CN111456756A - 一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法 - Google Patents
一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111456756A CN111456756A CN202010280207.4A CN202010280207A CN111456756A CN 111456756 A CN111456756 A CN 111456756A CN 202010280207 A CN202010280207 A CN 202010280207A CN 111456756 A CN111456756 A CN 111456756A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- arch
- steel
- tunnel
- construction
- changing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 180
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 180
- 230000009545 invasion Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 48
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 28
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 12
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003487 anti-permeability effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 2
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/003—Linings or provisions thereon, specially adapted for traffic tunnels, e.g. with built-in cleaning devices
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/006—Lining anchored in the rock
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/04—Lining with building materials
- E21D11/10—Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/14—Lining predominantly with metal
- E21D11/15—Plate linings; Laggings, i.e. linings designed for holding back formation material or for transmitting the load to main supporting members
- E21D11/152—Laggings made of grids or nettings
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
- E21D11/14—Lining predominantly with metal
- E21D11/18—Arch members ; Network made of arch members ; Ring elements; Polygon elements; Polygon elements inside arches
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/003—Arrangement of measuring or indicating devices for use during driving of tunnels, e.g. for guiding machines
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/04—Driving tunnels or galleries through loose materials; Apparatus therefor not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
本发明提出了一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，包括换拱施工准备、临时措施、土体加固、初期支护钢拱架预加固和换拱施工五个步骤。该施工方法不需要额外增加专门的衬砌施工台架，基于防水板台车开展作业，有利于快速施工，减少循环作业时间。将土体加固和钢拱架预加固纳入施工工序中，能够保证作业人员安全，有效避免拱架拆除过程中土体掉块或塌方的危险，同时保证了隧道围岩体的自身承载力、整体性和防水抗渗性能。通过采用本发明的换拱施工方法进行施工，可以有效解决湿陷性黄土隧道拱顶沉降、周边收敛等地质问题，防止围岩出现大变形造成二衬开裂、侵限等隧道质量问题，有效节省施工费用和工期。
Description
技术领域
本发明属于隧道工程施工领域，具体涉及一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法。
背景技术
湿陷性黄土是一种结构疏松、土质均匀、具有自重湿陷性特征的土体。作为特殊土质的一种，广泛分布于我国西北部。国道310南移新建工程段地坑院隧道位于三门峡市陕州区，处于湿陷性黄土地层中。
由于湿陷性黄土的特殊性质，隧道所处的地质环境复杂，围岩稳定性差，隧道施工中存在沉降量难以控制、初期支护变形、围岩收敛过大造成二衬侵限及纵向裂缝等工程问题，严重影响隧道施工和结构安全，以及后期运营稳定性。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，以解决一次性初期支护无法有效阻止湿陷性黄土隧道围岩大变形行为。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，包括以下步骤：
(1)换拱施工准备：换拱前布设好拱顶及收敛监测点，严密注意隧道内的变形情况，并对换拱段落进行初支断面检查并放样，确定初支侵限部位以及侵限情况并标注于相应部位；
(2)临时措施，根据隧道断面是否封闭成环分别采取下列措施：
a未封闭成环段：暂停掌子面施工并封闭掌子面，增加临时仰拱封闭成环，所述临时仰拱沿隧道纵向间隔设置；
b封闭成环段：架设临时支撑，所述临时支撑包括沿隧道纵向间隔设置的多个临时斜撑，临时斜撑的一端支撑在仰拱回填面，临时斜撑的另一端与初期支护钢拱架固接；
(3)土体加固：对换拱部位初期支护背后的隧道轮廓线外的土体进行注浆加固；
(4)初期支护钢拱架预加固：通过断面扫描，对侵限位置进行标注，找出侵限的初期支护钢拱架位置，对于未侵限部分在待切割处打设锁脚锚管，并向锁脚锚管内注浆加固；
(5)换拱施工，根据拱部和侧墙的侵限情况分别采取下列措施：
a拱部和侧墙均侵限的段落：沿隧道纵向采取间隔换拱施工，换拱完毕后及时封闭成环，成环后进行下一段钢拱架的换拱；
b仅侧墙侵限的段落：待前后段二衬施作完成后，再沿隧道纵向采用间隔换拱施工，换拱完毕后及时封闭成环，成环后进行下一段钢拱架的换拱。
本发明的换拱施工方法主要应用于围岩介质为湿陷性黄土的公路隧道中，在换拱施工前，进行土体加固和初期支护钢拱架预加固，能够保证作业人员安全，有效避免钢拱架拆除过程中土体掉块或塌方的危险，同时保证隧道围岩体的自身承载力、整体性和防水抗渗性能；而且采用对原钢拱架进行预加固处理的方式，能够有效节省施工费用。该发明能够有效解决拱顶沉降、大变形收敛等造成二次衬砌开裂等问题，为隧道施工和运营安全和维护提供保障。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(5)a中，采用自上而下的方式换拱，每次换拱为一榀钢拱架间距；
当从未侵限段向侵限段拆除时，直接凿除一榀钢拱架距离，然后安装新的钢拱架，再挂网、喷射混凝土至设计厚度；
当从侵限段开始拆除时，先凿除二榀钢拱架间距中间的初支混凝土和钢筋网，在凿除两榀钢拱架之间先安装二榀工字钢，再挂网、喷射混凝土至设计厚度。
上述技术方案中，对于拱部和侧墙均侵限的段落时，针对从未侵限段向侵限段拆除、从侵限段开始拆除采取不同的措施。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(5)b中，通过断面扫描，标注出侵限范围，在未侵限段钢拱架上设置锁脚锚管，并向锁脚锚管内注浆，然后再进行换拱施工。设置锁脚锚管可以防止拱脚收缩和掉拱，提高隧道施工作业的安全性。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(5)b中，每次换拱长度为一榀钢拱架；
当从未侵限段向侵限段拆除时，直接凿除一榀钢拱架距离，然后凿出钢拱架，在该钢拱架加设锁脚锚管处进行切割并及时安装新的钢拱架，再挂网、喷射混凝土至设计厚度；
当从侵限段拆除时，采取拆除一榀钢拱架间距，拆除两榀钢拱架，然后一根一根进行切割钢拱架并及时安装新的钢拱架，再挂网、喷射混凝土至设计厚度。
上述技术方案中，对于仅侧墙侵限的段落时，针对从未侵限段向侵限段拆除、从侵限段开始拆除采取不同的措施。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(5)a和(5)b中，换拱后，新的钢拱架之间在拱顶、拱脚处再增加纵向连接，纵向连接采用工字钢。增加纵向连接，可以提高钢拱架的稳定及刚度。
在本发明的另一种优选实施方式中，在步骤(5)a中，换拱后，在钢拱架上、中台阶锁脚处均设置锁脚锚管锁脚，并向锁脚锚管内注浆；
和/或换拱后，在拱部120°范围内施打密排小导管，并向小导管内注浆。
设置锁脚锚管可以防止拱脚收缩和掉拱，施打密排小导管可防止拱顶坍塌，由此提高隧道施工作业的安全性。
