CN115370389A - 公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑技术领域，特别涉及公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑施工工法，对拱顶塌方严重段，采用双层钢拱架支护，首先在原隧洞断面基础上将洞断面轮廓线整体扩大26cm，进行钢拱架初期支护，支护的具体参数和步骤为：C25喷射混凝土(厚5～15cm)初喷→φ6.5双层钢筋网(间0.2m×0.2m)→I20a工字钢(间距0.5m/榀)第一层钢拱架→φ60mm钢管支撑框架→C25喷射混凝土(厚26cm)→φ6.5双层钢筋网(间0.2m×0.2m)→I20a工字钢(间距0.5m/榀)第二层钢拱架→C25喷射混凝土(厚26cm)→φ42双排锁脚钢管→监控量测，支护完成后喷射混凝土封闭。

Description

公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑施工工法

技术领域

本发明涉及公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑技术领域，特别涉及公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑施工工法。

背景技术

近年来，随着经济的发展，我国道路工程事业也在不断的进步，而隧道工程则是道路工程中较为重要的一个部分，受到了越来越多的关注。在隧道施工过程中，如果遇到溶洞塌方情况，会对隧道施工带来巨大的影响和危险。隧道塌方的处理必须建立在对塌方正确认识的基础上，塌方处理方案的制定如同战斗方案的制定，如果方案不当或失败，不但导致更大的经济损失，而且可能造成人员伤亡，故一般的处理原则是先巩固后方，防止塌方扩大，然后以安全的后方为依托或掩护再向前进行处理，通常塌方段的支护结构从上至下依次为回填、护拱、衬砌，直观上施作护拱然后在护拱保护下施作衬砌是安全的，而实质上施作护拱本身就极为困难而且危险极大。实践证明塌方发生后在一定时间内就会趋于稳定，形成自然拱，先施作衬砌，然后施作护拱及回填是既安全又经济的办法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑施工工法，其适用于隧道塌腔比较稳定，触变性，流动性较大岩质段，尤其是掌子面需要留核心土，以防止塌腔继续扩大。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑施工工法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、准备工作

塌方稳定判断：对塌方后的稳定情况能否做出正确的判断是制定处理方案的关键，否则，不是冒险就是加大投入；一般情况下塌方发生后1～2天就基本稳定，除个别掉小块外，不再有大的坍塌，确定塌方稳定后，即可着手进行处理；

步骤二、清理危石

清除个别危石：塌方成拱稳定后，新形成的临空面在空气、地下水的共同作用下，会迅速风化变软，层间粘结力迅速减弱，产生危石、悬石不断掉块等现象，危害施工安全，必须认真观察并清除；

步骤三、喷混凝土封闭

对已清除危石后的临空面进行喷射5～15cm厚C25混凝土进行封闭，以减少空气对围岩的氧化作用；

步骤四、出渣、清理开挖面

出渣范围视围岩稳定性、坍塌体安全性以及依据衬砌长度确定；

拱脚处设置φ42mm双排锁脚锚管，长3.5m，间距0.5m，以确保下部开挖时侧壁的稳定；

步骤五、第一层钢拱架支护、第二层钢拱架支护

对拱顶塌方严重段，采用双层钢拱架支护，首先在原隧洞断面基础上将洞断面轮廓线整体扩大26cm，进行钢拱架初期支护，支护的具体参数和步骤为：C25喷射混凝土(厚5～15cm)初喷→φ6.5双层钢筋网(间0.2m×0.2m)→I20a工字钢(间距0.5m/榀)第一层钢拱架→φ60mm钢管支撑框架→C25喷射混凝土(厚26cm)→φ6.5双层钢筋网(间0.2m×0.2m)→I20a工字钢(间距0.5m/榀)第二层钢拱架→C25喷射混凝土(厚26cm)→φ42双排锁脚钢管→监控量测，支护完成后喷射混凝土封闭；

为保证下循环支护安全，第一层钢拱架施工完成后在钢拱架腹部垂直设置φ60*4mm钢管，间距(横向0.2m*纵向0.5m)，高度2～3米左右，视塌腔高度可加长，然后开始第二层钢拱架支护；

