即水对碳酸盐岩)换拱的方法，岩溶地区换拱过程中，需要扰动小、效率高和支护稳定。因此，急需设计了一种安全性较高，既能保证初期支护稳定，又便于施工作业的浅埋隧道塌方处三台阶换拱方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，从而克服目前并未有专门针对岩溶地区换拱的方法，无法保证换拱过程中扰动小、效率高和支护稳定的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，包括以下步骤：
(1)施工准备：在隧道换拱段中，测量隧道侵限初支的断面轮廓线，绘制断面图，确定并标记换拱范围；
(2)地表处理：对隧道换拱段的地表进行勘查，并进行防渗水处理；
(3)洞内反压回填：为保证侵限初支的稳定性，在隧道换拱段的洞内进行反压回填，反压回填的土体高度高于上台阶连接钢板1000mm～1500mm；
(4)临时套拱施工：在完成洞内反压回填后，侵限初支沉降趋于稳定时，在隧道换拱段的前端施工临时套拱；
(5)超前大管棚施工：临时套拱施工完成后，开始施工超前大管棚，通过注浆提高围岩自身承载能力；施工前，为适应实际围岩的压注，先进行压注实验，以确定适宜的注浆效果、压注压力、压注流量以及压注量；施工时，从拱顶位置往两边钻孔施工，施工过程中对洞内侵限初支进行变形监测；
(6)侵限初支拆除：超前大管棚施工完成后，拆除上台阶侵限初支；在进行换拱施工时，逐榀拆除侵限初支，并逐榀进行支护安装；在进行侵限初支拆除前，先进行测量放样，确定侵限范围，并做好标记，人工手持风镐手动拆除侵限初支；侵限初支拆除后，进行测量放样，确定断面扩挖尺寸，采用人工配合小型挖掘机进行扩挖，拆除的侵限初支和扩挖的岩土及时清运；在侵限初支拆除和扩挖过程中，要注意围岩情况，若发现围岩破碎及掉块现象，立即停止施工，并用喷射混凝土封闭拆除面，最后进行径向注浆，稳固围岩；
(7)上台阶初支施工：上台阶初支根据上台阶侵限初支拆除情况进行逐榀施工，拆除一榀上台阶侵限初支的钢拱架再施工一榀上台阶初支的钢拱架；
(8)临时仰拱支撑施工：上台阶初支施工完成后，及时施工上台阶临时仰拱；
(9)中下台阶初支施工：上台阶临时仰拱施工完成后，进行中台阶反压土体的开挖；完成中台阶反压土体的开挖后，对中台阶侵限初支进行拆除，中台阶侵限初支的拆除需要交错施工，拆除一榀中台阶侵限初支的钢拱架再施工一榀中台阶初支的钢拱架，防止上台阶临时仰拱悬空；中台阶初支施工完成后及时施工中台阶临时仰拱；下台阶初支施工工艺与中台阶初支施工工艺相同，首先交错开挖下台阶反压土体，再进行下台阶侵限初支的拆除，最后施工下台阶初支；
(10)仰拱及填充层施工：在仰拱开挖时，若仰拱基底为土质地层，则需要进行承载力检测，当承载力检测不满足设计要求时，需要换填混凝土；当仰拱基底处理完成后，立即施工仰拱钢架；仰拱钢架施工完成后，喷射混凝土，形成仰拱初支，使上中下台阶初支和仰拱初支形成闭环的新初支；
(11)拆除临时支撑：当整环新初支全部施工完成后，拆除临时仰拱；临时仰拱拆除时，采用逐榀拆除的方式；
(12)重复步骤(6)至步骤(11)，从隧道换拱段的前后方向依次对侵限初支进行换拱施工，直至整个隧道换拱段完成换拱工作；当整个隧道换拱段的换拱施工完成后，即可拆除临时套拱；
(13)进行二衬施工：最后进行二衬施工。
优选地，上述技术方案中，在步骤(1)中，在确定换拱范围前，先进行中桩的放样，隧道换拱段沿纵向每隔3000mm测量放样出中桩，并标记中桩点位置，记录中桩点对应高程，确定是否有高程差；然后采用全站仪设置于中桩点上，测量隧道侵限初支断面轮廓线，测量时，由一侧仰拱面起开始采集数据，沿轮廓线每隔500mm～1000mm采集一次，并绘制断面图。
