CN111577334A - 运营隧道仰拱修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运营隧道仰拱修复方法，包括以下步骤：在仰拱的左拱脚和右拱脚处分别钻取一排锚管孔，之后向锚管孔内安装锁脚注浆锚管并向锁脚注浆锚管内注浆；注浆后，等待锁脚注浆锚管压浆强度达到合格参数后依次进行路面结构拆除，仰拱回填以及仰拱的拆除；完成后产生的废渣进行清运；完成后，以此进行基底换填，基底注浆以及基底桩基；将仰拱的钢筋混凝土结构更换为型钢混凝土结构；施工完成后进行排水系统以及路面结构的恢复，本技术方案的修复方法，减少了钢筋密集绑扎的步序，从而有效减少施工人员及施工工期，减少临空面型钢支撑拆除的步序，同时本发明的临空面支撑具有落地稳的有点，可以加强对上部结构的支撑，提高作业安全性。

Description

运营隧道仰拱修复方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体涉及运营隧道仰拱修复方法。

背景技术

针对路面开裂变形主要的设计措施有：隧底换填、仰拱补强、增设仰拱、加深仰拱、隧底桩基、隧底注浆、墙角锁脚。其中仰拱补强、增设仰拱及加深仰拱作为隧道仰拱修复设计的三种方式具有较好的处治效果，为路面变形开裂病害常用的处治措施。

目前针对仰拱修复施工进度慢、施工质量差。仰拱修复施工需要封洞施工，而运营隧道，尤其是运营的高速公路隧道，车流量大，交通运营压力巨大，隧道运营养护单位和行业管理单位在病害处治过程中面临重大社会压力，因此必须在保证处治效果的前提下尽量缩短工期。而目前的仰拱修复设计中，仰拱采用钢筋混凝土结构，即拆除仰拱后需现场重新绑扎钢筋，极大耗费时间及人力。

仰拱开挖会导致衬砌墙角位置出现临空面，存在较大风险，通常采用锚管(杆)、横向支撑(针对围岩侧向压力较大情况)等措施。而上述两种措施不能有效保证隧道结构封闭呈环，上部衬砌结构受力条件不能得到有效改善；同时临时支撑的施做与拆除好费时间与人力，不能达到快速施工的目的。由于拆除施工风险大，每次拆除需要控制进尺，为了保证进度只有增加工作面，导致现场需要堆积大量工人、需要大量临时支撑，增加了施工单位的管理风险与成本。目前没有专门针对仰拱修复配套的施工设备，不当的设备选型也会影响的施工速度。

为此需要一种运营隧道仰拱修复方法，用以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种运营隧道仰拱修复方法，减少了钢筋密集绑扎的步序，从而有效减少施工人员及施工工期，减少临空面型钢支撑拆除的步序，同时本发明的临空面支撑具有落地稳的有点，可以加强对上部结构的支撑，提高作业安全性。

一种运营隧道仰拱修复方法，包括以下步骤：

A：在仰拱的左拱脚和右拱脚处分别钻取一排锚管孔，之后向锚管孔内安装锁脚注浆锚管并向锁脚注浆锚管内注浆；

B：在完成步骤A中注浆后，等待锁脚注浆锚管压浆强度达到合格参数后依次进行路面结构拆除，仰拱回填以及仰拱的拆除；

C：将步骤B中完成后产生的废渣进行清运；

D：步骤C中清运完成后，进行基底换填，基底注浆以及基底桩基；

E：将仰拱的钢筋混凝土结构更换为型钢混凝土结构；

F：步骤E施工完成后进行排水系统以及路面结构的恢复。

进一步，所述步骤A中，锚管孔采用沿隧道纵向均匀布置的方式，钻孔过程中，保证锚管孔的孔径、孔深、间距、钻孔方向按照指定尺寸施工。

进一步，所述锚管孔钻孔完成后将浆液通过锁脚注浆锚管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎渣压出孔外，当孔口流出浆液约10～15s后，停止第一次注浆。

进一步，所述第一次注浆完成后，等待12～15小时进行第二次注浆，如果浆液注入压力达不到指定数值则停止注浆，等待30～60分钟再进行第二次注浆，之后重复第二次的注浆步骤循环直到浆液注入压力达到指定数值。