在本发明的另一种优选实施方式中，在步骤(2)a中，所述临时仰间距同初期支护钢拱架；在步骤(2)b中，所述临时斜撑间距同初期支护钢拱架。
在本发明的另一种优选实施方式中，在步骤(2)a中，临时仰拱开挖以后采用钢架封闭成环，然后采用混凝土进行喷射；钢架之间采用钢筋纵向连接，前后钢筋交错布置。纵向连接钢筋可保证临时仰拱水平支撑的整体性。
在本发明的另一种优选实施方式中，在步骤(3)中，注浆加固的具体措施为：采用钻机钻出与隧道倾斜设置的若干注浆孔，然后向注浆孔内打入注浆花管。
在本发明的另一种优选实施方式中，在步骤(5)a中，隧道拱部的换拱过程如下：
第一步：通过断面扫描确定初期支护钢拱架的侵限范围；
第二步：凿除侵限初支混凝土，钢拱架待切割处需多凿除50-60cm的初支混凝土；
第三步：自上而下沿隧道纵向分段进形切割钢拱架，量好待切割钢拱架内弦线沿钢拱架半径方向切割；
第四步：按V级围岩钢架设计要求做好新的钢拱架，计算好下料长度，沿半径方向裁制；
第五步：把新的钢拱架运至作业平台上拼装，就位调整后定位；
第六步：安装新的钢拱架，换拱施工接头设置在原接头处；
第七步：挂网、喷射混凝土，混凝土覆盖第二步中多凿除的50-60cm范围。
上述技术方案中，钢拱架切割处的承载力较弱，在钢拱架切割处多凿除 50-60cm的初支混凝土，凿除空间大，在切割处喷混凝土时能喷厚些，包证切割处的承载强度。
相比现有技术，本发明的有益效果：
1)通过采用上述换拱施工方法进行换拱施工，可有效解决湿陷性黄土隧道拱顶沉降、周边收敛等地质问题，防止围岩出现大变形造成二衬开裂、侵限等隧道质量问题，有效节省施工费用和工期。
2)将土体加固和初期支护钢拱架预加固纳入施工工序中，能够保证作业人员安全，有效避免钢拱架拆除过程中土体掉块或塌方的危险，同时保证了隧道围岩体的自身承载力、整体性和防水抗渗性能。
3)该换拱施工方法不需要额外增加专门的加固衬砌施工台架，而是基于防水板台车开展作业，有利于快速施工，减少循环作业时间。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例中的换拱段隧道横断面示意图。
图2是本发明实施例中的密排小导管的布置示意图。
图3是本发明实施例中的拱架凿除示意图。
图4是本发明实施例中的钢拱架下料示意图。
说明书附图中的附图标记包括：拱部10、侧墙20、临时仰拱30、第一锁脚锚管41、第二锁脚锚管42、小导管50、侵限范围A、多凿除范围B、凿除范围C、符合净空要求部分D、切割钢拱架部分E、不侵限钢拱架部分F、切割钢架内弦长d。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，隧道施工断面及结构分布如图1所示，在本发明的一种优选实施方式中，该换拱施工方法包括换拱施工准备、临时措施、土体加固、初期支护钢拱架预加固和换拱施工五个步骤，具体步骤如下：
(1)换拱施工准备：换拱前布设好拱顶及收敛监测点，严密注意隧道内的变形情况，当监测数据发生突变时，表明围岩收敛变形出现大幅度变化，则稳定性出现问题。对换拱段落进行初支断面检查并放样，确定初支侵限部位以及侵限情况并标注于相应部位；具体可以先通过肉眼观察初支断面是否有明显的沉降变形，然后用全站仪进行断面检测具体的变形量。
在换拱段布设φ800*14mm的逃生管道，逃生管道固定在边墙墙角，沿隧道纵向敷设，逃生管道的另一管口延伸至施作二衬内不少于10m，并备好紧急物资。
(2)临时措施，根据隧道断面是否封闭成环分别采取下列措施：
a未封闭成环段：暂停掌子面施工并用C25砼喷射5cm厚以封闭掌子面，如图1所示，再增加临时仰拱30使隧道断面封闭成环，临时仰拱30沿隧道纵向间隔设置，优选临时仰拱30设置间距同初期支护钢拱架。设置临时仰拱30 以及时使隧道上部断面封闭成环，提高结构的承载力。
临时仰拱30开挖以后采用钢架与隧道上部断面进行封闭成环，钢架由 I20a工字钢制成，然后在钢架上喷射C25混凝土凝固，混凝土厚度为30cm。为保证水平支撑的整体性，临时仰拱30的钢架间采用φ16钢筋纵向连接，间距1m，前后交错布置。
b封闭成环段：架设临时支撑，临时支撑包括沿隧道纵向间隔设置的多个临时斜撑，临时斜撑采用I20a工字钢制成，临时斜撑的一端支撑在仰拱回填面，临时斜撑的另一端与初期支护钢拱架固接。
优选地，临时斜撑间距同初期支护钢拱架，临时斜撑的倾斜角度为45°。具体地，仰拱回填预先凿成凹面2-3cm，临时斜撑的一端落在凹坑内再进行膨胀螺丝连接，临时斜撑的另一端与凿处露出的钢拱架焊接连接成一个整体。
(3)土体加固：对换拱部位初期支护背后的隧道轮廓线外的土体进行注浆加固，比如加固范围为隧道轮廓线外5m。注浆加固的具体措施为：采用钻机钻出与隧道倾斜设置的若干注浆孔，然后向注浆孔内打入注浆花管。
在本实施方式中，可采用风钻钻出与隧道呈60度角的注浆孔，然后在注浆孔中打入φ42*4注浆花管，注浆花管长4.5m，环向间距1.5m，纵向间距1.0m，呈梅花形布置。注浆液可采用水泥+水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃的体积比为 1:0.8，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃模数2.6，浓度35-40Be，注浆压力控制在0.8-1.5MPa，采用纯压式灌浆。
