CN113982639A - 一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，属于隧道工程领域，其包括洞身加固施工和隧道结构拆换施工；所述洞身加固施工包括边墙洞身加固施工、二衬超前支护加固施工、拱部洞身加固施工、洞身围岩仰斜式排水加固施工、拱脚洞身加固施工和仰拱基底加固施工。本申请具有安全性高、适用范围广的效果。

Description

一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法

技术领域

本申请涉及隧道工程的领域，尤其是涉及一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法。

背景技术

已施工完二衬的山岭隧道，经过一段时间的使用后，受各种因素的影响，可能会发生较大的洞身变形及开裂，影响隧道结构的安全和使用功能，根据病害产生的具体原因，在对引起隧道洞身变形开裂的影响因素进行治理消除后，变形开裂较大的部分段落洞身仰拱、仰拱填充、二衬需进行拆除后重新施做。

目前，山岭隧道二衬拆换施工技术主要是拱墙二衬的拆换，其施工方法是对拱墙二衬进行径向注浆加固，然后在二衬下方施做临时套拱，在临时套拱的防护下进行二衬拆除施工，并拆除临时套拱，拆除完成后进行二衬恢复施工。

针对上述中的相关技术，发明人认为上述技术中的二衬拆换施工技术的防护强度有限，仅适用于拱墙二衬的拆除，不适用于在地质状况极差的环境中对隧道的仰拱、仰拱填充、拱墙二衬进行拆换施工。

发明内容

为了适用于地质状况极差的地质隧道的仰拱、仰拱填充、拱墙二衬全环拆换，本申请提供一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法。

本申请提供的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法采用如下的技术方案：

一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，包括以下步骤：

S1：洞身加固施工；

S2：隧道结构拆换施工；

所述洞身加固施工包括边墙洞身加固施工、二衬超前支护加固施工、拱部洞身加固施工、洞身围岩仰斜式排水加固施工、拱脚洞身加固施工和仰拱基底加固施工。

通过采用上述技术方案，增强了隧道洞身的结构强度，增强了隧道结构拆换施工的安全性，适用于地质状况极差的地质隧道的仰拱、填充、拱墙二衬全环拆换。

可选的，所述边墙洞身加固施工采用多个边墙径向注浆导管对拱墙侧边的洞身进行径向钻孔注浆加固；所述拱部洞身加固施工采用多个拱顶径向注浆导管在拱部120°范围内对拱墙顶部的洞身进行径向钻孔注浆加固。

通过采用上述技术方案，对拱墙洞身径向注浆加固，在洞身外侧形成加固圈，提高了围岩的稳定性，减少了隧道承受的围岩压力，增强了隧道结构拆换施工的安全性。

可选的，所述二衬超前支护加固施工采用多个超前锚杆作为二衬拆除的超前支护，多个超前锚杆沿隧道纵向分布为若干环，一环内多个超前锚杆在二衬拱部120°范围内分布，超前锚杆插入二衬顶部围岩中且外插角度为30º。

通过采用上述技术方案，起到了进一步加固拱部围岩的效果，又起到了为二衬拆除施工提供超前防护的作用。

可选的，所述仰拱基底加固施工采用多个仰拱径向注浆导管对仰拱底部的洞身进行径向钻孔注浆加固。

通过采用上述技术方案，增强了基底承载力，降低因基底承载力不足造成隧道洞身下沉、塌方的风险。

可选的，所述拱脚洞身加固施工采用多个9m长的φ108×6mm拱脚注浆导管对拱脚处的洞身进行钻孔注浆加固。多个拱脚注浆导管分成多组沿隧道纵向排布，每组拱脚注浆导管包括两根拱脚注浆导管，两根拱脚注浆导管角度分别为垂直向下和倾斜向下设置。

通过采用上述技术方案，对拱脚洞身处采用Ф108的注浆导管注浆加固，即起到了加固拱脚底部围岩的作用，又在拱脚处形成桩柱式基础，对隧道洞身起到支撑作用，降低了隧道洞身下沉的风险。