进一步，所述步骤B中在拆除仰拱时，对注浆和结构加固处治施工时的衬砌结构位移变形进行监测。

进一步，所述步骤D中，换填材料可采用素混凝土、片石混凝土、砂砾，混凝土强度等级不应低于C15；基底注浆的基底注浆口采用梅花形布置，基底注浆口间距1-2m；基底桩基采用树根桩、钢管桩、灰土桩、高压旋喷桩等方式。

进一步，所述步骤E中型钢混凝土结构采用多块H型钢连接设置，型钢间距与路面宽度适形配合，型钢端部采用连接钢筋进行连接设置，型钢弯曲半径预压至与仰拱曲率半径相同。

进一步，所述步骤F中，采用滑模施工工艺浇筑中心水沟和边沟。

进一步，所述步骤A之前需要对隧道电缆沟内的电缆、光纤、信号线等进行临时移除保护。

本发明的有益效果是：

1、本技术方案包括：既有设施及管线保护或迁改、锁脚锚管钻孔、注浆、路面结构层拆除、仰拱回填、仰拱破除、废渣清运、基底处治、型钢组合混凝土仰拱施做、排水系统恢复施工、路面恢复、洞内机电设施恢复等技术，对后续针对既有隧道的仰拱修复施工具有极好的借鉴意义。

2、提出了多工作面的施工组织协调方案，有效提高施工效率，减短施工工期，减小通行压力。

3、针对影响仰拱修复快速施工的关键步序，提供了配套的机械设备，减小了这些关键步序对施工工期的影响。

4、现有技术临时支撑增加了横撑、临空面型钢支撑，但在这些后期需要拆除，且由于施工作业面多，需要横撑及型钢支撑的数量较大，导致施工成本增加、施工工序及工期增加，本发明可减少临空面型钢支撑拆除的步序，同时本发明的临空面支撑具有落地稳的优点，可以加强对上部结构的支撑，提高作业安全性。

5、本发明可替代现有技术仰拱钢筋，减少了钢筋密集绑扎的步序，从而有效减少施工人员数量及施工工期。

6、对于仰拱修复段落较长的情况，本发明在隧道管沟施工步序中采用滑模机进行施工，具有施工进度快、混凝土表面平整度高，外观质量好，混凝土缺陷处理工作量小等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明隧道仰拱结构示意图；

图2为本发明H型钢连接钢筋剖面图；

图3为型钢支撑板与仰拱连接结构示意图；

图4为架立钢板大样图。

附图标记

锁脚注浆锚1；支撑锚杆2；型钢支撑板3；仰拱4；H型钢5；连接钢筋6；架立钢板7；连接型钢8。

具体实施方式

图1为本发明隧道仰拱结构示意图；图2为本发明H型钢连接钢筋剖面图；图3为架立钢板与仰拱连接结构示意图；图4为架立钢板大样图，如图所示，一种运营隧道仰拱修复方法，包括以下步骤：A：在仰拱的左拱脚和右拱脚处分别钻取一排锚管孔，之后向锚管孔内安装锁脚注浆锚管并向锁脚注浆锚管内注浆；B：在完成步骤A中注浆后，等待锁脚注浆锚管压浆强度达到合格参数后依次进行路面结构拆除，仰拱回填以及仰拱的拆除；C：将步骤B中完成后产生的废渣进行清运；D：步骤C中清运完成后，以此进行基底换填，基底注浆以及基底桩基；E：将仰拱的钢筋混凝土结构更换为型钢混凝土结构；F：步骤E施工完成后进行排水系统以及路面结构的恢复。本技术方案提供一种运营隧道仰拱修复方法，减少了钢筋密集绑扎的步序，从而有效减少施工人员及施工工期，减少临空面型钢支撑拆除的步序，同时本发明的临空面支撑具有落地稳的有点，可以加强对上部结构的支撑，提高作业安全性。

