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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