优选地，上述技术方案中，在步骤(2)中，对隧道换拱段的地表进行勘查时，测量下沉段落隧道埋深情况，用于指导洞内换拱施工；同时对隧道换拱段轮廓线范围内的地表进行观察，采用水泥砂浆封堵地表开裂的位置，并沿隧道换拱段轮廓线范围开挖临时的截水沟；若地表存在塌陷或漏斗形凹陷区域，需要将该区域回填成龟背形，并保证回填土体高出原地面至少500mm；同时对隧道换拱段的地表覆盖防水布。
优选地，上述技术方案中，在步骤(4)中，临时套拱的长度为5000mm，施工时，采用I20b工字钢作为套拱钢架；当套拱钢架的钢拱架需要接长或连接时，采用连接钢板进行连接，每榀钢拱架之间采用Φ22连接钢筋连成整体；钢拱架安装完成后，安装Φ127×4mm的导向管，导向管与钢拱架之间使用Φ16钢筋焊接，导向管安装时向上倾斜3～5°；多根导向管沿着套拱钢架的圆弧方向间隔分布，且相邻两根导向管的间距为500mm；套拱钢架与导向管安装完毕后，采用等级为C25的混凝土将套拱钢架喷射成整体。
优选地，上述技术方案中，在步骤(5)中，超前大管棚的钢管采用Φ108×6mm热轧无缝钢管，钢管上预留直径为16mm的注浆孔，注浆孔之间呈间距200mm梅花形布置；根据钢管管节长度，当钻孔深度达到单节钢管长度后，立即进行钢管安装，再继续进行钻进施工；为保证超前大管棚连接部位强度，每节钢管之间采用丝扣连接；钢管安装到位后，对钢管进行注浆，注浆结束后及时清除管内浆液，并采用M30水泥砂浆紧密充填，增强超前大管棚的刚度和强度。
优选地，上述技术方案中，在步骤(7)和步骤(9)中，上中下台阶初支均采用S5-A型衬砌类型进行支护；在进行超前支护施工时，超前支护形式采用超前长管棚+双层小导管的形式，超前小导管采用Φ42×4mm的无缝钢管，且超前小导管的长度为6000mm，相邻两个超前小导管的环形间距为40mm；锁脚钢管为Φ42×4mm的无缝钢管，锁脚钢管的长度为6000mm；超前小导管施工完成后及时注浆，在对超前小导管进行注浆前，先通过试验孔压注，调整适合现场地质情况的注浆参数，再通过压注效果评判压浆材料、压浆配比及注浆参数是否达到注浆设计要求。
优选地，上述技术方案中，在步骤(8)中，上台阶临时仰拱采用I18钢拱架，上台阶临时仰拱的钢拱架安装间距与上台阶初支的钢拱架安装间距相同；上台阶临时仰拱的钢拱架与上台阶初支的钢拱架采用Φ22钢筋进行焊接连接；上台阶临时仰拱安装完成后，及时喷射混凝土；在步骤(9)中的中台阶临时仰拱的施工工艺与上台阶临时仰拱的施工工艺相同。
优选地，上述技术方案中，在步骤(10)中，换填的混凝土等级为C15；当仰拱基底为土质地层时，仰拱一次性的开挖长度为3000mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的换拱方法能够专门针对岩溶地区进行换拱，保证围岩的稳定性；在进行换拱前，先对隧道换拱段的地表进行勘查，并进行防渗水处理，防止降雨导致地表渗水，对隧道内造成二次影响；且进行洞内回填反压，换拱前施工临时套拱和超前大管棚进行预支护，提高支护的稳定性，保证施工安全；
2.本发明的换拱方法将侵限初支分为上中下三个台阶依次进行拆除和安装，在对每个台阶初支进行施工时，拆除一榀钢拱架后，立即安装新的一榀钢拱架，换拱逐榀进行，且在拆除侵限初支时，采用人工手持风镐手动进行拆除，在扩挖时，采用人工配合小型挖掘机进行扩挖，对周围环境扰动小；且在上中台阶初支施工完成后，及时施工临时仰拱，能够提高新初支的稳定性；在下台阶初支施工完成后，施工仰拱，将新初支闭合成环，进一步提高新初支的稳定性；在换拱的过程中，侵限初支拆除与新初支安装相结合，效率高，能够避免围岩裸露时间过长，从而造成塌方等不利情况出现。
