邱太寧

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

山區(qū)高速公路建設為適應沿線地形、地質條件，隧道工程占比較高，且由于山區(qū)地質條件復雜，斷層破碎帶、溶洞帶、滑坡段等不利地質多，嚴重影響隧道施工安全、質量和進度[1-3]。某隧道改進二襯、初支置換施工工藝，采用新型材料的方式，在確保安全、縮短工期和降低施工成本的基礎上，實現(xiàn)了隧道施工安全，順利通過了不良地質段[4-5]?；诖?，該文以該工程為依托，對其二襯、初支置換及換拱段監(jiān)控量測方案展開研究，具有十分重要的實踐意義。

1 工程概況

某高速公路隧道項目，采用左右洞分幅設計，隧道最大埋深約186.0 m，隧道左洞有共218 m 隧道段，發(fā)生二襯侵界、滲水等質量問題；右洞共80 m 隧道段，發(fā)生初支工字鋼變形幅度多大、初支下沉等質量弊病。針對左右幅隧道上述情況，采用“先護后拆” 拆除原初支和二襯，并綜合超前地質掃描、鉆芯取樣、鉆孔成像儀等技術資料對該隧道二襯、初支進行了成功置換，并通過監(jiān)控量測單位和第三方檢測單位檢測隧道沉降等數(shù)據(jù)，結果顯示，施工段沉降、收斂數(shù)據(jù)穩(wěn)定，各監(jiān)測指標均處于固定限值以內，滿足隧道通車運行安全要求。

2 隧道二襯拆除施工

2.1 臨時鋼拱架支撐

臨時拱架安裝方法基本和上臺階鋼支撐一致，其不同之處在于臨時拱架工字鋼兩頭落腳處需要設置2 cm 厚、0.5 m 寬縱向鋼板，縱向鋼板接合處采用鋼板焊接，外側采用1.5 m 長的直徑22 cm 定位筋固定，工字鋼與鋼板間采用焊接連接固定，保證拱架受力均勻，且工字鋼連接處鋼板必須無縫對接。

2.2 注漿固結

（1）首次注漿施工，采用6 m 長直徑42*3.5 mm 小導管，縱環(huán)間距為2.4*2.4 m，鋼管前端設置為尖錐狀，端頭進行封堵處理，管壁四周鉆設直徑6 mm 注漿孔，注漿孔中心距20 cm，布設為梅花形，鋼管尾部100 cm 為止?jié){段，不鉆設注漿孔。

（2）二次注漿施工，采用4 m 長小導管，直徑、縱環(huán)間距、注漿孔孔徑、孔間距等與首次注漿施工參數(shù)一致，端頭不進行封堵處理，與首次注漿小導管交錯布置，進行注漿施工。

2.3 臨時鋼拱架拆除

為保證施工安全性，換拱段臨時鋼拱架I20a 工字鋼采用安裝破碎頭挖掘機從拱腰處破除，逐步向拱頂進行，拱腰至拱頂工字鋼拆除后，再拆除拱腰以下部分工字鋼，廢料則用焊工配合挖機切割并用后八輪轉運出洞。

2.4 二襯拆除

（1）為減少二襯拆除施工對隧道圍巖的擾動，防止圍巖失穩(wěn)脫落，采用人工風鎬配合挖機拆除二襯混凝土；為避免拆除段二襯混凝土拆除擾動非拆除段混凝土，兩段間鑿出40 cm 寬、原二襯混凝土厚槽坑，保證非拆除段落襯砌混凝土穩(wěn)定性。拆除二襯前，須將待拆除循環(huán)段臨時鋼拱架拆除[6]。

（2）二襯混凝土按自上而下順序拆除，分塊、分段逐步進行，并采用汽割切割二襯及初支鋼筋。施工過程中，須嚴格控制拆除段交通，嚴禁非作業(yè)人員、車輛進入。

3 隧道初支置換

二襯拆除完畢，在暴露出的初支斷面布設監(jiān)測點，若初支變形面積大(環(huán)向長度超過2 m)或侵限嚴重(重構二襯厚度小于35 cm)，須對原有初支采取全斷面整體置換，按1-2 榀鋼拱架一循環(huán)，每榻鋼架拱部、拱腳處，增設8 根直徑22 mm 鎖腳錨桿。

3.1 初支破除

初支拆除工序基本與二襯一致，先在破除段與非破除段間人工開鑿一道50 cm 寬、24 cm 深的槽口，再利用挖掘機安裝破碎頭破除原初支拱架工字鋼，破除施工時，根據(jù)實際工況設置破碎頭振幅、破碎次數(shù)，盡量減少對圍巖的擾動，第1 段破除施工完畢后，立即開展第5 段初支破除施工。

3.2 拆除后重新支護

（1）初支拆除后采用斷面儀對整個圍巖進行測量，采用人工風鎬配合炮機方式，修整欠挖部分斷面，確保斷面達到設計要求，并噴射2 cm 混凝土保護圍巖，防止松動的圍巖有大面積的掉塊現(xiàn)象[7]。