(4)初期支护钢拱架预加固：通过断面扫描，对侵限位置进行标注，找出侵限的初期支护钢拱架位置，对于未侵限部分在钢拱架待切割处打设锁脚锚管，如图1所示，标记为第一锁脚锚管41，并向第一锁脚锚管41内注浆加固。
在本实施方式中，可向第一锁脚锚管41中注入1:1的水泥浆，水泥为 P.042.5水泥，注浆压力小于1.0MPa。实际中，可在待切割处打设两根φ42*4 的第一锁脚锚管41，第一锁脚锚管41长度为4m，其与水平线夹角为30-45°之间，两根第一锁脚锚管41在待切割处一上一下设置。
(5)换拱施工，根据拱部10和侧墙20的侵限情况分别采取下列措施：
a拱部10和侧墙20均侵限的段落：沿隧道纵向采取间隔换拱施工，换拱完毕后及时封闭成环，成环后进行下一段钢拱架的换拱。具体为，采用自上而下的方式换拱，换拱间隔距离不得小于5m，每次换拱为一榀钢拱架间距。
当从未侵限段向侵限段拆除时，直接凿除一榀钢拱架距离，然后安装新的钢拱架，首次钢拱架间距距离为40cm，安装在侵限段拱架的一侧，然后再挂网、喷射混凝土至设计厚度。
当从侵限段开始拆除时，先用风镐凿除二榀钢拱架间距中间的初支混凝土和钢筋网，在凿除两榀钢拱架之间先安装二榀工字钢，再挂网、喷射混凝土至设计厚度。
换拱施工时，在拱部10和侧墙20均侵限的段落，由于此种情形下侵限较多，为防止再次侵限，凿除时采取加大预留量，预留量按40cm考虑。
为保证新换的钢拱架的稳定及刚度，换拱后，钢拱架之间在拱顶、拱脚处再增加纵向连接，纵向连接采用I20a工字钢。换拱后，钢拱架上、中台阶锁脚处各采用两根φ42x4mm锁脚锚管锁脚，如图1所示，标记为第二锁脚锚管 42，也向第二锁脚锚管42内注浆加固，注入1:1的水泥浆，第二锁脚锚管42 长度4m，其与水平线夹角也在30-45°之间。
当初期支护变形严重时，为防止拱顶坍塌，如图1所示，换拱后，在拱部 10的120°范围内施打密排小导管50并向密排小导管50内进行注浆，注入 1:1的水泥浆，如图2所示，小导管50采用φ42x4mm钢花管，长度L为4.5m，环向间距30cm，搭接长度L1不小于3m，优选小导管与隧道长度方向的夹角a 为20-30°之间。
拱部10和侧墙20均侵限的段落换拱施工时，换拱封闭成环后方可进行下一榀的拆除，每次换拱为一榀钢架间距，禁止相邻多榀钢拱架同时切割，造成临空面过大。对于中间换拱完成后，如拱顶变形量超过预警值，需增加临时支撑。换拱完毕后及时封闭成环，当一次换拱长度大于5m时，需架设栈桥；开挖仰拱部位时，每次循环开挖进尺不大于3m，开挖完成及时施作仰拱部位初期支护并封闭成环，成环后方可进行下一段拱架的换拱。
b仅侧墙20侵限的段落：待前后段二衬施作完成后，再沿隧道纵向采用间隔换拱施工，换拱间隔距离不得小于5m，每次换拱长度为一榀拱架，换拱完毕后及时封闭成环，成环后进行下一段钢拱架的换拱。二衬施作完成后，通过断面扫描，标注出侵限范围，在未侵限段钢拱架上设置四根φ42x4mm锁脚锚管，锁脚锚管长度为4m，并向锁脚锚管内注浆，然后方可进行换拱。
当从未侵限段向侵限段拆除时，直接凿除一榀钢拱架距离，然后凿出钢拱架，在该钢拱架加设锁脚锚管处进行切割并及时安装新的钢拱架，再挂网、喷射混凝土至设计厚度。
当从侵限段拆除时，采取拆除一榀钢拱架间距，拆除两榀钢拱架，然后一根一根进行切割钢拱架并及时安装新的钢拱架，再挂网、喷射混凝土至设计厚度。
禁止相邻多榀拱架同时进行切割，造成临空面过大，砼拆除采用风稿凿除，凿除时预留变形量按20cm考虑,凿到位后及时架设钢拱架，纵向连接筋，然后再挂网、喷射混凝土至设计厚度，封闭成环后方可进行拆除下一环。
本实施例以隧道拱部的换拱过程为例说明换拱流程，具体如下：
第一步：通过断面扫描确定初期支护钢拱架的侵限范围，如图3所示，标出侵限范围A和符合净空要求部分D；
第二步：用风镐凿除拱部侵限初支混凝土，在钢拱架待切割处需多凿除 50-60cm的初支混凝土。具体如图3所示，初支混凝土的侵限范围为A，实际初支混凝土的凿除范围为C，在钢拱架切割处多凿除50-60cm的初支混凝土部分为B。
第三步：自上而下沿隧道纵向分段进形切割钢拱架，量好待切割钢拱架内弦线沿钢拱架半径方向切割。具体如图4所示，切除侵限范围A中的切割钢拱架部分E，量好切割钢架内弦长d并沿钢拱架半径方向切割；需指出的是，在第二步中，多凿除初支混凝土后露出的不侵限钢拱架部分F不需切除。
第四步：先按V级围岩钢架设计要求做好新的钢拱架，新的钢拱架采用 I20a工字钢制成，计算好下料长度，沿半径方向裁制，并备好新的钢拱架与原钢拱架相连的连接钢板；
第五步：把新的钢拱架运至作业平台上拼装，就位调整后定位；
第六步：安装新的钢拱架，新钢拱架和旧钢拱架之间可采用连接钢板进行连接，换拱施工接头设置在原接头处，如有困难，采取换上的新钢拱架与原钢拱架进行对接焊好后再分别与工字腹板和翼板上贴板加强焊接；
第七步：挂网、喷射混凝土，混凝土覆盖第二步中多凿除的50-60cm范围，即图3中的多凿除范围B。换拱施工时，换拱区域喷射混凝土前应预埋短钢筋用于标识喷射混凝土厚度，换拱区域喷射的混凝土应和未换拱区域的混凝土平顺连接，不能有新的欠挖出现。每榀钢架凿除、换钢架、喷射混凝土成环后，方可进行下一榀拱架处理工作。