可选的，所述洞身围岩仰斜式排水加固施工包括在围岩富水段靠山体侧洞身边墙处钻设仰斜式排水孔。

通过采用上述技术方案，降低因土体含水量大而导致岩体强度降低及岩体自重增加，从而导致洞身承受的压力增加的风险，通过对洞身排水，提高了围岩的自稳能力，进一步加强洞身加固的效果。

可选的，所述隧道结构拆换施工将隧道沿隧道纵向划分为若干段拆换段，每段拆换段划分为多组拆换组，每段拆换段内各组拆换组进行间隔拆换。

通过采用上述技术方案，各组间隔拆换可以减少拆除施工对新恢复的二衬结构的扰动破坏，增强结构和施工的安全性。

可选的，每组拆换组划分为多个拆除环，每组拆换组内各拆除环进行跳环拆除。

通过采用上述技术方案，各环跳环拆除施工，充分利用未拆除的二衬环与二衬超前支护共同构成的超前支护体系为二衬拆除施工提供防护，并减小拆除施工对洞身围岩造成的扰动破坏。

可选的，每个拆除环划分为仰拱填充、拱顶二衬、左侧拱腰二衬、右侧拱腰二衬、左侧边墙二衬、右侧边墙二衬和仰拱七个部分，每组拆换组进行拆除时先拆除仰拱填充。

通过采用上述技术方案，在现有二衬结构的防护下进行仰拱填充拆除施工，增强了仰拱填充拆除施工的安全性，并减小了仰拱填充拆除时对洞身的震动破坏。

可选的，每个拆除环各部分拆换的先后顺序为仰拱填充、拱顶二衬、单侧拱腰二衬、另一侧拱腰二衬、单侧边墙二衬、另一侧边墙二衬、仰拱。

通过采用上述技术方案，拆除仰拱填充后各部位从上至下依次拆除，降低了发生掉拱和坍塌事故的风险。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.增强了隧道洞身的结构强度，增强了隧道结构拆换施工的安全性，适用于地质状况极差的地质隧道的仰拱、填充、拱墙二衬全环拆换；

2.对拱墙洞身径向注浆加固，在洞身外侧形成加固圈，提高了围岩的稳定性，减少了隧道承受的围岩压力，增强了隧道结构拆换施工的安全性；

3.通过二衬超前支护加固施工起到了进一步加固拱部围岩的效果，又起到了为二衬拆除施工提供超前防护的作用，同时避免了临时套拱的施工成本浪费。

附图说明

图1是本申请的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法的工艺流程图。

图2是边墙洞身加固和拱部洞身的断面布置图。

图3是二衬超前支护加固和仰拱基底加固断面布置图。

图4是二衬超前支护加固的纵向布置图。

图5是洞身围岩排水断面布置图。

图6是拱脚洞身加固断面布置图。

图7是洞身注浆加固施工工艺流程图。

图8是超前砂浆锚杆施工工艺流程图。

图9是洞身仰斜式排水加固施工工艺流程图。

图10是拆除环各部分划分图。

图11是初支拆换施工工艺流程图。

附图标记说明：1、初支；2、二衬；3、仰拱填充；4、仰拱；5、边墙径向注浆导管；6、超前锚杆；7、拱顶径向注浆导管；8、仰斜式排水孔；9、拱脚注浆导管；10、仰拱径向注浆导管；11、拱顶二衬；12、左侧拱腰二衬；13、右侧拱腰二衬；14、左侧边墙二衬；15、右侧边墙二衬。

具体实施方式

以下结合附图1-11对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法。参照图1，一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，包括洞身加固施工和隧道结构拆换施工。洞身加固施工的操作步骤如下：

第一步，边墙洞身加固施工：参照图2，采用多个边墙径向注浆导管5对拱墙侧边的洞身进行径向钻孔注浆加固，多个边墙径向注浆导管5之间的间距为1m×1m，且多个边墙径向注浆导管5沿隧道纵向呈梅花型布设。

边墙径向注浆导管为5m长的φ42×4mm打孔钢花管，在边墙径向注浆导管上钻设有若干个Φ8mm的注浆孔，若干个注浆孔间距7.5cm×7.5cm，若干个注浆孔在边墙径向注浆导管上呈梅花形布设。在边墙径向注浆导管顶部设有10cm长的尖锥头，在边墙径向注浆导管尾部设有100cm的止浆段，在止浆段尾端设有Φ8mm的加筋箍。