每清除渣土1m左右时就建立一榀钢拱架，当钢拱架安装两榀以上时，就可以在隧道拱顶以上构成横向(0.2米)*纵向(0.5米)网格钢管支撑框架，就初步形成了一个对顶支撑框架，很稳固的支撑着拱顶上存在的危险的大孤石，防止拱顶塌腔围岩形成塑性滑移体，造成支护结构的剪力破坏，通俗点说就是钢管支撑框架对拱顶塌腔掉块起到缓冲作用，避免掉块对钢拱架支护的冲击力，使初支受力变形。钢管支撑框架不仅在处理塌方过程起到临时支撑的作用，另一作用：与钢拱架和混凝土共同构成C30混凝土护拱框架结构体系，增强初期支护轴向受压。在这种特殊情况下使用，取得了良好的效果。

步骤六、监控量测

在塌方处理全过程对洞内进行监控量测，及时反馈分析量测数据，指导施工，隧道内共布置两条水平测线、两条斜测线、一条拱顶下沉线，监控量测严格按照有关规范和设计进行，每天测量完毕及时进行数据分析，向施工技术员和现场负责人反馈监测结论；当洞内水平收敛值大于5mm/d或地表监测发现异常应立即通知现场人员撤离，并及时向上级回报；当塌方段处理结束，洞内收敛小于0.2mm/d后方可停止监控；

步骤七、下循环支护

步骤八、C30混凝土护拱

衬砌外轮廓施作C30混凝土护拱，护拱厚1.0～1.5m，待隧洞初期支护紧贴掌子面围岩，衬砌达到一定强度后，进行灌浆。先用回填灌浆来填塞满衬砌与岩石的空隙，再用固结灌浆来固结隧洞周围的岩石。首先在拱顶预留灌浆管，待衬砌混凝土拱顶凝固后进行灌浆，当通气管开始漏浆时，就说明在拱顶压入的混凝土已达到预计数量；

步骤九、4％水泥粉煤灰填充

为减轻初支受力，护拱以上塌空区采用4％水泥粉煤灰回填至满，粉煤灰填充上部塌腔，直至填充厚度达到4m左右，待浆液凝固稳定后方可进行开挖作业。

衬砌厚增加至80cm，且于二次衬砌混凝土中增设50kg/m钢轨作拱架予以补强，间距1.0m，拱架纵向联结用18kg/m钢轨焊接牢固，环向间距1.0m，防排水结构与原设计相同，与已施工段粘接密实。

在步骤五中，钢拱架支护包括如下步骤：

1、喷射支护

采用湿喷技术施工，分二次进行喷射混凝土湿喷工艺，初喷对已清除危石后的临空面进行喷射5～15cm厚C25混凝土进行封闭，以减少空气对围岩的氧化作用，复喷在完成第一层钢拱架、钢筋网、径向钢管安装后进行，一次达到设计厚度；采用湿喷工艺，机械手施喷；喷射作业面紧跟开挖面，尽量缩短开挖面暴露时间；

(1)待喷面处理：检查待喷面尺寸、几何形状是否符合设计要求，拆除待喷射面影响喷射作业的障碍物，对保留物和预埋构件加以遮盖保护；

(2)喷射混凝土施工：在喷射混凝土中按设计量掺加入速凝剂；采用XBS-Ⅱ喷射机湿式喷射混凝土，先调整好压缩风压力，保证喷射出的混凝土粘着性好；喷头与受喷面的距离以0.6～1.0m较为适宜，并与受喷面垂直，在遇到钢筋，钢架结构，可适当偏一定角度，喷射时应分段(不超过6m)、分部(先下后上)、分块(2m×2m)，严格按先下后上的顺序进行，以减少混凝土因重力作用而引起的滑动或脱落现象的发生；喷射移动可以采用S形往返移动前进，也可以采用螺旋形移动前进；喷射时应分层进行复喷，以防混凝土回弹量过大，最后喷至达到设计喷射厚度；喷射好的混凝土面应平整，圆顺，无凹凸现象或出现干斑、流淌等问题，经监理工程师检查合格后结束，不合格加以复喷，若间隔时间超过2小时，复喷前应喷水湿润；