本实施例中，所述步骤A中，锚管孔采用沿纵向(即隧道的长度方向)均匀布置的方式，钻孔过程中，保证锚管孔的孔径、孔深、间距、钻孔方向按照指定尺寸施工。在左、右拱脚施工做一排2φ42锁脚注浆锚管(包括锁脚注浆锚1和支撑锚杆2，支撑锚杆2起到支撑作用，锁脚注浆锚1用于注浆使得整体结构具有稳定的承载能力)，长4.0m，纵向间距1.0m；钻孔过程中，应对注浆孔的孔径、孔深、间距、钻孔方向等进行量测，确定合理的注浆参数；钻孔时，钻孔方向应与设计图吻合；注浆时，应对注浆材料、注浆压力、衬砌拱部下沉位移及拱脚部位的收敛位移进行监控。

本实施例中，所述锚管孔钻孔完成后将浆液通过锁脚注浆锚管1从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎渣压出孔外(即将注浆管深入到锁脚注浆锚1的底部开始注浆)，当孔口流出浆液约10～15s后，停止第一次注浆。左右两侧锚管孔必须一次性钻完，并及时进行注浆。第一次注浆是浆液通过注浆管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎渣压出孔外。

本实施例中，所述第一次注浆完成后，等待12～15小时进行第二次注浆，如果浆液注入压力达不到指定数值则停止注浆，之后等待30～60分钟再进行第二次循环注入，以此循环直到浆液注入压力达到指定数值。第一次注浆后，砂浆强度达到5MPa或第一次注浆后12～15h即进行第二次注浆。如果水泥浆液注入量大而压力达不到设计值则停止，间歇30～60min再进行第二次循环注入，直到达到设计要求。

本实施例中，所述步骤B中在拆除仰拱时，对注浆和结构加固处治施工时的衬砌结构位移变形进行监测。为了保证隧道仰拱及二衬结构拆除的安全，待两侧锁脚锚管压浆强度达到90％以上后方可进行路面结构、仰拱回填及仰拱的拆除。在拆除仰拱的过程中，需全程对注浆和结构加固处治施工时的衬砌结构位移变形进行监测。

路面结构拆除施工前，用切割机将路面沿基坑边线纵向、横向切割成直线，以保证板块的直顺度，路面拆除主要采用人工机械拆除，局部采用冲击钻打凿。

仰拱回填、仰拱拆除施工前对施工范围进行分块，进行分布错台开挖。对衬砌仰拱进行拆换时，每循环应控制在3-5m；根据围岩情况距基地15-30cm采用人工配合机械清底，防止机械开挖基地造成基地围岩松动，容易超挖，拆除后仰拱下虚渣必须清理干净，超挖部分以同级混凝土回填。

破除路面结构、仰拱回填及仰拱仰拱采用挖掘机与破碎锤相组合的方式，受空间限制，两车道隧道内采用一台破碎机。由于破碎锤的作用深度一般在60～70cm，因此，隧道路面结构、仰拱回填、仰拱分成三次次破除，即先破除路面结构层，出渣，再破除仰拱回填层，最后破除仰拱结构，在仰拱结构拆除后的临空面设置型钢支撑板3，作为临时支撑。废渣清运是指破除的路面结构、仰拱回填及仰拱废渣转运出施工现场，废渣清运是影响隧道仰拱修复快速施工的一个重要因素，以一模仰拱的修复为例，废渣清运的时间整模仰拱修复20％的时间。出渣设备采用一台工程出渣车与一台带侧翻功能的装载机或挖掘机配套使用，当条件适合时，采用刮板式履带扒渣机在前装渣，后门配备一台出渣车，可有效提高出渣速度。