同理，侧墙的换拱施工方式与上述拱部换拱的方式相同，在此不赘述。
本发明的换拱施工方法，采用防水板台车作为施工平台，施工空间大，有利于人员作业。通过初支换拱施工，施工人员在有效保护下开展作业，避免围岩掉块或塌方的事故；能够有效解决拱顶沉降、大变形收敛等造成二次衬砌开裂等问题，为隧道施工和运营安全和维护提供了保障。
在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)换拱施工准备：换拱前布设好拱顶及收敛监测点，严密注意隧道内的变形情况，并对换拱段落进行初支断面检查并放样，确定初支侵限部位以及侵限情况并标注于相应部位；
(2)临时措施，根据隧道断面是否封闭成环分别采取下列措施：
a未封闭成环段：暂停掌子面施工并封闭掌子面，增加临时仰拱封闭成环，所述临时仰拱沿隧道纵向间隔设置；
b封闭成环段：架设临时支撑，所述临时支撑包括沿隧道纵向间隔设置的多个临时斜撑，临时斜撑的一端支撑在仰拱回填面，临时斜撑的另一端与初期支护钢拱架固接；
(3)土体加固：对换拱部位初期支护背后的隧道轮廓线外的土体进行注浆加固；
(4)初期支护钢拱架预加固：通过断面扫描，对侵限位置进行标注，找出侵限的初期支护钢拱架位置，对于未侵限部分在待切割处打设锁脚锚管，并向锁脚锚管内注浆加固；
(5)换拱施工，根据拱部和侧墙的侵限情况分别采取下列措施：
a拱部和侧墙均侵限的段落：沿隧道纵向采取间隔换拱施工，换拱完毕后及时封闭成环，成环后进行下一段钢拱架的换拱；
b仅侧墙侵限的段落：待前后段二衬施作完成后，再沿隧道纵向采用间隔换拱施工，换拱完毕后及时封闭成环，成环后进行下一段钢拱架的换拱。
2.如权利要求1所述的一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于，在步骤(5)a中，采用自上而下的方式换拱，每次换拱为一榀钢拱架间距；
当从未侵限段向侵限段拆除时，直接凿除一榀钢拱架距离，然后安装新的钢拱架，再挂网、喷射混凝土至设计厚度；
当从侵限段开始拆除时，先凿除二榀钢拱架间距中间的初支混凝土和钢筋网，在凿除两榀钢拱架之间先安装二榀工字钢，再挂网、喷射混凝土至设计厚度。
3.如权利要求2所述的一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于，在步骤(5)b中，通过断面扫描，标注出侵限范围，在未侵限段钢拱架上设置锁脚锚管，并向锁脚锚管内注浆，然后再进行换拱施工。
4.如权利要求3所述的一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于,在步骤(5)b中，每次换拱长度为一榀钢拱架；
当从未侵限段向侵限段拆除时，直接凿除一榀钢拱架距离，然后凿出钢拱架，在该钢拱架加设锁脚锚管处进行切割并及时安装新的钢拱架，再挂网、喷射混凝土至设计厚度；
当从侵限段拆除时，采取拆除一榀钢拱架间距，拆除两榀钢拱架，然后一根一根进行切割钢拱架并及时安装新的钢拱架，再挂网、喷射混凝土至设计厚度。
5.如权利要求4所述的一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于，在步骤(5)a和(5)b中，换拱后，新的钢拱架之间在拱顶、拱脚处再增加纵向连接，纵向连接采用工字钢。
6.如权利要求2所述的一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于，在步骤(5)a中，换拱后，在钢拱架上、中台阶锁脚处均设置锁脚锚管锁脚，并向锁脚锚管内注浆；
和/或换拱后，在拱部120°范围内施打密排小导管，并向小导管内注浆。
7.如权利要求2所述的一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于，在步骤(2)a中，所述临时仰间距同初期支护钢拱架；在步骤(2)b中，所述临时斜撑间距同初期支护钢拱架。
8.如权利要求1-7之一所述的一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于，在步骤(2)a中，临时仰拱开挖以后采用钢架封闭成环，然后采用混凝土进行喷射；钢架之间采用钢筋纵向连接，前后钢筋交错布置。
9.如权利要求1-7之一所述的一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于，在步骤(3)中，注浆加固的具体措施为：采用钻机钻出与隧道倾斜设置的若干注浆孔，然后向注浆孔内打入注浆花管。
10.如权利要求1-7中任一项所述的一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法，其特征在于，在步骤(5)a和(5)b中，隧道侵限段的换拱过程如下：
第一步：通过断面扫描确定初期支护钢拱架上的侵限范围；
第二步：凿除侵限初支混凝土，钢架待切割处需多凿除50-60cm的初支混凝土；
第三步：自上而下沿隧道纵向分段进形切割钢拱架，量好待切割钢拱架内弦线沿钢拱架半径方向切割；
第四步：按V级围岩钢架设计要求做好新的钢拱架，计算好下料长度，沿半径方向裁制；
第五步：把新的钢拱架运至作业平台上拼装，就位调整后定位；
第六步：安装新的钢拱架，换拱施工接头设置在原接头处；