第二步，二衬超前支护加固施工：参照图3和图4，采用多个超前锚杆6作为二衬拆除的超前支护，超前锚杆6为4m长的Ф25早强砂浆锚杆。多个超前锚杆6沿隧道纵向分布为若干环，相邻两环超前锚杆6的纵向间距为2m，一环内多个超前锚杆6在二衬拱部120°范围内均匀分布，一环内相邻两个超前锚杆6的环向间距为40cm，超前锚杆6插入二衬顶部围岩中且外插角度为30º。

第三步，拱部洞身加固施工：参照图2，在拱部120°范围内采用多个拱顶径向注浆导管7对拱墙顶部的洞身进行径向钻孔注浆加固，多个拱顶径向注浆导管7间距为1m×1m，且多个拱顶径向注浆导管7沿隧道纵向呈梅花型布设。

拱顶径向注浆导管为9m长的φ42×4mm打孔钢花管，在拱顶径向注浆导管上钻设有若干个Φ8mm的注浆孔，若干个注浆孔间距7.5cm×7.5cm，若干个注浆孔在拱顶径向注浆导管上呈梅花形布设。在拱顶径向注浆导管顶部设有10cm长的尖锥头，在拱顶径向注浆导管尾部设有100cm的止浆段，在止浆段尾端设有Φ8mm的加筋箍。

第四步，洞身围岩仰斜式排水加固施工：参照图5，在围岩富水段靠山体侧洞身边墙处钻设两排仰斜式排水孔8，仰斜式排水孔8直径Ф130mm，长15m，仰角10º，孔内插设Ф110mm的硬塑打孔透水管，排水孔上下排间距3.0m，沿隧道纵向间距1.5m，上下两排交错布置。

第五步，拱脚洞身加固施工：参照图6，采用多个拱脚注浆导管9对拱脚处的洞身进行钻孔注浆加固。多个拱脚注浆导管9分成多组沿隧道纵向排布，相邻两组拱脚注浆导管9间距1m，每组拱脚注浆导管9包括两根拱脚注浆导管9，两根拱脚注浆导管9的角度分别为垂直向下和斜向45°设置。拱脚注浆导管9与边墙径向注浆导管5交错设置。

拱脚注浆导管为9m长的φ108×6mm打孔钢花管，在拱脚注浆导管上钻设有多个Φ12mm的注浆孔，多个注浆孔间距15cm×15cm，多个注浆孔呈梅花型布置。在拱脚注浆导管顶部设10cm的尖锥头，在拱脚注浆导管尾部设100cm的止浆段，在止浆段尾部设有Φ8mm加筋箍。

第六步，仰拱基底加固施工：参照图3，采用多个仰拱径向注浆导管10对仰拱底部的洞身进行径向钻孔注浆加固。多个仰拱径向注浆导管10间距1m×1m，多个仰拱径向注浆导管10沿隧道纵向呈梅花型布设。边墙径向注浆导管5、拱脚注浆导管9、仰拱径向注浆导管10交错设置。

仰拱径向注浆导管为9m长的φ42×4mm打孔钢花管，在仰拱径向注浆导管上钻设有多个Φ8mm的注浆孔，多个注浆孔间距7.5cm×7.5cm，多个注浆孔呈梅花型布置。在仰拱径向注浆导管顶部设10cm的尖锥头，在仰拱径向注浆导管尾部设100cm的止浆段，在止浆段尾部设有Φ8mm加筋箍。

第七步，检查洞身加固效果：检查洞身加固效果是否满足要求，若洞身加固效果不满足要求则对洞身继续加固；若洞身加固效果满足要求则进行下一步操作。

参照图7，在第一步、第三步、第五步和第六步中的使用导管对洞身进行注浆加固施工的具体步骤如下：

施工准备：施工前对注浆导管、注浆材料、钻孔机械、注浆设备等物资进行检验，检验风、水、电相关的设置及施工台架等其他辅助工具。

测量放样：对需注浆加固的里程段落、部位、孔位进行施工测量与放样，并进行标记。

钻孔：当选用的注浆导管为Φ108的注浆导管时，采用潜孔钻进行钻孔，钻机开钻时，应低速低压，待成孔1m后根据地质情况逐渐调整钻速及风压，钻进过程中经常测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进，钻至设计孔深后，用吹管将碎渣吹出，及时安装注浆导管，降低塌孔的风险。