本实施例中，所述步骤D中，换填材料可采用素混凝土、片石混凝土、砂砾，混凝土强度等级不应低于C15；基底注浆的基底注浆口采用梅花形布置，基底注浆口间距1-2m；基底桩基采用树根桩、钢管桩、灰土桩、高压旋喷桩等方式。当基底存在虚渣、软弱层时，对其进行换填。隧底换填时换填厚度按现行规定进行计算；换填材料可采用素混凝土、片石混凝土、砂砾，混凝土强度等级不应低于C15；换填深度不宜超过2m，当底部松散提厚度超过2m时，应与其他加固方案进行比选；隧底换填开挖距基底高程200-300mm时宜采用人工开挖，超挖部分应采用同种换填材料回填；换填开挖前，应完成锁脚、临时支撑等措施，每次开挖长度宜为3-5m；开挖后隧底不得积水和长期暴露，应及时回填并施作仰拱；隧底换填有集中出水点时，应采取引排或封堵措施。当基底存在渗水、翻浆冒泥等情况时，可采取基底注浆加固。基底注浆应根据病害情况、地质、施工条件合理确定注浆范围、孔距、孔深；注浆口宜采用梅花形布置，间距1.0-2.0m，孔底应至仰拱或底板以下不小于3m处。注浆管宜采用钢管，管径宜为42-110mm；隧底注浆宜采用水泥基浆液，特殊地质条件也可采用化学浆液；加固注浆可分为压密注浆、渗透注浆、劈裂注浆等。渗透性较好的砂层和渗透性差的黏性土层宜采用劈裂注浆，中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石宜采用渗透注浆，中砂地基和有适宜排水条件的黏土地基宜采用压密注浆；注浆压力应根据隧底地层特性及注浆工艺确定。当基底为粘性土、粉土、松散粉细砂、淤泥、淤泥质土、饱和黄土等时，可采用增设基底桩基的方式处治。隧底桩基包括树根桩、钢管桩、灰土桩、高压旋喷桩等，隧底桩基设计宜进行桩长范围内的复合土层及下卧层地基变形计算；桩基不得侵入边沟断面内，并应进行桩头封闭处理。桩基对原仰拱结构有影响时，应采取结构补强措施。

本实施例中，所述步骤E中型钢混凝土结构采用多块H型钢连接设置组合拼装而成，型钢间距与路面宽度适形配合，型钢端部采用连接钢筋进行连接设置，型钢弯曲半径预压至与仰拱曲率半径相同。

现有仰拱常用的钢筋混凝土结构调整为型钢混凝土结构，根据仰拱厚度的不同，型钢采用尺寸为300×150mm～500×200mm的H型钢，型钢间距结合路面宽度及地质情况选择，型钢纵向采用连接钢筋连接，将型钢预压至与仰拱设计曲率一致的形式，H型钢5之间连接形成与仰拱一致的弧度，以此形成一个底部的骨架结构，极大的提升了整体结构的强度，型钢与型钢支撑板3采用垫板及螺栓连接，最后浇筑混凝土，完成仰拱的修复，型钢支撑板3不仅在施工时起到了支撑的作用，相对于传统修补需要拆除型钢支撑板3而言，本技术方案无需拆除型钢支撑板3，由于型钢支撑板3是预先弯折形成的弧形结构，型钢支撑板3完成支撑后直接作为新仰拱的支撑骨架，一是方便操作，减少钢筋捆绑，支撑安装拆卸的步骤，二是对整体结构起到极大的加强稳定效果，提升整体使用寿命。底部的仰拱也通过H型钢5与连接钢筋6进行连接，通过将H型钢5与连接钢筋6的整体焊接在弧形的架立钢板7上，最后通过浇筑混凝土形成新的仰拱结构，H型钢5与连接钢筋6以及架立钢板7的设置使得整体形成加强的骨架支撑结构，整体寿命得到极大的增强。

为确保仰拱弧形，对架立钢板7加工的模板采用组合式定型钢模模板。混凝土主要采用自拌混凝土，没有条件时采用商混辅助施工。仰拱采用自流入仓，利用人工进行摊铺，使用插入式振动器振捣密实，再用平板振动器将表面整平。仰拱回填混凝土浇筑时完成中心水沟立模，并每5m埋设横向排水管，使用输送泵进行浇筑。仰拱回填浇筑时应分层分段进行浇筑。

为了解决在仰拱浇筑的同时栈桥上能通过运输车辆，解决底部仰拱施工与开挖运输作业的干扰问题，采用自行移动式仰拱栈桥施工，首先在隧道底部的碴石上架设仰拱栈桥，保证运输不中断，接着清理干净栈桥下的碴石，然后进行仰供和填充的混凝土浇筑；等混凝土达到一定强度后即可移动仰供栈桥至下一个施工位置，此时栈桥一端搭于隧底的碴石上，另一端搭于仰拱填充上，开始进行下一个循环的仰供施工。