2、钢筋网铺设

洞外分片加工，洞内铺挂焊接，挂网要求钢筋网随受喷面的起伏铺设，φ6.5钢筋网片的搭接长度不小于30d(d为钢筋直径)，且不得小于一个网格长边尺寸，并与钢拱架焊接牢固，这有利于喷射混凝土时降低回弹；

3、钢拱架施工

(1)钢架在加工间设置的1∶1制作样台上，采用冷弯、分段制作，按单元拼焊及试拼装后，运至现场安装，加工时做到尺寸准确，弧形圆顺；钢筋焊接(或搭接)长度满足设计要求，焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，钢架中心与隧道中线重合，钢架平面与隧道中线垂直，接头处相邻两连接钢板重合，连接孔位准确；

加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀可以互换，沿隧道周边轮廓误差必须符合技术规范要求；加工后试拼，允许误差为：沿隧道周边轮廓偏差为±3cm，平面(翘曲)偏差±2cm，不合格禁用；

(2)初喷混凝土后，严格按设计架设钢架，钢架安装允许偏差横向和高程均为±5cm，倾斜度不得大于2°；第一层钢拱架施工完成后在钢拱架腹部垂直设置φ60*4mm钢管，间距(横向0.2m*纵向0.5m)，高度2～3米左右，视塌腔高度可加长，然后开始第二层钢拱架支护；

(3)钢架两侧拱脚基础须牢固坚实，安设拱脚或墙脚前清除垫板下的浮碴，将钢架置于原状围岩上，在拱脚下垫钢板对拱架进行垫支，不得使用块石、浮渣或者碎石支垫；

安装先将钢架节段预组装成安装段，拧紧连接螺栓；钢架立起后，钢拱支撑间尺寸严格按设计执行；安装采用中心线及拱脚线控制钢拱架安装支距，使两拱脚及拱顶在同一竖平面上，避免扭偏，钢支撑段与段之间采用高强螺栓连接，然后用定位筋固定，纵向采用Φ22连接钢筋将其和相邻钢架连接牢靠，并在钢架支护内缘、外缘交错布置，支撑均采用双面焊接，焊缝厚度不得小于4mm；

(4)钢拱架与岩壁间用钢楔或混凝土垫块楔紧，钢拱架安设到位后在拱脚处设置锁脚锚管对钢架进行固定，锚管尾部与钢架焊接在一起。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、适用性强，两层拱架加工及安装与常规的单层拱架施工基本相同，无需增加设备，无需专门培训人员。

2、安全性好，采用两层钢拱架与沿隧道径向布置的φ60*4mm无缝钢管、C25喷射混凝土组成的混凝土结构，洞内人员、设备作业更安全，初支结构自身的安全系数提高。

3、质量可靠，两层钢拱架与沿隧道径向布置的φ60*4mm无缝钢管组成的支护，提高了隧道初期支护的强度，消除了因为钢拱架支撑能力不足而造成的质量隐患，工程实体质量提高。

4、缩短工期，公路软岩隧道采用两层钢拱架支护，避免了初期支护病害的发生，能够保证隧道连续均衡施工，缩短了工期。

附图说明

图1为本发明中隧道塌腔处治立面图；

图2为本发明中隧道塌腔处治模型图；

图3为本发明的施工顺序图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明施工工法的工艺原理：两层钢拱架与沿隧道径向布置的φ60*4mm无缝钢管以及C30护拱组成的框架是在传统单层钢拱架支护基础上再进行一层钢拱架支护，同时利用φ60*4mm径向无缝钢管、喷射混凝土、钢拱架与形成混凝土钢支撑，从而加强了初期支护质量。具体工艺如下：

(1)由于富水岩溶段岩性破碎、节理发育，在隧道开挖后，隧道掌子面常常会出现大量隧道涌水、突泥等地质问题，因此，在开挖完成后，待塌方围岩稳定后，快速的使用两层钢拱架与沿隧道径向布置的φ60*4mm无缝钢管组成的框架可以形成较强的初期支护，有效支撑围岩压力，抑制变形，避免出现大面积的塌方出现；