当选用的注浆导管为Φ42的注浆导管时，采用人工手持风钻钻孔，钻孔钻进时要避免钻杆摆动，保证孔位顺直，可先用短钎开孔，待钻进一定深度后，再换长钎跟孔钻进，直至钻至设计深度，然后用吹管将碎渣吹出，及时安装注浆导管，降低塌孔的风险。

钻孔位置按测量放样的点位进行，钻孔角度按设计要求执行，为方便安装注浆导管，钻孔直径应稍大于注浆导管直径，一般Φ42的注浆导管钻孔直径φ50mm，Φ108的注浆导管钻孔直径φ120mm。

钻孔遇有洞穴、塌孔或掉块等难以钻进的情况时，先进行灌浆处理，而后继续钻进。

钻孔完成后检查孔位是否符合要求，确认无误后，及时清孔，及时安装注浆导管。土质或砂质岩层中灌浆孔用高压风进行清孔，以降低地质恶化风险。

安装注浆导管：将注浆导管顶进注浆孔后，使用锚固剂将孔口管与混凝土之间的间隙封堵密实，在管口设止浆阀，防止注浆过程中漏浆。

Φ42的注浆导管安装采用人工进行，若安装困难，则将注浆导管拔出，重新清孔后再行安装，必要时重新钻孔。

Φ108的注浆导管安装采用人工配合挖机进行，人工放管，挖机顶进，人工焊接。若安装困难，则将注浆导管拔出，重新清孔后再行安装，必要时重新钻孔。

注浆：注浆材料为水泥浆，水泥选用新鲜的普通硅酸盐水泥，强度等级为P.O42.5及以上级别。

水泥浆的水灰比为0.5:1，可根据岩体条件加以调整。注浆压力的终压值为注浆处静水压力的2～3倍；如没有测静水压力，则注浆压力值为初压0.5～1MPa，终压1.5MPa。

注浆结束标准：单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，可结束本孔注浆；单孔注浆量与设计注浆量大致相同，结束时的进浆量20～30L/min以下可以结束本孔注浆。

以上各注浆参数可根据现场试验结果及实际情况进行调整。

注浆孔互相串浆时，可采用群孔并联灌注法，孔数不宜多于3个，并应控制压力，降低岩面抬动的风险。

注浆效果检查：一个注浆段的注浆孔全部注完后，钻2～3个孔对注浆效果进行检验，并取岩芯观察浆液充填情况，同时检查孔内涌水量不应大于0.2L/(min·m)，且某一处的漏水量不大于10L/min；或者进行压水试验：在1.0MPa压力下检查孔进水量应小于2L/min.m，否则应加密导管注浆。

参照图8，第二步中的超前砂浆锚杆支护施工的具体步骤如下：

施工准备：施工前检验超前锚杆、砂浆材料、钻孔机械、注浆设备等物资，检验风、水、电相关的设置及施工台架等其他辅助工具。

测量放线：对超前锚杆需要钻设的里程、部位、孔位进行施工测量与放样，并进行标记。

钻孔：人工手执风钻钻孔，钻孔时严格按定出的孔位进行，钻孔过程中及时观察钻杆方向及外插角度，当发现方向及外插角偏差较大时应予以调整。钻孔钻进时要避免钻杆摆动，保证孔位顺直，可先用短钎开孔，待钻进一定深度后，再换长钎跟孔钻进，直至钻至设计深度，然后用吹管将碎渣吹出，及时安装钢管，降低塌孔的风险。

注浆：使用注浆泵往孔内注入早强水泥砂浆。注浆时，以水引路，将搅拌好的砂浆装入注浆器并充满管路，并将注浆管插入孔中，使管口离孔底10cm 间隙，开进风阀门，用高压空气将水泥砂浆压入孔眼中，注浆管逐渐被砂浆向外推挤，注到孔深的2／3 以上时停止注浆，由插入的超前锚杆体将孔内砂浆挤出填满为止。

