隧道换拱施工技术方案.docx

目 录

一、编制依据 1
二、质量目标 1
三、安全目标 1
四、工程概况 1
4.1、施工情况 2
五、换拱方案 2
5.1、施工准备 2
5.2、建立监控量测系统 6
5.3、换拱方案 10
六、施工注意事项 14
七、资源配置 14
7.1、机料具的配置 14
7.2、人员配置 15
八、安全保证措施 15
8.1、换拱台车加固 15
8.2、险情应急处理 15
8.3、安全教育 15
8.4、安全物资 16
8.5、警示标志 16
8.6、其他安全措施 16

XX隧道左线换拱施工技术方案

一、编制依据
1. XX高速公路XX至XX段工程XX标段XX隧道施工设计图；
2．施工现场的工程地质、水文地质、本地资源、交通情况及施工环境等调查资料；
3．本企业的施工技术能力、管理水平及类似施工经验。
二、质量目标
杜绝施工重大质量事故，杜绝工程质量隐患。
三、安全目标
杜绝本方案实施过程中任何安全事故发生。
四、工程概况
隧道区为低中山地貌，拟建隧道穿越XX主峰，沿路线中心海拔高程一般约为955～1330m，最大埋深约375m。ZK16+721～ZK17+750段为单向陡坡地形，地势东北低，西南高，坡度约35～55°，整体坡向约30°。ZK16+721～ZK16+740段处于隧道进口偏压浅埋段且为45°斜交进洞。隧址区出露岩层主要为（Pz1h）石英细砂岩、（Pt2s）石英片岩夹云母石英片岩及云母石英片岩夹石英片岩，小型的褶皱和断层发育，其中ZK16+700～K18+200段见一背斜，背斜两翼产状分别为18°＜86°和180°＜80°，隧道走向与背斜走向呈大角度斜交或近似垂直。
该段施工时间：2013年3月30日～2013年4月10日。
在施工过程中，经项目经理部测量班日常监控量测发现，在XX段已经完成的初期支护变形量超标，最大侵限24cm，目前该段沉降变形已趋于稳定。
鉴于XX段初期支护已侵入二衬3cm～24cm（详见断面量测结果），而该段隧道V级围岩二衬厚度为50cm，由于大面积侵限，影响了模筑衬砌施工质量，为满足设计支护厚度要求，在确保安全及质量的前提下必须对该段隧道初期支护做换拱处理。
建立质量责任制，将质量目标层层分解，制定各级、各部门质量工作岗位责任制，明确具体的质量责任，把质量管理的每项工作、每个环节具体落实到每一个部门、每一个人，切实把质量工作落到实处。
组长职责：项目经理作为第一责任人主要组织实施换拱方案，制定落实质量和技术保证措施。定期向建设单位、监理和质量管理部门汇报施工情况。
副组长职责：项目总工具体编制该隧道的换拱方案并组织落实，对施工过程组织技术人员进行监督、指导并作好监控量测，及时处理现场险情。现场负责人主要督促施工人员严格按照方案要求进行施做，并做好现场人员及机械设备的安全管理工作。
工程管理部职责：具体组织实施换拱方案的落实并对施工全过程进行指导，负责技术交底的制定和现场监控量测并对监控量测结果进行分析，及时上报。对施工人员进行技术交底及培训工作。
安全环保部职责：制定详细的安全应对措施，对施工全过程进行监控并及时处理。
其他部室：负责落实物资供应及相关配套工作。
施工队：组织有经验的专业施工队伍，施工前对所有施工人员进行安全交底，严格按照换拱方案及有关技术要求进行施工，现场必须听从技术及管理人员的指导。
成立以施工负责人为组长的安全领导小组，现场负责人、技术负责人任安全领导小组副组长，施工队设安全管理检查小组及专职安全员，从施工、技术方面来保证施工生产的安全。
安全领导小组办公室设在工区综合办公室，成立相安全管理检查小组，并在各工班设兼职安全检查员，坚持经常性的施工安全管理检查及监督指导。利用该隧道现有设备提前加工钢拱架、制作钢筋网片，按照设计及方案要求加工小导管。 5.2.1量测程序
监控量测的目的在于监测围岩变形和压力情况，验证支护衬砌的设计效果，保证围岩稳定和施工安全；提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定衬砌的施做时间；通过对量测数据的分析处理，掌握地层稳定性变化规律，预见事故和险情，作为调整和休整支护参数及施工方法的依据，提供围岩和支护衬砌最终稳定的信息。监控量测流程见下图