(2)在初期支护外部浇筑C30护拱，使护拱成为初期支护主要受力点，避免了钢拱架直接接触到围岩，造成钢拱架受压变形，从而影响初期支护质量；

(3)针对大面积出现塌腔问题，为减轻混凝土及其他填充物的自重，对塌腔处采用4％水泥粉煤灰袋回填至满，粉煤灰与4％水泥组成充填物，使塌腔壁与水泥粉煤灰直接接触，阻止塌腔范围继续扩大。

实施例2

公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑施工工法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、准备工作

塌方稳定判断：对塌方后的稳定情况能否做出正确的判断是制定处理方案的关键，否则，不是冒险就是加大投入；一般情况下塌方发生后1～2天就基本稳定，除个别掉小块外，不再有大的坍塌，确定塌方稳定后，即可着手进行处理；

步骤二、清理危石

清除个别危石：塌方成拱稳定后，新形成的临空面在空气、地下水的共同作用下，会迅速风化变软，层间粘结力迅速减弱，产生危石、悬石不断掉块等现象，危害施工安全，必须认真观察并清除；

步骤三、喷混凝土封闭

对已清除危石后的临空面进行喷射5～15cm厚C25混凝土进行封闭，以减少空气对围岩的氧化作用；

步骤四、出渣、清理开挖面

出渣范围视围岩稳定性、坍塌体安全性以及依据衬砌长度确定；

拱脚处设置φ42mm双排锁脚锚管，长3.5m，间距0.5m，以确保下部开挖时侧壁的稳定；

步骤五、第一层钢拱架支护、第二层钢拱架支护

对拱顶塌方严重段，采用双层钢拱架支护，首先在原隧洞断面基础上将洞断面轮廓线整体扩大26cm，进行钢拱架初期支护，支护的具体参数和步骤为：C25喷射混凝土(厚5～15cm)初喷→φ6.5双层钢筋网(间0.2m×0.2m)→I20a工字钢(间距0.5m/榀)第一层钢拱架→φ60mm钢管支撑框架→C25喷射混凝土(厚26cm)→φ6.5双层钢筋网(间0.2m×0.2m)→I20a工字钢(间距0.5m/榀)第二层钢拱架→C25喷射混凝土(厚26cm)→φ42双排锁脚钢管→监控量测，支护完成后喷射混凝土封闭；

为保证下循环支护安全，第一层钢拱架施工完成后在钢拱架腹部垂直设置φ60*4mm钢管，间距(横向0.2m*纵向0.5m)，高度2～3米左右，视塌腔高度可加长，然后开始第二层钢拱架支护；

每清除渣土1m左右时就建立一榀钢拱架，当钢拱架安装两榀以上时，就可以在隧道拱顶以上构成横向(0.2米)*纵向(0.5米)网格钢管支撑框架，就初步形成了一个对顶支撑框架，很稳固的支撑着拱顶上存在的危险的大孤石，防止拱顶塌腔围岩形成塑性滑移体，造成支护结构的剪力破坏，通俗点说就是钢管支撑框架对拱顶塌腔掉块起到缓冲作用，避免掉块对钢拱架支护的冲击力，使初支受力变形。钢管支撑框架不仅在处理塌方过程起到临时支撑的作用，另一作用：与钢拱架和混凝土共同构成C30混凝土护拱框架结构体系，增强初期支护轴向受压。在这种特殊情况下使用，取得了良好的效果。

步骤六、监控量测

在塌方处理全过程对洞内进行监控量测，及时反馈分析量测数据，指导施工，隧道内共布置两条水平测线、两条斜测线、一条拱顶下沉线，监控量测严格按照有关规范和设计进行，每天测量完毕及时进行数据分析，向施工技术员和现场负责人反馈监测结论；当洞内水平收敛值大于5mm/d或地表监测发现异常应立即通知现场人员撤离，并及时向上级回报；当塌方段处理结束，洞内收敛小于0.2mm/d后方可停止监控；

