[發明專利]隧道換拱施工方法及用于隧道換拱施工中的施工結構

有效

• 申請號: 201210220525.7
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102733827A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 任會;傅立新;周應麟;魯軍紀;劉云付
• 申請（專利權）人: 湖南省交通規劃勘察設計院
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/10
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 楊斌

技術領域

本發明涉及一種隧道施工過程中的施工工法及施工結構，尤其涉及一種隧道換拱施工方法及用于隧道換拱施工中的施工結構。

背景技術

目前公路隧道施工一般采用鉆爆法，設計一般采用新奧法，即在開挖過程中充分利用圍巖自身的承載能力，先在開挖時施作初期支護限制圍巖變形，并和圍巖一起受力，共同變形，后在圍巖變形基本收斂后施作二次襯砌協同初期支護一起受力。在隧道初期支護施工過程中，由于地質條件較差，在淺埋、偏壓、地下水較發育、施工組織不到位或施工工藝不合理的情況下，易在隧道開挖過程中或初期支護完成后，出現拱部下沉侵限、側墻內斂過大而侵限的現象，更嚴重的是拱部和側墻同時侵限。隧道變形過大，超過二次襯砌厚度最小容許值后，為保證結構安全，就須進行換拱作業，處理這種問題傳統的方法是把初期支護爆破炸掉，再次進行初期支護施工。

當前，隧道換拱作業一般在替撐、人工拆除、注漿固結等方面存在一些困難，以下將分別予以敘述：

1.?“替撐”：所謂“替撐”就是先做好新支撐，然后拆除舊支撐，這種做法在過去礦山法施工時，是一個重要、常用的施工理念和施工工藝，當時沒有噴錨支護，用木支撐支護，開挖1.5m后，即進行模筑襯砌（先拱后墻法），木支撐不能留在混凝土里，當混凝土澆筑到支撐位置后即拆除支撐，將荷載傳遞至模板和拱架上。這樣做很安全，如今將這種理念用在換拱作業里，表面上看是個不錯的想法，但在實際操作中卻有新舊鋼架的節點薄弱、拆除困難、鋼架縱向連接實現困難等諸多弊端。

2.?人工拆除：隧道管理者一般認為圍巖變形大、脆弱，宜盡量減少擾動，而爆破的擾動是最大的，所以嚴控爆破拆除，要采取人工或機械拆除。圍巖脆弱，減少擾動，這個判斷是正確的，但是，爆破震動就比機械拆除震動大、以及人工作業就安全的判斷有嚴重偏差。建設部關于對磚木結構房屋的爆破震速標準是2cm/s，也就是說，只要將爆速控制在一個合理范圍內，爆破就是安全的；而所謂機械拆除在目前主要是指沖擊錘，沖擊錘的震動不一定比爆破小；更重要的是，司機坐在駕駛室內，視線難以達到嵌槽，這就可能造成誤操作，鑿到鋼架，形成安全隱患。而人工拆除的主導思想就是要做到“隧道安全”，其實，最大的安全是人員安全，其次才是隧道，人工進行位于人體上方的拆除作業，脫落的物體都會直接砸到人體上，安全性同樣難以得到保障。

3.?注漿固結：圍巖變形很大，一般認為圍巖必然松散，目前大多是采用打孔注漿、注入普通水泥漿粘結松散圍巖的方法。事實上，變形的圍巖未必松散，許多項目就存在普通靜壓注漿滲透及固結無效的問題；此外，所注入的固結漿液與其說是“水泥漿”，不如說是“泥水漿”，水泥漿注入圍巖，首先起到的作用不是像“膠水粘紙一樣”將松散圍巖“粘”在一起，而是水先對圍巖軟化，這在隧道施工中十分危險的，很多隧道就是在灌漿過程中坍塌的。

基于此，為了更有效地節約工期，確保施工人員安全，也為了保證換拱后結構的承載能力能滿足要求，有必要開發行之有效的施工工法及施工結構，為隧道換拱施工提供指導以集中推廣，提高換拱操作的有效性、規范性和安全性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種工序簡單明了、安全系數高、承載能力恢復程度快的隧道換拱施工方法，還相應提供一種結構簡單、易于安裝和拆除、安全性好的用于隧道換拱施工中的施工結構。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種隧道換拱施工方法，包括以下步驟：

（1）臨時支撐：在需要進行換拱處理的隧道侵限段下方搭建臨時支撐，臨時支撐的基礎部位設置在隧道底面的基礎梁上，臨時支撐的頂部支承住隧道原初期支護的鋼拱架；所述初期支護一般為噴射混凝土和型鋼組合結構；

（2）徑向灌漿加固：在隧道原初期支護的拱部表面鉆注漿孔，注漿孔沿隧道拱部環向均勻分布且沿徑向伸入到侵限段上方的巖體中；然后將鋼花管伸入到注漿孔內并壓注水泥漿，以加固隧道開挖輪廓線外的圍巖；

（3）超前管棚：在隧道拱部沿環向設置超前管棚，超前管棚從拱頂沿隧道開挖方向斜向伸入到侵限段上方的巖體中；

（4）拆除支護：按照原初期支護鋼拱架的間距逐榀拆除侵入隧道復合襯砌中的二次襯砌（二次襯砌一般為鋼筋混凝土結構）凈空的原初期支護；所述拆除包括采用沖擊錘松動、人工鑿除、小藥量爆破等方法拆除已經變形或侵限的初期支護，每拆除一榀初期支護的鋼拱架，則對應拆除一榀臨時支撐的豎向支撐架；拆除順序優選采用由下至上、先墻后拱的順序進行；一般不能大面積拆除初期支護，以防塌方及冒頂；