隧道初支换拱处理方案
隧道开挖过程中,岩体受力结构产生改变,引起隧道四周围岩应力进行重新分布,如果初期支护所提供的抗力无法满足重新分布后的应力,会出现初支沉降速度加快,更严重会引起初支变形甚至出现塌方现象。初支变形往往出现在围岩较差的浅埋段,以及深埋隧道的软弱围岩段。初支变形过大,已侵入限界,必须对初支拱架进行更换作业。本文重点讲述隧道初支变形严重引起侵限,对侵界初支进行换拱作业。以下为隧道初支侵限换拱处理方法。
1. 隧道浅埋段初支变形容易造成地表开裂、下沉,甚至出现塌坑。首先在地表下沉四周挖排水沟,防止地表水汇集到裂缝或塌坑里。同时对地表下沉裂缝人工填满夯实,并在回填后的塌腔表面施工15cm厚度的C20混凝土。
隧道口浅埋地段
隧道浅理段地表处理
2. 隧道深埋软弱围岩段的初支变形,地表一般不会出开裂下沉,若地表上有沟槽须将沟槽的水引排,防止水往下渗掌子面,加剧变形引起塌方。
如隧道初支变形出现范围在掌子面附近,首先对隧道内及地表进行观测确认,确认滑塌已稳定,确保施工安全后方可进行施工处理。施工时,必须安排专职安全员进行巡视观测,随时注意拱顶是否稳定存在掉块、滑塌等现象,一旦发现。立即通知现场暂停施工,将人员、机械设备等撤离掌子面。
掌子面回填反压前
掌子面回填反压后
若隧道初支变形范围较大,远离掌子面,采用回填土反压仍达不到应力平衡状态,再采用回填反压工程量较大,则采用初支内套拱加固。套拱加固速度要快,且从初支未变形段向变形段套衬,作业人员始终在已加套衬初支下方作业,防止变形的初支突然塌坍伤及人员。
隧道初支变形套拱加固顺序
为了控制隧道初支变形范围,防止变形进一步扩大,在已变形初支与未变形初支交汇处,对未变形的初支用套拱进行加固,防止变形扩大,用拱加固初支叫锁尾。
锁尾与套拱加固的区别:锁尾立于未变形拱架下方,防止初支变形扩大;套拱加固立于已变形初支下方,防止初支进一步变形甚至塌坍。
上图标注两榀拱架对未变形初支进行锁尾
1. 隧道初支变形位于浅埋段,对隧顶地表进行加固处理。将地表按1m间距梅花型布设42mm小导管进行注浆,每个孔的深度计算准确,孔底离隧道弧形周边1m距离。
浅埋段地表布孔
浅埋段地表成孔
2. 隧道深埋软弱围岩初支变形无法从地表孔注浆,或者从地表打孔注浆的代价很大,时间周期很长。因此不采用地表注浆加固方法,而是采用洞内初支径向注浆固结周边围岩。
径向小导管布设图
径向小导管施作
1. 隧道初支变更在掌子面附近,由于有回填土反压及地表注浆固结,在监控量测数据合理范围变化内,开始对变形侵限的初支进行一榀一榀更换。更换前要施工超前小导管,将要更换拱架背后的围岩采超前小导管挑住,然后一榀一榀更换。
拆换变形侵限初支
2. 隧道初支变形远离掌子面,初支变形的范围比较大,且在套用加固作用下,并进行了径向注浆固结。拆除一榀套拱拱架,再拆除一榀变形的初支进行更换,同样结合超前小导管施工。
隧道初支变更侵限换拱前(地表注浆固结稳定)
隧道初支变更侵限换拱后
隧道初支更换时必须预留足够的沉降量,初支更换后,仰拱必须及时闭合成环,防止初支再次下沉引起二次换拱。
若隧道浅埋段通过地表注浆能有效地固结,洞内初支不再发生沉降,则可以先将仰拱闭合成环后,再更换变形侵限的初支,这样施工的好处是避免二次换拱。
1. 深埋隧道软弱围岩初支变形,必采用套拱加固后再进行浆,严禁没有加固进行注浆作业。初支变形是因为抵挡不住围岩应力,若再对围岩进行注浆,浆液在初凝前的作用是软化围岩,加速初支变形,甚至出现塌方、关门的严重事件。
2. 隧道变形的初支通过固结后稳定才能换拱作业,严禁在初支不稳定情况下换拱作业。同时必须拆一榀换一榀,严禁一次多榀更换。
3. 换拱前,尽量采用人工或机械破除变形初支,严禁采用炮破作业拆除变形拱架。
4. 围岩固结稳定后,若采用先闭合仰拱后更换变形初支的工法,一定要加强监控量测频次。每次控制开挖榀数,且仰拱闭合速度必须快。
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知识点:隧道初支换拱处理方案