步骤七、下循环支护

步骤八、C30混凝土护拱

衬砌外轮廓施作C30混凝土护拱，护拱厚1.0～1.5m，待隧洞初期支护紧贴掌子面围岩，衬砌达到一定强度后，进行灌浆。先用回填灌浆来填塞满衬砌与岩石的空隙，再用固结灌浆来固结隧洞周围的岩石。首先在拱顶预留灌浆管，待衬砌混凝土拱顶凝固后进行灌浆，当通气管开始漏浆时，就说明在拱顶压入的混凝土已达到预计数量；

步骤九、4％水泥粉煤灰填充

为减轻初支受力，护拱以上塌空区采用4％水泥粉煤灰回填至满，粉煤灰填充上部塌腔，直至填充厚度达到4m左右，待浆液凝固稳定后方可进行开挖作业。

衬砌厚增加至80cm，且于二次衬砌混凝土中增设50kg/m钢轨作拱架予以补强，间距1.0m，拱架纵向联结用18kg/m钢轨焊接牢固，环向间距1.0m，防排水结构与原设计相同，与已施工段粘接密实。

在步骤五中，钢拱架支护包括如下步骤：

1、喷射支护

采用湿喷技术施工，分二次进行喷射混凝土湿喷工艺，初喷对已清除危石后的临空面进行喷射5～15cm厚C25混凝土进行封闭，以减少空气对围岩的氧化作用，复喷在完成第一层钢拱架、钢筋网、径向钢管安装后进行，一次达到设计厚度；采用湿喷工艺，机械手施喷；喷射作业面紧跟开挖面，尽量缩短开挖面暴露时间；

(1)待喷面处理：检查待喷面尺寸、几何形状是否符合设计要求，拆除待喷射面影响喷射作业的障碍物，对保留物和预埋构件加以遮盖保护；

(2)喷射混凝土施工：在喷射混凝土中按设计量掺加入速凝剂；采用XBS-Ⅱ喷射机湿式喷射混凝土，先调整好压缩风压力，保证喷射出的混凝土粘着性好；喷头与受喷面的距离以0.6～1.0m较为适宜，并与受喷面垂直，在遇到钢筋，钢架结构，可适当偏一定角度，喷射时应分段(不超过6m)、分部(先下后上)、分块(2m×2m)，严格按先下后上的顺序进行，以减少混凝土因重力作用而引起的滑动或脱落现象的发生；喷射移动可以采用S形往返移动前进，也可以采用螺旋形移动前进；喷射时应分层进行复喷，以防混凝土回弹量过大，最后喷至达到设计喷射厚度；喷射好的混凝土面应平整，圆顺，无凹凸现象或出现干斑、流淌等问题，经监理工程师检查合格后结束，不合格加以复喷，若间隔时间超过2小时，复喷前应喷水湿润；

2、钢筋网铺设

洞外分片加工，洞内铺挂焊接，挂网要求钢筋网随受喷面的起伏铺设，φ6.5钢筋网片的搭接长度不小于30d(d为钢筋直径)，且不得小于一个网格长边尺寸，并与钢拱架焊接牢固，这有利于喷射混凝土时降低回弹；

3、钢拱架施工

(1)钢架在加工间设置的1∶1制作样台上，采用冷弯、分段制作，按单元拼焊及试拼装后，运至现场安装，加工时做到尺寸准确，弧形圆顺；钢筋焊接(或搭接)长度满足设计要求，焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，钢架中心与隧道中线重合，钢架平面与隧道中线垂直，接头处相邻两连接钢板重合，连接孔位准确；

加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀可以互换，沿隧道周边轮廓误差必须符合技术规范要求；加工后试拼，允许误差为：沿隧道周边轮廓偏差为±3cm，平面(翘曲)偏差±2cm，不合格禁用；

(2)初喷混凝土后，严格按设计架设钢架，钢架安装允许偏差横向和高程均为±5cm，倾斜度不得大于2°；第一层钢拱架施工完成后在钢拱架腹部垂直设置φ60*4mm钢管，间距(横向0.2m*纵向0.5m)，高度2～3米左右，视塌腔高度可加长，然后开始第二层钢拱架支护；

