摘要:寧安鐵路(南京至安慶)銅池段(銅陵至池州段)由于標(biāo)準(zhǔn)提高橋梁梁型改變,為滿足橋梁運(yùn)架的凈空要求需對(duì)已完成開挖、支護(hù)的隧道進(jìn)行擴(kuò)孔換拱處理。擴(kuò)孔換拱施工會(huì)對(duì)隧道圍巖造成二次擾動(dòng),使隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力重新組合,最終達(dá)到新的平衡,施工難度及風(fēng)險(xiǎn)極高。本文結(jié)合寧安鐵路岱嶺1#隧道、九華隧道、馬衙隧道擴(kuò)拱施工實(shí)例,詳細(xì)介紹擴(kuò)孔換拱施工方案,并總結(jié)了施工經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞:隧道;擴(kuò)孔換拱;處理
1 換拱擴(kuò)孔原因
寧安鐵路岱嶺1#隧道、九華隧道、馬衙隧道于2009年9月相繼開始進(jìn)行暗洞(V級(jí)圍巖)開挖支護(hù)施工,施工過(guò)程中由于寧安鐵路標(biāo)準(zhǔn)提高,由有碴軌道變?yōu)闊o(wú)碴軌道,梁型由原來(lái)的“橋通(2008)2224A”12m梁寬變更為“橋通(2009)2229”12.2m梁寬,所以原隧道設(shè)計(jì)斷面90.2m2無(wú)法滿足運(yùn)架一體機(jī)帶梁通過(guò)隧道的要求,梁翼緣板超出隧道輪廓12cm,因此需要對(duì)已完成開挖支護(hù)的隧道進(jìn)行換拱擴(kuò)孔處理。
2 工程概況
岱嶺1#隧道起訖里程DK192+745.00~DK193+000,長(zhǎng)度255.00m;進(jìn)洞里程DK192+761,需要擴(kuò)孔換拱施工76m,其中Ⅴ級(jí)圍巖加強(qiáng)復(fù)合襯砌類型50m,Ⅴ級(jí)圍巖復(fù)合襯砌類型26m;九華隧道DK197+205.00~DK197+340,長(zhǎng)度135.00m;進(jìn)洞里程DK197+324;需要擴(kuò)孔換拱施工64m,全部為Ⅴ級(jí)圍巖加強(qiáng)復(fù)合襯砌類型;馬衙隧道DK205+250.00~DK205+565,長(zhǎng)度315.00m,需要擴(kuò)孔換拱施工114m,其中Ⅴ級(jí)圍巖加強(qiáng)復(fù)合襯砌類型4m,Ⅳ級(jí)圍巖加強(qiáng)復(fù)合襯砌類型30m,Ⅳ級(jí)圍巖復(fù)合襯砌類型80m。擴(kuò)孔換拱施工均位于隧道洞口段淺埋偏壓地段地質(zhì)復(fù)雜,且以V級(jí)圍巖為主。
原設(shè)計(jì)軌面以上襯砌半徑為r=6.38m,擴(kuò)孔后設(shè)計(jì)軌面以上襯砌半徑為r=6.65m,內(nèi)軌頂面標(biāo)高抬高17.8cm,隧道拱頂標(biāo)高整體提高71.8cm,詳見圖1。
3 擴(kuò)孔換拱方案
3.1 總體方案
擴(kuò)孔換拱施工前先對(duì)已掘進(jìn)地段進(jìn)行加固圈3m全斷面徑向注漿加固,加固后由內(nèi)向外對(duì)隧道進(jìn)行回填反壓,回填至距拱頂3米,利用反壓土作后續(xù)施工工作平臺(tái),擴(kuò)孔開挖時(shí)采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱開挖法由外向內(nèi)擴(kuò)孔換拱施工。
圖1 隧道擴(kuò)孔前后斷面對(duì)比圖
3.2 加固圈3m全斷面徑向注漿
圖2 加固圈3m徑向注漿斷面圖
(1)注漿孔布置
注漿孔按漿液擴(kuò)散半徑1m考慮,注漿孔梅花型布置,孔口環(huán)向間距約100cm孔底環(huán)向間距約150cm,縱向間距150cm,注漿孔在用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)成孔,孔徑50mm,見圖2。