附图说明
图1是根据本发明的浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法的施工流程图。
图2是根据本发明的临时套拱的结构示意图。
图3是根据本发明的超前大管棚的结构示意图。
图4是根据本发明的S5-A衬砌类型结构示意图。
图5是根据本发明的S5-A衬砌类型的施工流程图。
图6是根据本发明的超前小导管的安装结构示意图。
图7是根据本发明的超前小导管的安装结构侧面示意图。
主要附图标记说明：
1-临时套拱，2-连接钢筋，3-套拱钢架，4-导向管，5-超前小导管，6-超前大管棚，7-锁脚钢管，8-锚杆，9-S5-A型衬砌，10-内环超前小导管，11-钢拱架，12-外环超前小导管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1至图7显示了根据本发明优选实施方式的一种浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法的结构示意图。参考图1至图7，一种浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，包括以下步骤：
(1)施工准备：在隧道换拱段中，测量隧道侵限初支的断面轮廓线，绘制断面图，确定并标记换拱范围。
(2)地表处理：对隧道换拱段的地表进行勘查，并进行防渗水处理，防止降雨导致地表渗水，对隧道内造成二次影响。
(3)洞内反压回填：为保证侵限初支的稳定性，在隧道换拱段的洞内进行反压回填，反压回填的土体高度高于上台阶连接钢板1000mm～1500mm，以提高支护的稳定性，保证施工安全。
(4)临时套拱1施工：在完成洞内反压回填后，侵限初支沉降趋于稳定时，在隧道换拱段的前端施工临时套拱1，且临时套拱1施工时，暂不开挖拱腰以下反压土体，以保证施工安全。
(5)超前大管棚6施工：临时套拱1施工完成后，开始施工超前大管棚6，通过注浆提高围岩自身承载能力，提高岩体对结构的弹性抗力，改善结构受力条件，保证施工安全。在对超前大管棚6施工前，为适应实际围岩的压注，先进行压注实验，以确定适宜的注浆效果、压注压力、压注流量以及压注量。在对超前大管棚6施工时，从拱顶位置往两边钻孔施工，施工过程中对洞内侵限初支进行变形监测。
(6)侵限初支拆除：超前大管棚6施工完成后，拆除上台阶侵限初支。在进行换拱施工时，逐榀拆除侵限初支，并逐榀进行支护安装。在进行侵限初支拆除前，先进行测量放样，确定侵限范围，并做好标记，人工手持风镐手动拆除侵限初支，剥离侵限初支钢拱架节段的喷射混凝土，拆除钢拱架节段连接钢板处的连接螺栓。在拆除喷射混凝土、钢拱架和钢筋网片时，可使用小型挖掘机配合拆除，但不得使用***拆除，防止破坏其它部位的混凝土。侵限初支拆除后，进行测量放样，确定断面扩挖尺寸，采用人工配合小型挖掘机进行扩挖，拆除的侵限初支和扩挖的岩土及时清运。在侵限初支拆除和扩挖过程中，要注意围岩情况，若发现围岩破碎及掉块现象，立即停止施工，并用喷射混凝土封闭拆除面，最后进行径向注浆，以稳固围岩，保证施工安全。