（2）初支空洞處理：若發(fā)現(xiàn)該段初支背后存在空洞，則采用打孔預埋3 根長短不一的泵送管泵送C20 混凝土進行回填處理；若空腔厚度小于50 cm 時，采用噴射混凝土全部填充。

（3）超前支護：為確保二襯砌拆除過程中的安全，在圍巖較破碎段對待拆除段拱腰至拱頂采取超前小導管支護。

（4）初支施工完畢，拱頂、拱腰處按5 m 間距布設沉降觀測和周邊收斂點，初支沉降、收斂穩(wěn)定后，方可開展二襯施工[8]。

4 仰拱置換

（1）測量放樣：測量后，在須拆除置換的起止樁號兩側的邊墻上做好標記。

（2）仰拱開挖：用破碎頭配合挖機完成全幅開挖，為減少作業(yè)干擾，在施工段采用棧橋通行。出碴時專人觀察并現(xiàn)場指揮，防止仰拱超挖，松碴需徹底清除，見圖1。

圖1 仰拱破除示意圖

（3）仰拱初期支護：仰拱開挖后，先架設棧橋，用噴射混凝土對其巖面進行初噴，厚度為3～5 cm，后用I20b 工字鋼進行安裝，工字鋼縱向布設間距與上部拱架一致，采用螺栓連接固定與邊墻拱架，形成環(huán)狀封閉結構，最后采用濕噴工藝復噴混凝土。仰拱重構見圖2。

圖2 仰拱重構示意圖

5 二襯重構

（1）施工要求及組織：初支置換施工完畢，在其拱腰、拱頂處，布設沉降和周邊收斂觀測點，當監(jiān)控量測報告顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，立即進行二次襯砌施工。二襯臺車分兩頭緊跟初支，二襯臺車見圖3。

圖3 二襯臺車簡圖

（2）新舊二襯混凝土端頭交界處施工：為確保新舊二襯混凝土間施工縫防水質量，對兩端頭未拆除段二襯接觸面厚度中心位置切割中槽，深度15 cm，寬度10 mm，預埋中埋式止水帶，并用環(huán)氧樹脂密封槽口。其他施工縫處防水按設計要求進行施工。

（3）防水施工：土工布鋪設前，先清理初支表面裸露錨桿頭、鋼筋，并用細石混凝土抹平；土工布用專用熱熔襯墊及射釘固定于混凝土表面。防水板采用焊接連接，板間搭接寬度≥10 cm，單條焊縫寬≥125 mm。

（4）擋頭板定位準確，與巖壁間隙嵌填密實，頂部留設觀察口，便于掌握封頂混凝土施工質量。在隧道拱頂位置通過預埋排氣孔和壓注漿管孔，以確保二襯拱頂無空洞現(xiàn)象。

（5）養(yǎng)護：二襯混凝土采用養(yǎng)護噴管噴水養(yǎng)護，模板拆除前，充分沖洗模板表面；模板拆除后，采用高壓水槍噴灑混凝土表面，保持混凝土表面濕潤，降低水化熱；洞口100 m 處，養(yǎng)護時間不得低于14 d；洞身混凝土養(yǎng)護時間不得少于7 d；已貫通隧道二襯混凝土養(yǎng)護時間不得少于14 d[9]。

（6）二襯換拱施工由兩頭向中間進行，采用逐段跳躍式施工，循環(huán)加固，保證二襯置換施工安全性，施工組織方案示意圖見圖4。

圖4 先鋒隧道二襯置換組織施工示意圖

6 換拱段監(jiān)控量測方案

（1）拆換后應加強對拱頂沉降和周邊收斂的觀測，斷面間距為每次拆除段落（暫定2 m）布設一組，且在二襯拆除或初支置換后，及時將工作臺車移出監(jiān)測斷面位置，以便監(jiān)控兩側的工作正常開展。

（2）監(jiān)控量測頻率按照規(guī)范要求適當增大，按表1、表2 取大值執(zhí)行。

表1 周邊收斂和拱頂下沉的量測頻率（按位移速度）

表2 周邊收斂和拱頂下沉的量測頻率（按量測間隔時間）

（3）為保證施工安全，施工過程中一旦檢測到異常數(shù)據(jù)，應立即上報處理。位移與時間正常曲線和反常曲線見圖5，其中反常曲線表示施工監(jiān)測段發(fā)生的非施工引起的位移急劇增長現(xiàn)象。

圖5 位移與時間的正常曲線和反常曲線

7 結論

綜上所述，隧道二襯、初支置換及換拱段監(jiān)控量測方案，對隧道二襯拆除施工、初支置換、仰拱置換、二襯重構等施工安全、施工質量影響顯著，準確、可靠的施工檢測數(shù)據(jù)，是指導隧道不良地質段二襯、初支置換施工的必要手段。施工階段，應嚴格按照監(jiān)控量測方案確定的量測頻率進行施工監(jiān)控，及時上報監(jiān)控異常，并采取針對性治理對策，保證施工安全性。