第七步：挂网、喷射混凝土，混凝土覆盖第二步中多凿除的50-60cm范围。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010280207.4A CN111456756A (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010280207.4A CN111456756A (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111456756A true CN111456756A (zh) | 2020-07-28 |
Family
ID=71676357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010280207.4A Pending CN111456756A (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111456756A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111779510A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-16 | 湖南科技大学 | 一种高液限红黏土围岩隧道初支侵限换拱方法 |
| CN111894634A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-06 | 中铁二十局集团第三工程有限公司 | 隧道初期支护的换拱方法 |
| CN112593974A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 重庆文理学院 | 一种用于隧道管片安装装置及其安装方法 |
| CN112593956A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 重庆文理学院 | 用于隧道tbm施工的加固设备及使用方法 |
| CN112627855A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-09 | 中铁十八局集团有限公司 | 一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法 |
| CN113006825A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-22 | 中铁六局集团太原铁路建设有限公司 | 隧道塌方处的换拱施工方法 |
| CN113006139A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-22 | 北京城建设计发展集团股份有限公司 | 治理侧墙缺陷的成套置换方法 |
| CN113236290A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-10 | 中铁三局集团第二工程有限公司 | 隧道口护拱段钢架模施工工艺 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102733827A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-17 | 湖南省交通规划勘察设计院 | 隧道换拱施工方法及用于隧道换拱施工中的施工结构 |
| CN108915728A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-30 | 中铁二十局集团有限公司 | 基于门架式支撑的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工方法 |
-
2020
- 2020-04-10 CN CN202010280207.4A patent/CN111456756A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102733827A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-17 | 湖南省交通规划勘察设计院 | 隧道换拱施工方法及用于隧道换拱施工中的施工结构 |
| CN108915728A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-30 | 中铁二十局集团有限公司 | 基于门架式支撑的隧道拱墙初期支护侵限换拱施工方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杨伟: "黄土隧道拆除初支侵限拱架安全技术控制", 《四川水泥》 * |
| 祁雪峰: "对富水粉细砂地层隧道初期支护拆换处理技术的研究", 《价值工程》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111779510A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-16 | 湖南科技大学 | 一种高液限红黏土围岩隧道初支侵限换拱方法 |