(7)上台阶初支施工：上台阶初支根据上台阶侵限初支拆除情况进行逐榀施工，拆除一榀上台阶侵限初支的钢拱架再施工一榀上台阶初支的钢拱架。即在上台阶侵限初支的钢拱架拆除后要及时安装上台阶初支的钢拱架，钢拱架安装时连接钢板要放置在坚实的基础上面，并施工锁脚锚杆，确保钢拱架的稳定。采用侵限初支拆除与新初支安装相结合，效率高，能够避免围岩裸露时间过长，从而造成塌方等不利情况出现。
(8)临时仰拱支撑施工：上台阶初支施工完成后，为保证上台阶初支的稳定性，及时施工上台阶临时仰拱，以对上台阶初支进行支护。
(9)中下台阶初支施工：上台阶临时仰拱施工完成后，进行中台阶反压土体的开挖。完成中台阶反压土体的开挖后，对中台阶侵限初支进行拆除，中台阶侵限初支的拆除需要交错施工，拆除一榀中台阶侵限初支的钢拱架再施工一榀中台阶初支的钢拱架，防止上台阶临时仰拱悬空。即在中台阶侵限初支的钢拱架拆除后，要及时安装中台阶初支的钢拱架，钢拱架安装时连接钢板要放置坚实的基础上面，并施工锁脚锚杆，确保钢拱架的稳定。中台阶初支施工完成后及时施工中台阶临时仰拱。接着进行下台阶初支的施工，下台阶初支施工工艺与中台阶初支施工工艺相同，首先交错开挖下台阶反压土体，再进行下台阶侵限初支的拆除，最后施工下台阶初支。在施工中台阶初支和下台阶初支时，将中台阶初支与上台阶初支连成一体，下台阶初支与中台阶初支连成一体。
(10)仰拱及填充层施工：在仰拱开挖时，若仰拱基底为土质地层，则需要进行承载力检测，当承载力检测不满足设计要求时，需要换填混凝土，提高仰拱基底的承载力。当仰拱基底处理完成后，立即施工仰拱钢架；仰拱钢架施工完成后，喷射混凝土，形成仰拱初支，使上中下台阶初支和仰拱初支形成闭环的新初支。
(11)拆除临时支撑：当整环新初支全部施工完成后，拆除上台阶临时仰拱和中台阶临时仰拱。临时仰拱拆除时，采用逐榀拆除的方式。且在拆除临时仰拱时，采用人工风镐凿除钢拱架之间的喷射混凝土，切除临时仰拱与初支钢拱架的临时连接部分，将临时仰拱拆除。
(12)重复步骤(6)至步骤(11)，从隧道换拱段的前后方向依次对侵限初支进行换拱施工，即施工完一环新初支，再施工另一环新初支，直至整个隧道换拱段完成换拱工作。当整个隧道换拱段的换拱施工完成后，即可拆除临时套拱1。在拆除临时套拱1时，首先凿除混凝土，再拆除钢拱架，最后切割漏出初支面的超前大管棚6的尾端钢管。凿除混凝土时严禁使用炮击，防止振动过大对新初支造成扰动，从而影响新初支的稳定性。
(13)进行二衬施工：最后进行二衬施工。
参考图1，优选地，在步骤(1)中，在确定换拱范围前，先进行中桩的放样，隧道换拱段沿纵向每隔3000mm测量放样出中桩，并标记中桩点位置，记录中桩点对应高程，以确定是否有高程差。然后采用全站仪设置于中桩点上，测量隧道侵限初支断面轮廓线。测量时，由一侧仰拱面起开始采集数据，沿轮廓线每隔500mm～1000mm采集一次，并绘制断面图。
参考图1，优选地，在步骤(2)中，对隧道换拱段的地表进行勘查时，测量下沉段落隧道埋深情况，用于指导洞内换拱施工。同时对隧道换拱段轮廓线范围内的地表进行观察，采用水泥砂浆封堵地表开裂的位置，并沿隧道换拱段轮廓线范围开挖临时的截水沟。若地表存在塌陷或漏斗形凹陷区域，需要将该区域回填成龟背形，并保证回填土体高出原地面至少500mm。同时对隧道换拱段的地表覆盖防水布，防止降雨导致地表渗水，对隧道内造成二次影响。
参考图1和图2，优选地，在步骤(4)中，临时套拱1的长度为5000mm，施工时，采用I20b工字钢作为套拱钢架3。当套拱钢架3的钢拱架需要接长或连接时，采用连接钢板进行连接，每榀钢拱架之间采用Φ22连接钢筋2连成整体。钢拱架安装完成后，安装Φ127×4mm的导向管4，导向管4与钢拱架之间使用Φ16钢筋焊接，导向管4安装时向上倾斜3～5°。多根导向管4沿着套拱钢架3的圆弧方向间隔分布，且相邻两根导向管4的间距为500mm。套拱钢架3与导向管4安装完毕后，采用等级为C25的混凝土将套拱钢架3喷射成整体。