锚杆安装：超前锚杆在进行安装前，应进行矫直和除污处理，并通过水将超前锚杆杆体保存湿润，使超前锚杆和砂浆紧密结合。插入杆体时，要沿孔轴线缓慢推入，如遇插入阻力大，可用锤子轻轻打入。

孔口处理：超前锚杆安装完成后，将孔口处的砂浆填塞严实，将超前锚杆固定牢固。

参照图9，第四步中钻设仰斜式排水孔的具体步骤如下：

施工准备：施工前检验排水管、土工布、钻孔机械等物资和设备，检验风、水、电相关的设置及施工台架等其他辅助工具。

测量放线：结合现场实际地下水情况，放出仰斜式排水孔的钻设位置，并进行标记。

钻孔临时排水：待隧道拱墙洞身注浆加固完成后，按照放线的孔位和设计孔径、设计角度进行钻孔施工，钻孔时采用潜孔钻钻孔，钻机开钻时，应低速低压，待成孔1m后根据地质情况逐渐调整钻速及风压，钻进过程中经常测定其位置，钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进，钻至设计孔深后，退出钻杆，将围岩深处的地下水临时排出至隧道排水边沟。

为防止后续二衬拆除施工时损坏仰斜式排水管造成浪费，在支护结构拆除前先不插入排水管。

扫孔：待洞身边墙支护结构拆除完成后，用钻机对仰斜式排水孔进行扫孔，或者重新钻孔，并用吹管将碎渣吹出，及时安装排水管，降低塌孔的风险。

排水管安装：排水孔孔径为Ф130mm，孔内填充直径Ф110mm的硬塑透水管，为防止排水管堵塞，在排水管端头采用渗水土工布包封，必要时对管身也采用渗水土工布包裹。

如果安装透水管时困难，必须重新扫孔和清孔，必要时进行扩孔或在旁边重新钻孔，不可强行顶入，以免折断透水管或者破坏土工布。

接入二衬排水系统：在二衬排水管施工时，将仰斜式排水管接入二衬排水系统，并用无纺面包裹。

参照图1，完成洞身加固施工后进行隧道结构拆换施工。

将隧道需要拆除的结构沿隧道纵向划分为多个拆除环，每个拆除环长度不超过相邻两环超前锚杆6之间的间距，即不超过2m。参照图10，每个拆除环划分为仰拱填充3、拱顶二衬11、左侧拱腰二衬12、右侧拱腰二衬13、左侧边墙二衬14、右侧边墙二衬15和仰拱4七个部分。

将隧道结构沿隧道纵向还划分为多个拆换段，每个拆换段沿隧道纵向划分多个拆换组。每个拆换组包括多个拆除环。

各拆换段从前往后依次进行施工，或各段间平行施工。

每个拆换段内各拆换组进行间隔拆换。以包含八个拆换组的拆换段为例，八个拆换组沿隧道纵向从前往后依次命名为：组一、组二、组三、组四、组五、组六、组七、组八。八个拆换组的具体拆除施工顺序为：组四→组八→组一→组五→组三→组七→组二→组六。每组拆除施工完成后，及时进行恢复二衬施工。

通过上述拆除施工顺序，即降低了拆除施工对重新施做的二衬结构造成扰动的风险，又减少了二衬台车移动的距离，增强施工安全和结构安全，同时还提高了施工效率。

每组拟新做二衬的长度比该组拆除长度短一个拆除环长度，以作为后续拆除部分与新施做二衬部分之间的隔离带，为二衬施工和后续拆除提供操作空间，降低后续拆除对新做二衬造成扰动的风险。

每组拆换组进行拆除施工时，在拆除二衬2前先将组内的仰拱填充3全部拆除。

在拆除二衬2前拆除仰拱填充3，即在现有二衬2结构的防护下进行仰拱填充3拆除施工，提高了仰拱填充3拆除施工的安全性，减小了仰拱填充3拆除施工时对洞身的震动破坏。

将组内的仰拱填充3拆除完后，再将组内的二衬2和仰拱4进行分环跳环拆除。以包含六个拆除环的拆换组为例，六个拆除环沿隧道纵向从前往后依次命名为：环一、环二、环三、环四、环五、环六。六个拆除环的具体施工顺序为：环二→环四→环六→环一→环三→环五。