监控量测流程图

5.2.2测点布置
在XX隧道左线XX段换拱过程中，监控量测严格进行地表下沉量测、拱顶下沉量测、水平净空收敛量测三项量测，测点布置见下图
监控量测测点布置图
5.2.3布点观测
施工前，在洞内该段初期支护钢架上布置监控量测点，拱顶下沉观测点及净空收敛观测点按每2米一个断面进行布设，以观测围岩及初期支护结构的变化；洞顶原地表，每5米一个断面布设地表下沉观测点，以观测地表沉降。周边收敛、拱顶下沉及地表下沉各项目测点尽量集中断面布设，以便量测成果分析；
地表下沉观测点，以隧道中线为中心每5米布置5个点，从隧道换拱施工开始进行地表沉降观测，采用全站仪进行观测，观测频率为每天一次。
拱顶下沉观测点，在隧道需换拱的初期支护上每三米设置一个点，换拱施工完的初期支护上每两米设置一个点，并且在换拱施工完6小时内进行第一次观测，仪器采用高精度水准仪，观测频率为每天两次，直至二衬完成后为止。
净空收敛观测点，在拱顶下沉观测点同一断面设置，仪器采用高精度收敛仪，观测频率同拱顶下沉观测。
5.3.4量测整理及分析
通过对量测结果整理与分析，及时安排施做衬砌的时间，是控制隧道下沉，保证隧道施工安全与净空的重要一环。
根据现场量测数据绘制位移-时间曲线图，在位移-时间曲线趋于平缓时进行回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律，回归分析为建立下沉量（U）随时间（T）发展的时态函数，根据测点位移变化速率判断围岩稳定状况，当隧道周边变形趋势有明显减缓趋势，则说明隧道变形基本处于稳定状态，当变化速率过快、过大，或当位移-时间曲线出现反弯点时，说明位移出现反常的急剧增加现象，表明围岩及支护已呈不稳状态，应及时加强支护并停止作业，并根据现场及施工情况进行分分析。
5.2.5、加强监控量测工作
①监控量测不仅对原初期支护钢架变形进行观测，对置换后的拱架同样要加强观测，量测人员应及时对测量结果进行分析。
②开挖过程中注意观察初期支护状态包括喷砼层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、支撑是否压屈变形进行观察分析。对以上情况进行详细描述、记录，并予以评估，作为及时采取支护参数选择的参考及量测等级选择的依据。
③量测方法及频率
现场量测时根据开挖、换拱各工序作业持续时间加大测量频率。
5.2.6监控量测人员：李凯、黄国力。
在换拱前，对初期支护钢拱架施做临时支撑，避免压浆或置换过程中原初期支护钢架失稳；采用环向小导管（Ф42×3.5mm）对岩体注浆；置换顺序：利用换拱台车（可用防排水台车代替）从大里程向小里程隔环进行，对每环的拱架置换应遵循先墙后拱的原则；开挖主要以人工利用风镐开挖为主，如没必要严禁采用爆破作业；对已换拱段，必须及时、分段进行衬砌。
在必要时架设临时支撑：换拱台车（可用防排水台车代替）每间隔一榀对初期支护钢架连接处采用Ⅰ18工字钢架设临时竖撑、横撑，横竖撑间采用Φ22钢筋连接，以免在压浆或换拱过程中相临拱架受力过大而失稳；（临时支撑示意图见下图）
为保证开挖及换拱过程中人员及机械设备安全,防止岩体受力太大而坍塌,对拱部及边墙采用Φ42mm，L=4.5米长小导管注浆，小导管采用钢花管，环、纵向间距1.0米,梅花形布置,在每榀初期支护钢架与小导管连接处将小导管与钢架锁死, 以保证在开挖拆除拱架时的安全。注浆采用双液注浆。
利用换拱台车从大里程隔环进行，对每环的拱架置换应遵循先墙后拱的原则。
开挖及钢架拆除顺序：充分利用换拱台车长度，采用顺序开挖，先墙后拱方法，且每次只能开挖一榀，开挖主要以人工利用风镐开挖为主，严禁采用爆破作业，尽量减少对围岩的扰动。开挖预留量20cm。
开挖前要将制作好的Ⅰ20a钢架及钢筋网运至现场，喷浆机等设备调试好，开挖拆除原初期支护钢架完成后立即对岩面进行初喷，架设新钢架，并铺钢筋网片，同时利用注浆的小导管将钢架与钢筋网焊接固定，完成后立即进行C20喷砼作业，待喷砼强度达到设计强度后方可进行下一循环开挖。
a、从上到下拆除单元拱架，首先在应拆除拱架相邻拱架进行打设锁脚锚管锁定。打设锁脚锚管，L=4m,@42，并进行注浆，7字形卡，满焊固定。（上部拱架单元打设3组6根，间距1米，下部拱架单元打设2组4根，间距1.5米，具体见下图）
在拆除拱架单元的两侧30厘米处，人工用风镐凿出25厘米宽凹槽，用氧气焊切割连接钢筋和钢筋网片，使需拆除拱架单元与初支结构剥离。