参考图1和图3，优选地，在步骤(5)中，超前大管棚6的钢管采用Φ108×6mm热轧无缝钢管，钢管上预留直径为16mm的注浆孔，注浆孔之间呈间距200mm梅花形布置。根据钢管管节长度，当钻孔深度达到单节钢管长度后，立即进行钢管安装，再继续进行钻进施工。为保证超前大管棚6连接部位强度，每节钢管之间采用丝扣连接。钢管安装到位后，对钢管进行注浆，注浆结束后及时清除管内浆液，并采用M30水泥砂浆紧密充填，增强超前大管棚6的刚度和强度。
参考图4至图7，优选地，在步骤(7)和步骤(9)中，上中下台阶初支均采用S5-A型衬砌9类型进行支护，S5-A型衬砌9的施工流程包括：超前支护施工-开挖面初喷混凝土-锚杆8施工-钢筋网施工-钢拱架11安装-锁脚钢管7施工-复喷混凝土。在进行超前支护施工时，超前支护形式采用超前长管棚+双层小导管的形式，双层小导管包括内环超前小导管10和外环超前小导管12，内环超前小导管10和外环超前小导管12均包括多个间隔分布的超前小导管5，超前小导管5采用Φ42×4mm的无缝钢管，且超前小导管5的长度为6000mm，相邻两个超前小导管5的环形间距为40mm。锁脚钢管7为Φ42×4mm的无缝钢管，锁脚钢管7的长度为6000mm。超前小导管5施工完成后及时注浆，在对超前小导管进行注浆前，先通过试验孔压注，调整适合现场地质情况的注浆参数，再通过压注效果评判压浆材料、压浆配比及注浆参数是否达到注浆设计要求。
参考图1，优选地，在步骤(8)中，上台阶临时仰拱采用I18钢拱架，上台阶临时仰拱的钢拱架安装间距与上台阶初支的钢拱架安装间距相同。上台阶临时仰拱的钢拱架与上台阶初支的钢拱架采用Φ22钢筋进行焊接连接，且临时仰拱的每榀钢拱架之间使用Φ22钢筋进行焊接连接。上台阶临时仰拱安装完成后，及时喷射混凝土。在步骤(9)中的中台阶临时仰拱的施工工艺与上台阶临时仰拱的施工工艺相同。
参考图1，优选地，在步骤(10)中，换填的混凝土等级为C15。为保证施工安全，当仰拱基底为土质地层时，仰拱一次性的开挖长度为3000mm。
采用本发明的换拱方法能够专门针对岩溶地区进行换拱，提高支护的稳定性，保证围岩的稳定性，从而保证施工安全，对周围环境扰动小；在换拱过程中，侵限初支拆除与新初支安装相结合，效率高，能够避免围岩裸露时间过长，从而造成塌方等不利情况出现。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (8)
1.一种浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)施工准备：在隧道换拱段中，测量隧道侵限初支的断面轮廓线，绘制断面图，确定并标记换拱范围；
(2)地表处理：对隧道换拱段的地表进行勘查，并进行防渗水处理；
(3)洞内反压回填：为保证侵限初支的稳定性，在隧道换拱段的洞内进行反压回填，反压回填的土体高度高于上台阶连接钢板1000mm～1500mm；
(4)临时套拱施工：在完成洞内反压回填后，侵限初支沉降趋于稳定时，在隧道换拱段的前端施工临时套拱；
(5)超前大管棚施工：临时套拱施工完成后，开始施工超前大管棚，通过注浆提高围岩自身承载能力；施工前，为适应实际围岩的压注，先进行压注实验，以确定适宜的注浆效果、压注压力、压注流量以及压注量；施工时，从拱顶位置往两边钻孔施工，施工过程中对洞内侵限初支进行变形监测；