| CN111894634A (zh) * | 2020-08-07 | 2020-11-06 | 中铁二十局集团第三工程有限公司 | 隧道初期支护的换拱方法 |
| CN112593974A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 重庆文理学院 | 一种用于隧道管片安装装置及其安装方法 |
| CN112593956A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-02 | 重庆文理学院 | 用于隧道tbm施工的加固设备及使用方法 |
| CN112627855A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-09 | 中铁十八局集团有限公司 | 一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法 |
| CN112627855B (zh) * | 2020-12-04 | 2022-05-20 | 中铁十八局集团有限公司 | 一种处治大断面隧道初支侧顶塌方的简便施工方法 |
| CN113006139A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-22 | 北京城建设计发展集团股份有限公司 | 治理侧墙缺陷的成套置换方法 |
| CN113006825A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-22 | 中铁六局集团太原铁路建设有限公司 | 隧道塌方处的换拱施工方法 |
| CN113006825B (zh) * | 2021-04-09 | 2022-10-21 | 中铁六局集团太原铁路建设有限公司 | 隧道塌方处的换拱施工方法 |
| CN113236290A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-10 | 中铁三局集团第二工程有限公司 | 隧道口护拱段钢架模施工工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111456756A (zh) | 一种湿陷性黄土隧道初支换拱施工方法 | |
| CN102996133B (zh) | 适用于软弱围岩隧道斜井与正洞交汇处的施工方法 | |
| CN101737063B (zh) | 地裂缝隧道沥青混凝土复合衬砌及其支护方法 | |
| CN101614125B (zh) | V级围岩隧道施工方法 | |
| CN111779510B (zh) | 一种高液限红黏土围岩隧道初支侵限换拱方法 | |
| CN113338970B (zh) | 一种盾构接收方法 | |
| CN108952804B (zh) | 用于封堵待充填空区采矿巷道的尾砂充填挡墙及构筑方法 | |
| CN108547644B (zh) | 一种隧道穿越破碎带棚护结构与支护方法 | |
| CN108561156A (zh) | 分离式隧道换拱支护结构及其施工方法 | |
| CN112855029B (zh) | 一种采空区钻孔外扩管施工方法 | |
| CN114412509A (zh) | 一种适用于泥岩隧道大变形的支护方法 | |
| CN111764926A (zh) | 一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构及控制方法 | |
| CN111156030A (zh) | 一种抗底鼓预制拼装式隧道仰拱结构、装配式隧道及方法 | |
| CN113293665B (zh) | 一种铁路桥涵接长侧路基加固方法 | |
| CN113266363B (zh) | 大断面隧道临时中隔墙加固结构开挖方法 | |
| CN112682048B (zh) | 一种新建隧道小净距上跨既有隧道的置换加固施工方法 | |
| CN211081922U (zh) | 岩溶地层隧道二衬整治施工用注浆锚固结构 | |
| CN114352321B (zh) | 预防围岩高地应力状态下坍塌的隧道内支护结构施工方法 | |
| CN214737080U (zh) | 一种铁路桥涵接长侧路基的加固结构 | |
| CN111379576B (zh) | 一种用于棚盖法施工初期支护与大直径管棚的连接方法 | |
| CN114876474B (zh) | 一种矿山法扩挖盾构井结构的施工方法 | |
| CN212296394U (zh) | 一种盾构或顶管隧道长期沉降的控制结构 | |
| CN220979528U (zh) | 一种格栅钢架连接节点及其锁脚锚杆预埋套筒结构 | |
| CN114482079B (zh) | 一种顶管井深基坑施工方法 | |
| CN113107532B (zh) | 一种钻爆法隧道仰拱范围临时竖撑拆除与防水施工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200728 |