(3)钢架两侧拱脚基础须牢固坚实，安设拱脚或墙脚前清除垫板下的浮碴，将钢架置于原状围岩上，在拱脚下垫钢板对拱架进行垫支，不得使用块石、浮渣或者碎石支垫；

安装先将钢架节段预组装成安装段，拧紧连接螺栓；钢架立起后，钢拱支撑间尺寸严格按设计执行；安装采用中心线及拱脚线控制钢拱架安装支距，使两拱脚及拱顶在同一竖平面上，避免扭偏，钢支撑段与段之间采用高强螺栓连接，然后用定位筋固定，纵向采用Φ22连接钢筋将其和相邻钢架连接牢靠，并在钢架支护内缘、外缘交错布置，支撑均采用双面焊接，焊缝厚度不得小于4mm；

(4)钢拱架与岩壁间用钢楔或混凝土垫块楔紧，钢拱架安设到位后在拱脚处设置锁脚锚管对钢架进行固定，锚管尾部与钢架焊接在一起。

实施例3、应用实例一

工程名称：G316线两当至徽县高速公路设计施工总承包部

工程地点：甘肃陇南地区徽县柳林镇

工程造价：18.61076亿元

施工工期：2016年7月开工——2019年7月完工

工程概况：峡口隧道位于甘肃省陇南市市徽县柳林镇峡口村，为一座左、右线分离的四车道高速公路长隧道。隧道贯穿磨沟与峡口左侧山体，设计行车速度为80km/h，断面型式为：建筑限界净宽10.25m(行车道7.5m，路缘带左侧0.5m，右侧0.75m,检修道宽0.75m)，净高5.0m，隧道内轮廓，拱部为单心半圆，侧墙为大半径圆弧，仰拱与侧墙间用小半径圆弧连接。右线里程桩号为YK24+083～YK26+241，长2152米，设计Ⅴ级围岩1383米，Ⅳ级围岩775米，明洞长24米；左线里程桩号为ZK24+082～ZK26+245，长2157米，设计Ⅴ级围岩1390.5米，Ⅳ级围岩772.5米，明洞长24米，两洞合计4321米。洞门形式为:进口采用端墙式洞门，进口采用削竹式洞门。隧道右线纵坡为-1.400％/2137m、-0.5％/21m，左线纵坡为-1.399％/2138m、-0.5％/25m。隧道最大埋深约350米。隧道内共有六处人行横洞和二处车行横洞，具体为1#、2#、3#、4#、5#、6#人行横洞和1#、2#车行横洞，并在车行横洞两端每洞各设置50米紧急停车带。隧道围岩主要为砂岩、砾岩以及少量的花岗闪长岩，岩层褶皱发育，产状变化大，岩体较破碎，根据钻孔揭露推测YK24+900～YK25+610(ZK24+900～ZK25+610)段砾岩均存在不同程度的溶蚀作用，发育溶洞；由于YK24+900～YK25+610(ZK24+900～ZK25+610)段砾岩存在溶蚀作用，因此在隧道设计标高以下存在溶蚀空洞。此外，在此段落范围内，突泥问题会时常伴随着溶洞同时出现。

为安全、高效的完成峡口隧道施工任务，经与项目公司和设计单位沟通后，将此段落变更为两层钢拱架与沿隧道径向布置的φ60*4mm无缝钢管、C25喷射混凝土相结合的施工方法，有效解决了峡口隧道富水岩溶段施工难度大、初期支护质量难以保证等问题，在施工过程中，未发生一起安全和质量事故。