(6)侵限初支拆除：超前大管棚施工完成后，拆除上台阶侵限初支；在进行换拱施工时，逐榀拆除侵限初支，并逐榀进行支护安装；在进行侵限初支拆除前，先进行测量放样，确定侵限范围，并做好标记，人工手持风镐手动拆除侵限初支；侵限初支拆除后，进行测量放样，确定断面扩挖尺寸，采用人工配合小型挖掘机进行扩挖，拆除的侵限初支和扩挖的岩土及时清运；在侵限初支拆除和扩挖过程中，要注意围岩情况，若发现围岩破碎及掉块现象，立即停止施工，并用喷射混凝土封闭拆除面，最后进行径向注浆，稳固围岩；
(7)上台阶初支施工：上台阶初支根据上台阶侵限初支拆除情况进行逐榀施工，拆除一榀上台阶侵限初支的钢拱架再施工一榀上台阶初支的钢拱架；
(8)临时仰拱支撑施工：上台阶初支施工完成后，及时施工上台阶临时仰拱；
(9)中下台阶初支施工：上台阶临时仰拱施工完成后，进行中台阶反压土体的开挖；完成中台阶反压土体的开挖后，对中台阶侵限初支进行拆除，中台阶侵限初支的拆除需要交错施工，拆除一榀中台阶侵限初支的钢拱架再施工一榀中台阶初支的钢拱架，防止上台阶临时仰拱悬空；中台阶初支施工完成后及时施工中台阶临时仰拱；下台阶初支施工工艺与中台阶初支施工工艺相同，首先交错开挖下台阶反压土体，再进行下台阶侵限初支的拆除，最后施工下台阶初支；
(10)仰拱及填充层施工：在仰拱开挖时，若仰拱基底为土质地层，则需要进行承载力检测，当承载力检测不满足设计要求时，需要换填混凝土；当仰拱基底处理完成后，立即施工仰拱钢架；仰拱钢架施工完成后，喷射混凝土，形成仰拱初支，使上中下台阶初支和仰拱初支形成闭环的新初支；
(11)拆除临时支撑：当整环新初支全部施工完成后，拆除临时仰拱；临时仰拱拆除时，采用逐榀拆除的方式；
(12)重复步骤(6)至步骤(11)，从隧道换拱段的前后方向依次对侵限初支进行换拱施工，直至整个隧道换拱段完成换拱工作；当整个隧道换拱段的换拱施工完成后，即可拆除临时套拱；
(13)进行二衬施工：最后进行二衬施工。
2.根据权利要求1所述的浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，其特征在于，在步骤(1)中，在确定换拱范围前，先进行中桩的放样，隧道换拱段沿纵向每隔3000mm测量放样出中桩，并标记中桩点位置，记录中桩点对应高程，确定是否有高程差；然后采用全站仪设置于中桩点上，测量隧道侵限初支断面轮廓线，测量时，由一侧仰拱面起开始采集数据，沿轮廓线每隔500mm～1000mm采集一次，并绘制断面图。
3.根据权利要求1所述的浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，其特征在于，在步骤(2)中，对隧道换拱段的地表进行勘查时，测量下沉段落隧道埋深情况，用于指导洞内换拱施工；同时对隧道换拱段轮廓线范围内的地表进行观察，采用水泥砂浆封堵地表开裂的位置，并沿隧道换拱段轮廓线范围开挖临时的截水沟；若地表存在塌陷或漏斗形凹陷区域，需要将该区域回填成龟背形，并保证回填土体高出原地面至少500mm；同时对隧道换拱段的地表覆盖防水布。
4.根据权利要求1所述的浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，其特征在于，在步骤(4)中，临时套拱的长度为5000mm，施工时，采用I20b工字钢作为套拱钢架；当套拱钢架的钢拱架需要接长或连接时，采用连接钢板进行连接，每榀钢拱架之间采用Φ22连接钢筋连成整体；钢拱架安装完成后，安装Φ127×4mm的导向管，导向管与钢拱架之间使用Φ16钢筋焊接，导向管安装时向上倾斜3～5°；多根导向管沿着套拱钢架的圆弧方向间隔分布，且相邻两根导向管的间距为500mm；套拱钢架与导向管安装完毕后，采用等级为C25的混凝土将套拱钢架喷射成整体。