本实施例中，所述步骤F中，采用滑模施工工艺浇筑中心水沟和边沟。采用滑模施工工艺浇筑中心水沟、边沟等，相比于人工立模，可以减少立模、振捣、拆模环节，施工进度大大加快，一般来说，较立模浇筑提升效率在30％以上。路面结构恢复相关技术要求同新建路面，带仰拱填充层施工完成后进行路面结构层的施工，主要机械有搅拌机、压路机、摊铺机，目前技术成熟，不再赘述。对于仰拱修复段落较长的隧道，合理增加工作面也可可有效提高施工效率，减短施工工期，达到仰拱修复快速施工的目的。

本实施例中，所述步骤A之前需要对隧道电缆沟内的电缆、光纤、信号线等进行临时移除保护。既有设施主要包括位于检修道上的临时设施及可能会受到施工影响的监控、消防等设施，对其进行临时移除保护。既有管线主要是电缆沟内的电缆、光纤、信号线等，根据管线系统的功能对其进行拆除、就地保护或重新铺设临时代替的管线，管线迁改应尽量减小其影响，此步骤是其余施工步骤确保能够有序进行的保障。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种运营隧道仰拱修复方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：在仰拱的左拱脚和右拱脚处分别钻取一排锚管孔，之后向锚管孔内安装锁脚注浆锚管并向锁脚注浆锚管内注浆；

B：在完成步骤A中注浆后，等待锁脚注浆锚管压浆强度达到合格参数后依次进行路面结构拆除，仰拱回填以及仰拱的拆除；

C：将步骤B中完成后产生的废渣进行清运；

D：步骤C中清运完成后，进行基底换填，基底注浆以及基底桩基；

E：将仰拱的钢筋混凝土结构更换为型钢混凝土结构；

F：步骤E施工完成后进行排水系统以及路面结构的恢复。

2.根据权利要求1所述的运营隧道仰拱修复方法，其特征在于：所述步骤A中，锚管孔采用沿隧道纵向均匀布置的方式，钻孔过程中，保证锚管孔的孔径、孔深、间距、钻孔方向按照指定尺寸施工。

3.根据权利要求2所述的运营隧道仰拱修复方法，其特征在于：所述锚管孔钻孔完成后将浆液通过锁脚注浆锚管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎渣压出孔外，当孔口流出浆液约10～15s后，停止第一次注浆。

4.根据权利要求3所述的运营隧道仰拱修复方法，其特征在于：所述第一次注浆完成后，等待12～15小时进行第二次注浆，如果浆液注入压力达不到指定数值则停止注浆，等待30～60分钟再进行第二次注浆，之后重复第二次的注浆步骤循环直到浆液注入压力达到指定数值。

5.根据权利要求1所述的运营隧道仰拱修复方法，其特征在于：所述步骤B中在拆除仰拱时，对注浆和结构加固处治施工时的衬砌结构位移变形进行监测。

6.根据权利要求1所述的运营隧道仰拱修复方法，其特征在于：所述步骤D中，换填材料可采用素混凝土、片石混凝土、砂砾，混凝土强度等级不应低于C15；基底注浆的基底注浆口采用梅花形布置，基底注浆口间距1-2m；基底桩基采用树根桩、钢管桩、灰土桩、高压旋喷桩等方式。

7.根据权利要求1所述的运营隧道仰拱修复方法，其特征在于：所述步骤E中型钢混凝土结构采用多块H型钢连接设置，型钢间距与路面宽度适形配合，型钢端部采用连接钢筋进行连接设置，型钢弯曲半径预压至与仰拱曲率半径相同。

8.根据权利要求1所述的运营隧道仰拱修复方法，其特征在于：所述步骤F中，采用滑模施工工艺浇筑中心水沟和边沟。

9.根据权利要求1所述的运营隧道仰拱修复方法，其特征在于：所述步骤A之前需要对隧道电缆沟内的电缆、光纤、信号线等进行临时移除保护。

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