曹 學(xué)

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原 030032）

1 工程概況

高坡隧道全長(zhǎng)7944m，隧道最大埋深約445m，為高瓦斯隧道，采用” 2 橫洞+主副斜井+洞身平導(dǎo)+1 通風(fēng)豎井”輔助坑道方案組織施工，平導(dǎo)位于正洞右側(cè)，長(zhǎng)4928.54m。DK342+060 ～DK343+202.4 段穿越二疊系龍?zhí)督M(P2l)煤系地層，長(zhǎng)1109m，巖性主要為砂巖、泥巖、炭質(zhì)頁(yè)巖、鋁土巖夾煤層，薄層狀為主，巖層產(chǎn)狀平緩，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，破碎至較破碎，埋深約300 ～445m。

2 總體方案

采用機(jī)械拆除、擴(kuò)挖。整體拆換施工全部采用大型專用施工設(shè)備，保證拆換施工安全、質(zhì)量。

高坡隧道軟巖大變形段拆換施工區(qū)間為D3K342+745.0～D3K343+202.4 段共457.4m，分四個(gè)工作面進(jìn)行施工第一層初期支護(hù)，施工采用門架開(kāi)挖、拱架架立，濕噴機(jī)械手濕噴砼；仰拱不設(shè)填充，采用大塊鋼筋砼整體澆筑，中心水溝采用砼過(guò)水涵管來(lái)保證仰拱整體性，其余不拆換地段中心水溝涂刷防水層； 二次襯砌設(shè)兩個(gè)工作面、兩部襯砌臺(tái)車進(jìn)行施工。

隧道施工投入滿足隧道施工的人員、機(jī)械設(shè)備及檢測(cè)儀器，組成注漿、瓦斯監(jiān)控、監(jiān)控量測(cè)、拆、換、錨、運(yùn)、襯等作業(yè)線。施工準(zhǔn)備期內(nèi)完成平導(dǎo)對(duì)應(yīng)段落加固以及正洞地下水引排，專用機(jī)械設(shè)備選型和調(diào)配，通風(fēng)及瓦檢系統(tǒng)調(diào)試，施工風(fēng)、水、電布設(shè)，機(jī)械設(shè)備防爆改裝，高瓦斯隧道開(kāi)工條件驗(yàn)收等；拆換施工時(shí)，先行完成拆換段徑向注漿加固工程，再進(jìn)行拆換施工，加強(qiáng)圍巖監(jiān)控量測(cè)和結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)調(diào)整施工方法和支護(hù)參數(shù)以策安全，確保工程質(zhì)量和進(jìn)度；一支初期支護(hù)緊跟，盡早形成閉合環(huán)；根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果適時(shí)施作二支閉合環(huán)，仰拱超前，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果適時(shí)施作二次襯砌；水溝電纜槽則適時(shí)安排，與二襯平行作業(yè)；整個(gè)煤系地層段落預(yù)留有砟道床條件。

3 拆換原則及條件

3.1 拆換施工順序

拆換施工順序?yàn)橄燃庸?，后拆換；先上部，后下部。

拆換前對(duì)變形段首先進(jìn)行加固，一方面對(duì)圍巖進(jìn)一步變形進(jìn)行約束，另方面減小拆除過(guò)程的安全風(fēng)險(xiǎn)。洞身圍巖的加固方式為徑向注漿。圍巖注漿加固后，待其量測(cè)變形趨于基本穩(wěn)定方可開(kāi)始對(duì)原初支結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆換。對(duì)整個(gè)斷面初支拆換的順序要求從上至下進(jìn)行，完成同一斷面的拆換后才能開(kāi)始下榀鋼拱架的拆除工作。

3.2 第二層初支施作條件

第二層初支施作的前提條件為：第一層初期支護(hù)變形基本趨于穩(wěn)定、第一層初期支護(hù)變形量達(dá)到1/2 預(yù)留變形量或有鋼架扭曲現(xiàn)象時(shí)。

3.3 二次襯砌施作條件

收斂速率≤0.2mm/d,拱頂沉降速率≤0.15mm/d 時(shí)。

4 拆換施工

4.1 拱墻第一層初期支護(hù)施工

4.1.1 注漿預(yù)加固

變形段拱墻范圍采用徑向注漿方式，注漿孔采用三臂鑿巖臺(tái)車開(kāi)孔，開(kāi)孔直徑75mm，孔深5m，孔口管采用φ50×3.5mm 鋼花管，管長(zhǎng)1～2m，布置間距1.2m×1.2m(環(huán)×縱)，按照梅花形布置，其間距可根據(jù)圍巖情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。漿液材料采用采用普通水泥漿，注漿壓力為3.0Mpa ～5.0Mpa，水灰比為0.8：1。注漿過(guò)程中加強(qiáng)注漿范圍前后初期支護(hù)的監(jiān)控量測(cè)，避免由于前方注漿壓力上升后初支噴射砼開(kāi)裂，從而造成隱患。