实施例4、应用实例二

工程名称：兰州至海口高速公路临洮至渭源段第八合同段

工程地点：甘肃省定西市渭源县清源镇

施工工期：2013年8月至2014年12月。

工程造价：2.3369亿元。

工程概况：本合同段路线起讫桩号K132+200～K138+800，线路全长6.6km。渭源隧道(出口段)桩号为K132+200～K133+178，隧道共长978m，隧道穿越的地层岩性主要为泥岩、泥质砂岩，硬度低且为强风化状态，隧区工程地质条件差，围岩为IV级及V级，在富水岩溶段施工时采用两层钢拱架与沿隧道径向布置的φ60*4mm无缝钢管、C25喷射混凝土相结合的施工方法，有效保证了施工进度及施工质量，而且加快了施工进度，减少了洞内施工人员的工作时间，质量、经济效果显著。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑施工工法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、准备工作

塌方稳定判断：对塌方后的稳定情况能否做出正确的判断是制定处理方案的关键，否则，不是冒险就是加大投入；一般情况下塌方发生后1～2天就基本稳定，除个别掉小块外，不再有大的坍塌，确定塌方稳定后，即可着手进行处理；

步骤二、清理危石

清除个别危石：塌方成拱稳定后，新形成的临空面在空气、地下水的共同作用下，会迅速风化变软，层间粘结力迅速减弱，产生危石、悬石不断掉块等现象，危害施工安全，必须认真观察并清除；

步骤三、喷混凝土封闭

对已清除危石后的临空面进行喷射5～15cm厚C25混凝土进行封闭，以减少空气对围岩的氧化作用；

步骤四、出渣、清理开挖面

出渣范围视围岩稳定性、坍塌体安全性以及依据衬砌长度确定；

拱脚处设置φ42mm双排锁脚锚管，长3.5m，间距0.5m，以确保下部开挖时侧壁的稳定；

步骤五、第一层钢拱架支护、第二层钢拱架支护

对拱顶塌方严重段，采用双层钢拱架支护，首先在原隧洞断面基础上将洞断面轮廓线整体扩大26cm，进行钢拱架初期支护，支护的具体参数和步骤为：C25喷射混凝土(厚5～15cm)初喷→φ6.5双层钢筋网(间0.2m×0.2m)→I20a工字钢(间距0.5m/榀)第一层钢拱架→φ60mm钢管支撑框架→C25喷射混凝土(厚26cm)→φ6.5双层钢筋网(间0.2m×0.2m)→I20a工字钢(间距0.5m/榀)第二层钢拱架→C25喷射混凝土(厚26cm)→φ42双排锁脚钢管→监控量测，支护完成后喷射混凝土封闭；

为保证下循环支护安全，第一层钢拱架施工完成后在钢拱架腹部垂直设置φ60*4mm钢管，间距(横向0.2m*纵向0.5m)，高度2～3米左右，视塌腔高度可加长，然后开始第二层钢拱架支护；

步骤六、监控量测

在塌方处理全过程对洞内进行监控量测，及时反馈分析量测数据，指导施工，隧道内共布置两条水平测线、两条斜测线、一条拱顶下沉线，监控量测严格按照有关规范和设计进行，每天测量完毕及时进行数据分析，向施工技术员和现场负责人反馈监测结论；当洞内水平收敛值大于5mm/d或地表监测发现异常应立即通知现场人员撤离，并及时向上级回报；当塌方段处理结束，洞内收敛小于0.2mm/d后方可停止监控；

步骤七、下循环支护

步骤八、C30混凝土护拱

衬砌外轮廓施作C30混凝土护拱，护拱厚1.0～1.5m，待隧洞初期支护紧贴掌子面围岩，衬砌达到一定强度后，进行灌浆；先用回填灌浆来填塞满衬砌与岩石的空隙，再用固结灌浆来固结隧洞周围的岩石；首先在拱顶预留灌浆管，待衬砌混凝土拱顶凝固后进行灌浆，当通气管开始漏浆时，就说明在拱顶压入的混凝土已达到预计数量；