5.根据权利要求1所述的浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，其特征在于，在步骤(5)中，超前大管棚的钢管采用Φ108×6mm热轧无缝钢管，钢管上预留直径为16mm的注浆孔，注浆孔之间呈间距200mm梅花形布置；根据钢管管节长度，当钻孔深度达到单节钢管长度后，立即进行钢管安装，再继续进行钻进施工；为保证超前大管棚连接部位强度，每节钢管之间采用丝扣连接；钢管安装到位后，对钢管进行注浆，注浆结束后及时清除管内浆液，并采用M30水泥砂浆紧密充填，增强超前大管棚的刚度和强度。
6.根据权利要求1所述的浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，其特征在于，在步骤(7)和步骤(9)中，上中下台阶初支均采用S5-A型衬砌类型进行支护；在进行超前支护施工时，超前支护形式采用超前长管棚+双层小导管的形式，超前小导管采用Φ42×4mm的无缝钢管，且超前小导管的长度为6000mm，相邻两个超前小导管的环形间距为40mm；锁脚钢管为Φ42×4mm的无缝钢管，锁脚钢管的长度为6000mm；超前小导管施工完成后及时注浆，在对超前小导管进行注浆前，先通过试验孔压注，调整适合现场地质情况的注浆参数，再通过压注效果评判压浆材料、压浆配比及注浆参数是否达到注浆设计要求。
7.根据权利要求1所述的浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，其特征在于，在步骤(8)中，上台阶临时仰拱采用I18钢拱架，上台阶临时仰拱的钢拱架安装间距与上台阶初支的钢拱架安装间距相同；上台阶临时仰拱的钢拱架与上台阶初支的钢拱架采用Φ22钢筋进行焊接连接；上台阶临时仰拱安装完成后，及时喷射混凝土；在步骤(9)中的中台阶临时仰拱的施工工艺与上台阶临时仰拱的施工工艺相同。
8.根据权利要求1所述的浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法，其特征在于，在步骤(10)中，换填的混凝土等级为C15；当仰拱基底为土质地层时，仰拱一次性的开挖长度为3000mm。
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Cited By (1)
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2023
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Cited By (2)
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| CN117231248A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-15 | 北京交通大学 | 一种隧道衬砌破坏后拆换方法 |
| CN117231248B (zh) * | 2023-11-14 | 2024-01-26 | 北京交通大学 | 一种隧道衬砌破坏后拆换方法 |
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