通过跳环拆除各拆除环，充分利用了未拆除的拆除环与二衬超前支护共同构成的超前支护体系，为二衬拆除施工提供防护，并减小拆除施工对洞身围岩造成的扰动破坏。

每个拆除环的二衬2和仰拱4拆除时，按照从上到下的顺序进行拆除，具体拆除顺序为：拱顶二衬11→单侧拱腰二衬→另一侧拱腰二衬→单侧边墙二衬→另一侧边墙二衬→仰拱4。

拆除时使用带破碎头的挖机对混凝土进行机械破除，人工配合割断二衬钢筋，局部采用风镐清理，破除的混凝土碎碴用出碴出运输至洞外指定的弃碴点。

二衬拆除前，在拆除段与非拆除段交界处采用人工手执风镐开槽，以便消除拆除段拆除时对非拆除段衬砌的影响，槽宽40cm左右，槽深为二衬厚度，并将二衬钢筋在靠近拆除侧切断，使非拆除侧二衬端头留有足够长度的接头筋，以便与重新施做的二衬钢筋连接。

每组拆除完成后，及时进行恢复施工。首先恢复仰拱4和仰拱填充3，然后对初支1进行监测和断面复测，满足要求的情况下，进行恢复二衬2施工，若发现初支1不稳定，则进一步采取加固措施，若发现初支1变形严重严重并侵占二衬2净空，则需对侵占二衬净空的初支进行拆换。

参照图11，初支结构拆换施工的具体操作步骤为：

施工准备：施工前检验制作钢拱架的原材料、连接筋、钢筋网片、电焊机、风镐、机械破碎头、切割机、氧乙炔等物资和设备，检验风、水、电相关的设置及施工台架等其他辅助工具。

测量放线：测量人员根据断面测量结果画出侵限部位的轮廓，并注明凿除深度。

初支拆除：初支拆除时，先对钢架周围的喷射砼进行凿除，初支凿除主要以人工风镐凿除为主，机械破除头配合，尽量减少对围岩及对附近支护的扰动。风镐凿除喷射混凝土之前，先把喷射混凝土的凿除部份与不需凿除部份在分界处切开分离，以防对不凿除部份混凝土造成损坏。待需拆除钢架周围的喷射砼凿除完毕后，将与钢架连接在一起的锚杆、连接筋、钢筋网片等切除，然后将钢架拆除。再继续对侵限的喷射砼及围岩进行凿除，直至满足要求。初支拆除时，不能大面积的进行，拱架拆换施工采用先墙后拱的顺序进行，每循环拆除纵向长度不超过两榀钢架，降低掉拱、塌方的风险。

重新支护：

采用风镐对断面进行扩挖、修整，扩挖宽度不大于设计要求的钢架间距；扩挖完毕后采用喷射砼进行初喷，初喷厚度2cm，通过初喷对围岩形成一层保护层，避免渗水的冲刷和围岩的风化加剧。

初喷混凝土后，重新施工钢筋网片、钢架、钢架连接筋，新支护钢架应根据监控量测数据来确定合理的预留量，所有接头均采用高强螺栓连接牢固。

钢筋网片、钢架、钢架连接筋施做完成后，补喷混凝土至设计厚度。

初支结构拆换施工完成后，对初支再次进行监测和断面复测，满足要求后钻设仰斜式排水管，重新施做二衬防排水结构，将仰斜式排水孔接入二衬排水系统，然后重新施做拱墙二衬。

相邻两个隧道的拆换施工段落应前后错开避免在同一断面上，错开距离不小于20m。

本申请实施例一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法的实施原理为：通过对拱墙洞身径向注浆加固，在洞身外侧形成加固圈，提高了围岩的稳定性，减少了隧道承受的围岩压力；通过对仰拱底部径向注浆加固，增强了基底承载力，降低因基底承载力不足造成隧道洞身下沉、塌方的风险；通过对拱脚洞身处采用Ф108的注浆导管注浆加固，即起到了加固拱脚底部围岩的作用，又在拱脚处形成桩柱式基础，对隧道洞身起到支撑作用，降低了隧道洞身下沉的风险；二衬拆除前，在二衬拱部施做超前支护，即起到了进一步加固拱部围岩的效果，又起到了为二衬拆除施工提供超前防护的作用。通过在含水量较大地段洞身钻设仰斜式排水孔将围岩深处的地下水排出，降低因土体含水量大而导致岩体强度降低及岩体自重增加，从而导致洞身承受的压力增加的风险，通过对洞身排水，提高了围岩的自稳能力，进一步加强洞身加固的效果。