4.1.2 原拱墻支護(hù)結(jié)構(gòu)拆除

(1)仰拱矮邊墻拆除，二襯混凝土、襯砌鋼筋拆除

二襯混凝土、仰拱矮邊墻采用破碎錘挖掘機(jī)進(jìn)行鑿除，鋼筋可采用氧割或切割機(jī)分段進(jìn)行拆除。注意對(duì)于已施作襯砌地段，襯砌一次拆除6m，即施作一次徑向注漿。

(2)拱墻初期支護(hù)拆除

待注漿水泥漿液強(qiáng)度達(dá)到要求后方可對(duì)噴射混凝土破除，利用門架全環(huán)拆除。一次拆除2 榀，遇圍巖較差且初支表面滲水地段一次1 榀。

在拆除初期支護(hù)前，同樣需要嚴(yán)格執(zhí)行“動(dòng)火審批制度”，同時(shí)保證拆除工作面前后20m 范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛炔淮笥?.4%。拆換門架上應(yīng)安設(shè)局扇，防止局部出現(xiàn)瓦斯超限。施工過(guò)程中瓦檢員必須全程跟班作業(yè)，隨時(shí)檢測(cè)瓦斯?jié)舛取?/p>

4.1.3 圍巖擴(kuò)挖

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，雙層支護(hù)體系+圓形襯砌結(jié)構(gòu)，需在原支護(hù)結(jié)構(gòu)拆除后進(jìn)行圍巖擴(kuò)挖(擴(kuò)挖深度0.4～1.6m)。圍巖擴(kuò)挖采用機(jī)械開(kāi)挖，并采用逐榀擴(kuò)挖。為確保安全，拆除擴(kuò)挖前，先利用支撐臺(tái)架對(duì)未拆換部分進(jìn)行支撐。首次擴(kuò)挖寬度按1m 控制，形成作業(yè)面開(kāi)槽寬度保證第一榀鋼拱架安裝位置即可，然后逐步擴(kuò)大作業(yè)面。

為保證超欠挖控制良好，進(jìn)行擴(kuò)挖前， 測(cè)量班進(jìn)行測(cè)量放樣，用紅漆標(biāo)出開(kāi)挖輪廓線。然后根據(jù)開(kāi)挖輪廓線進(jìn)行擴(kuò)挖作業(yè)。

4.1.4 拱墻一支鋼架安裝

擴(kuò)挖完成后，應(yīng)及時(shí)施作拱墻第一層初期支護(hù)，以控制圍巖變形，防止坍塌。

(1)混凝土初噴以及鋼筋網(wǎng)片掛設(shè)

圍巖擴(kuò)挖到位后及時(shí)初噴4cm 厚混凝土封閉巖面，同時(shí)為后續(xù)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)片提供外側(cè)保護(hù)層。初噴砼為C30 氣密性砼，采用五新CHP25B 濕噴機(jī)械手施工。根據(jù)每次開(kāi)挖的寬度、長(zhǎng)度來(lái)決定加工鋼筋網(wǎng)片的尺寸，網(wǎng)片與預(yù)留鋼筋接頭采用搭接焊或綁扎，其盡量緊貼初噴混凝土面。鋼筋網(wǎng)片規(guī)格為：φ8，網(wǎng)片尺寸：20cm×20cm，網(wǎng)片預(yù)留及搭接1～2 個(gè)網(wǎng)格。

(2)鋼架安裝

第一層支護(hù)鋼架采用HW200 型鋼鋼架，鋼架間距為0.6m，在洞外加工，洞內(nèi)組裝。拱部144°范圍(長(zhǎng)約20.5m，分三個(gè)單元)采用專用拱架安裝臺(tái)架一次安裝，邊墻(長(zhǎng)約5.8m，兩邊各一個(gè)單元)采用3t 專用汽車吊安裝。架立前必須對(duì)鋼架的線路中線位置、法線方向測(cè)量放樣，然后靠初噴混凝土面架立，鋼架間距需滿足設(shè)計(jì)要求。鋼架安設(shè)完畢后，施作縱向連接筋、縱向連接鋼架、鎖腳錨管，拱架和鎖腳錨管通過(guò)“L”型鋼筋幫焊進(jìn)行有效固定。

(3)混凝土復(fù)噴

安裝完鋼筋網(wǎng)和鋼拱架后進(jìn)行混凝土復(fù)噴，混凝土表面平整度需滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。復(fù)噴砼同樣采用C30 氣密性噴射混凝土，濕噴工藝，厚度不小于24cm。