步骤九、4％水泥粉煤灰填充

为减轻初支受力，护拱以上塌空区采用4％水泥粉煤灰回填至满，粉煤灰填充上部塌腔，直至填充厚度达到4m左右，待浆液凝固稳定后方可进行开挖作业。

2.根据权利要求1所述的公路隧道塌腔径向钢管对顶支撑施工工法，其特征在于，包括如下步骤：在步骤五中，钢拱架支护包括如下步骤：

1、喷射支护

采用湿喷技术施工，分二次进行喷射混凝土湿喷工艺，初喷对已清除危石后的临空面进行喷射5～15cm厚C25混凝土进行封闭，以减少空气对围岩的氧化作用，复喷在完成第一层钢拱架、钢筋网、径向钢管安装后进行，一次达到设计厚度；采用湿喷工艺，机械手施喷；喷射作业面紧跟开挖面，尽量缩短开挖面暴露时间；

(1)待喷面处理：检查待喷面尺寸、几何形状是否符合设计要求，拆除待喷射面影响喷射作业的障碍物，对保留物和预埋构件加以遮盖保护；

(2)喷射混凝土施工：在喷射混凝土中按设计量掺加入速凝剂；采用XBS-Ⅱ喷射机湿式喷射混凝土，先调整好压缩风压力，保证喷射出的混凝土粘着性好；喷头与受喷面的距离以0.6～1.0m较为适宜，并与受喷面垂直，在遇到钢筋，钢架结构，可适当偏一定角度，喷射时应分段(不超过6m)、分部(先下后上)、分块(2m×2m)，严格按先下后上的顺序进行，以减少混凝土因重力作用而引起的滑动或脱落现象的发生；喷射移动可以采用S形往返移动前进，也可以采用螺旋形移动前进；喷射时应分层进行复喷，以防混凝土回弹量过大，最后喷至达到设计喷射厚度；喷射好的混凝土面应平整，圆顺，无凹凸现象或出现干斑、流淌等问题，经监理工程师检查合格后结束，不合格加以复喷，若间隔时间超过2小时，复喷前应喷水湿润；

2、钢筋网铺设

洞外分片加工，洞内铺挂焊接，挂网要求钢筋网随受喷面的起伏铺设，φ6.5钢筋网片的搭接长度不小于30d(d为钢筋直径)，且不得小于一个网格长边尺寸，并与钢拱架焊接牢固，这有利于喷射混凝土时降低回弹；

3、钢拱架施工

(1)钢架在加工间设置的1∶1制作样台上，采用冷弯、分段制作，按单元拼焊及试拼装后，运至现场安装，加工时做到尺寸准确，弧形圆顺；钢筋焊接(或搭接)长度满足设计要求，焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，钢架中心与隧道中线重合，钢架平面与隧道中线垂直，接头处相邻两连接钢板重合，连接孔位准确；

加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀可以互换，沿隧道周边轮廓误差必须符合技术规范要求；加工后试拼，允许误差为：沿隧道周边轮廓偏差为±3cm，平面(翘曲)偏差±2cm，不合格禁用；

(2)初喷混凝土后，严格按设计架设钢架，钢架安装允许偏差横向和高程均为±5cm，倾斜度不得大于2°；第一层钢拱架施工完成后在钢拱架腹部垂直设置φ60*4mm钢管，间距(横向0.2m*纵向0.5m)，高度2～3米左右，视塌腔高度可加长，然后开始第二层钢拱架支护；

(3)钢架两侧拱脚基础须牢固坚实，安设拱脚或墙脚前清除垫板下的浮碴，将钢架置于原状围岩上，在拱脚下垫钢板对拱架进行垫支，不得使用块石、浮渣或者碎石支垫；

安装先将钢架节段预组装成安装段，拧紧连接螺栓；钢架立起后，钢拱支撑间尺寸严格按设计执行；安装采用中心线及拱脚线控制钢拱架安装支距，使两拱脚及拱顶在同一竖平面上，避免扭偏，钢支撑段与段之间采用高强螺栓连接，然后用定位筋固定，纵向采用Φ22连接钢筋将其和相邻钢架连接牢靠，并在钢架支护内缘、外缘交错布置，支撑均采用双面焊接，焊缝厚度不得小于4mm；

(4)钢拱架与岩壁间用钢楔或混凝土垫块楔紧，钢拱架安设到位后在拱脚处设置锁脚锚管对钢架进行固定，锚管尾部与钢架焊接在一起。

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