(2)注漿管設(shè)置
注漿管采用φ42mm,壁厚3.5mm的熱軋無(wú)縫鋼管,鋼管長(zhǎng)3.2m,為便于導(dǎo)管插入鋼管前端做成尖錐狀,尾部焊上箍筋,見圖3。
圖3 加固圈3m徑向注漿施工圖
3)注漿材料采用普通水泥漿,注漿參數(shù)
a、水灰比:1;1;注漿壓力:0.5~1.0MPa
b、注漿量計(jì)算
單孔注漿量:Q=Aμ=лR2Lμ+лr2L
μ-圍巖空隙率,根隧道地質(zhì)情況確定,本隧道按5%計(jì)算;
R-擴(kuò)散半徑,根隧道地質(zhì)情況確定,本隧道按1計(jì)算;
r-注漿孔直徑
L-注漿孔深度
3.3 回填反壓
利用原隧道碴對(duì)洞內(nèi)進(jìn)行返壓回填,回填至距拱頂3米。
3.4 初期支護(hù)拆除及擴(kuò)大斷面施工
(1)在導(dǎo)向墻與暗洞結(jié)合處施作小導(dǎo)管
①小導(dǎo)管先用風(fēng)鉆成孔,傾角:仰角20°,孔徑為50mm,成孔后用人工或鉆機(jī)頂入,頂入長(zhǎng)度不小于鋼管長(zhǎng)度的90%,并用高壓風(fēng)將鋼管內(nèi)的砂石吹出;
②小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度>1米;
③小導(dǎo)管布設(shè)在隧道擴(kuò)孔段拱部;
④小導(dǎo)管長(zhǎng)度3.5m、環(huán)向間距30cm;
⑤注漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn),檢查機(jī)械設(shè)備是否正常,管路連接是否正確。
⑥注漿過(guò)程中要隨時(shí)觀察注漿壓力及注漿泵排漿量的變化,分析注漿情況,防止堵管、跑漿、漏漿。做好注漿記錄,以便分析注漿效果。
⑦注漿材料需滿足下列要求:漿液流動(dòng)性好,固結(jié)后收縮小,具有良好的粘結(jié)和較高的早期強(qiáng)度;結(jié)石體透水性低,抗?jié)B性能好。
⑧注漿終壓為0.5~1.0MPa,并派專人做好記錄。注漿結(jié)束后檢查其效果,不合格者補(bǔ)漿,注漿達(dá)到需要的強(qiáng)度后方可進(jìn)行鑿除混凝土和開挖。
(2)初期支護(hù)拆除施工
在初期支護(hù)噴射混凝土面上時(shí)行徑向打孔,孔深30cm,炮孔環(huán)向間距50cm,每個(gè)炮孔內(nèi)裝放半節(jié)炸藥,對(duì)噴射混凝土進(jìn)行松動(dòng)爆破,每次松動(dòng)爆破一榀拱架;
(3)擴(kuò)大斷面施工
松動(dòng)爆破后人工配合風(fēng)鎬鑿除砼并擴(kuò)孔開挖至設(shè)計(jì)斷面,用氧氣切割拆除鋼構(gòu)件;
3.5 重新施作初期支護(hù)
開挖至設(shè)計(jì)斷面后按設(shè)計(jì)及驗(yàn)標(biāo)要求重新施作初期支護(hù)詳見下圖;
3.6 中、下臺(tái)階施工
按同樣方法開挖6榀拱架后開始施工中臺(tái)階,中臺(tái)階施工5榀后進(jìn)行下臺(tái)階開挖,仰拱緊跟,當(dāng)仰拱夠一模二襯長(zhǎng)度時(shí),立即進(jìn)行襯砌施工;
4 監(jiān)控量測(cè)
開展有效圍巖監(jiān)控量測(cè),采用無(wú)棱角激光測(cè)距全站儀,檢測(cè)圍巖位移等;對(duì)地表進(jìn)行全天觀測(cè),記錄詳細(xì)數(shù)據(jù)。嚴(yán)格按照量測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行洞內(nèi)涌體處理。
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