结构拆换施工采用纵向分段，段内分组，组内分环，环内分部的方式进行。各拆换段可依次进行施工，也可平行施工；段内分组，各组间隔拆换可以减少拆除施工对新恢复的二衬结构的扰动破坏，增强结构和施工的安全性。组内分环，各环进行跳环拆除施工，充分利用未拆除的二衬环与二衬超前支护共同构成的超前支护体系为二衬拆除施工提供防护，并减小拆除施工对洞身围岩造成的扰动破坏。环内分部拆除减小了拆除施工对洞身的扰动。通过先拆除仰拱填充，在现有二衬结构的防护下进行仰拱填充拆除施工，增强了仰拱填充拆除施工的安全性，并减小了仰拱填充拆除时对洞身的震动破坏，其余各部位从上至下依次拆除，降低了发生掉拱和坍塌事故的风险。

与相关技术相比，本申请实施例的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法具有安全性高，适用性强，适用范围广的优点。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：洞身加固施工；S2：隧道结构拆换施工；

所述洞身加固施工包括边墙洞身加固施工、二衬超前支护加固施工、拱部洞身加固施工、洞身围岩仰斜式排水加固施工、拱脚洞身加固施工和仰拱基底加固施工。

2.根据权利要求1所述的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于：所述边墙洞身加固施工采用多个边墙径向注浆导管(5)对拱墙侧边的洞身进行径向钻孔注浆加固；所述拱部洞身加固施工采用多个拱顶径向注浆导管(7)在拱部120°范围内对拱墙顶部的洞身进行径向钻孔注浆加固。

3.根据权利要求1所述的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于：所述二衬超前支护加固施工采用多个超前锚杆(6)作为二衬拆除的超前支护，多个超前锚杆(6)沿隧道纵向分布为若干环，一环内多个超前锚杆(6)在二衬拱部120°范围内分布，超前锚杆(6)插入二衬顶部围岩中且外插角度为30º。

4.根据权利要求1所述的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于：所述仰拱基底加固施工采用多个仰拱径向注浆导管(10)对仰拱(4)底部的洞身进行径向钻孔注浆加固。

5.根据权利要求1所述的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于：所述拱脚洞身加固施工采用多个9m长的φ108×6mm拱脚注浆导管(9)对拱脚处的洞身进行钻孔注浆加固，多个拱脚注浆导管(9)分成多组沿隧道纵向排布，每组拱脚注浆导管(9)包括两根拱脚注浆导管(9)，两根拱脚注浆导管(9)角度分别为垂直向下和倾斜向下设置。

6.根据权利要求1所述的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于：所述洞身围岩仰斜式排水加固施工包括在围岩富水段靠山体侧洞身边墙处钻设仰斜式排水孔(8)。

7.根据权利要求1所述的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于：所述隧道结构拆换施工将隧道沿隧道纵向划分为若干段拆换段，每段拆换段划分为多组拆换组，每段拆换段内各组拆换组进行间隔拆换。

8.根据权利要求7所述的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于：每组拆换组划分为多个拆除环，每组拆换组内各拆除环进行跳环拆除。

9.根据权利要求8所述的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于：每个拆除环划分为仰拱填充(3)、拱顶二衬(11)、左侧拱腰二衬(12)、右侧拱腰二衬(13)、左侧边墙二衬(14)、右侧边墙二衬(15)和仰拱(4)七个部分，每组拆换组进行拆除时先拆除仰拱填充(3)。

10.根据权利要求8所述的一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法，其特征在于：每个拆除环各部分拆换的先后顺序为仰拱填充(3)、拱顶二衬(11)、单侧拱腰二衬、另一侧拱腰二衬、单侧边墙二衬、另一侧边墙二衬、仰拱(4)。

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