(4)拱墻系統(tǒng)錨桿施作

拱墻系統(tǒng)錨桿施作采用中國(guó)鐵建重工三臂鑿巖臺(tái)車通過(guò)釬尾連接桿將自進(jìn)式錨桿鉆進(jìn)施工，系統(tǒng)錨桿施作滯后第一層初期支護(hù)12m，并與初期支護(hù)平行作業(yè)。錨桿采用G32 自進(jìn)式錨桿，拱部錨桿長(zhǎng)度12m/根；邊墻錨桿8m/根，布設(shè)間距為：1.2m×1.2m(環(huán)×縱)。

系統(tǒng)錨桿施作完成后，及時(shí)進(jìn)行注漿作業(yè)。

4.2 仰拱初期支護(hù)施工

4.2.1 原仰拱及仰拱填充砼、仰拱初支拆除

第一層拱墻初期支護(hù)施作完成50m，開(kāi)始拆除原仰拱及其填充砼、仰拱初期支護(hù)，拆除方式采用機(jī)械破碎錘挖機(jī)破除，分次長(zhǎng)度為3.0m，考慮到圓形斷面仰拱開(kāi)挖深度大(4.85m)的特點(diǎn)，需放坡破除，出渣車仰拱裝渣平臺(tái)坡度不大于10%。

4.2.2 仰拱擴(kuò)挖

拆除作業(yè)完成后，利用仰拱棧橋，繼續(xù)按照設(shè)計(jì)開(kāi)挖尺寸分次對(duì)仰拱進(jìn)行擴(kuò)挖，分次長(zhǎng)度為3.0m/次。

4.2.3 仰拱一支鋼架安裝

仰拱鋼架采用HW200 型鋼鋼架，鋼架間距為0.6m，(長(zhǎng)約17.8m，分三個(gè)單元)采用3t 專用汽車吊安裝。

4.2.4 仰拱系統(tǒng)錨桿施作

仰拱一支拱架安裝完成噴錨后打設(shè)仰拱系統(tǒng)錨桿，錨桿采用φ32 自進(jìn)式錨桿，隧底錨桿長(zhǎng)度12m/根；布設(shè)間距為：1.2m×1.2m(環(huán)×縱)，注水泥漿。采用阿特拉斯三臂鑿巖臺(tái)車施作錨桿。

4.2.5 仰拱二支鋼架安裝

仰拱二支鋼架采用HW175 型鋼，間距0.6m/榀，采用3t專用汽車吊安裝，預(yù)留與拱墻鋼架連接板，施工時(shí)必須注意拱架安裝質(zhì)量。

4.2.6 仰拱洞渣回填

根據(jù)試驗(yàn)段監(jiān)控量測(cè)結(jié)果。若一支變形大或存在鋼架扭曲變形現(xiàn)象，則仰拱回填洞渣作為施工平臺(tái)和行走通道，及時(shí)施作二支拱墻初期支護(hù)，使二支封閉成環(huán)，監(jiān)測(cè)穩(wěn)定后施作仰拱整體砼；若一支初期支護(hù)變形不大，待仰拱初期支護(hù)完成12m后，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)情況同步施作仰拱及填充整體混凝土，仰拱及其填充砼采用大塊鋼筋砼整體澆筑，中心水溝采用砼過(guò)水涵管來(lái)保證仰拱整體性，其余不拆換地段中心水溝涂刷防水層，仰拱一次澆筑12m。

4.3 拱墻二支初期支護(hù)施工

為控制變形，當(dāng)一支初期支護(hù)變形量達(dá)到1/2 預(yù)留變形量或有鋼架扭曲現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)施作二支初期支護(hù)。

二支鋼架拱部144°范圍采用專用拱架安裝臺(tái)架一次安裝，邊墻采用3t 專用汽車吊安裝。

拱墻第二層初期支護(hù)施工步驟同拱墻第一層初期支護(hù)。

4.4 仰拱整體鋼筋混凝土澆筑

仰拱采用大塊鋼筋砼整體澆筑，中心水溝采用砼過(guò)水涵管來(lái)保證仰拱整體性，其余不拆換地段中心水溝涂刷防水層。仰拱一次澆筑12m。

4.5 二次襯砌施工

二次襯砌施工設(shè)置兩個(gè)工作面，配置兩部臺(tái)車施工。

二襯施作時(shí)機(jī)需待初支變形穩(wěn)定后予以實(shí)施，拱部沉降速率小于0.15mm/d，收斂速率小于0.2mm/d 才能施作。

5 拆換施工注意事項(xiàng)

施工工程中對(duì)于質(zhì)量方面應(yīng)該嚴(yán)格把控，拆換區(qū)域作為施工重點(diǎn)，處理段位于煤系地層段，必須嚴(yán)格按照高瓦斯工區(qū)管理，實(shí)行24 小時(shí)不間斷通風(fēng)。施工中應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)，并加強(qiáng)瓦斯等有害氣體檢測(cè)、監(jiān)測(cè)，確保隧道內(nèi)任何地點(diǎn)瓦斯?jié)舛炔淮笥?.4%，并按規(guī)范、規(guī)定組織施工。