b、人工手持风镐凿除两端连接板处砼，拆除连接螺栓。
c、单元拱架拆除后，及时进行初喷封闭。重复以上步骤对下步单元进行拱架拆除。
d、拱架拆除后，重新对断面进行断面扫描，如果欠挖，首先进行欠挖处理，方能安设拱架。
e、拱架安装时，测量人员严格对拱架进行定位，质检人员根据验标检验拱架的垂直度和中线偏位，严格控制超欠挖，坚决杜绝二次换拱。
f、按照技术交底进行拱架安设，安设完毕后，测量人员再次进行断面复测，保证超欠挖符合规范要求，留足二次衬砌厚度。
5.3.6、对已换拱段，必须及时、分段进行衬砌。
1、拆除拱架时要随时注意围岩情况，如发现围岩破碎及掉块现象，立即停止拆除，用喷射混凝土封闭拆除面后进行径向注浆，以稳固围岩。
2、置换拱架时，拆除完一榀或一单元钢拱架后，立即安装新的拱架上去，待整环初支完成后，才可进行下一榀钢拱架的拆除置换工作。
3、此段加强监控量测，每天至少观测两次。如有异常及时上报。
4、换拱后，欠挖一次处理到位，防止置换完成后出现二次欠挖。
5、置换时确保钢架连接按照原设计钢板+连接螺栓的方式有效连接，并按照原设计位置施作锁脚锚管，锚管要紧贴钢架，及时喷射混凝土封闭。
七、资源配置
7.1、机料具的配置
见下表，同时可根据进度需求情况增减
机料具配制表
序号
机械名称
单位
数量
1
装载机
台
1
2
注浆机
台
1
3
风镐
把
2
4
挖掘机
台
1
5
喷浆机
台
1
6
电焊机
台
1
7
切割机
台
1

7.2、人员配置
风镐凿除、初喷砼及欠挖处理4人、切割1人，喷浆4人，安设拱架4人。
对换拱台车进行加固，在台车推到作业位置后，首先车轮前后卡死，防止台车的移动，同时台车安装轮胎的横梁要进行加固处理，防止台车受压力过大发生危险。
现场施工时间专职安全人员在场监视围岩变化，用哨声通知作业人员撤离，在换拱台架的前后各堆放沙堆，在极度危险的情况下，人员可以跳到沙堆上迅速撤离。
施工期间，现场施工负责人会同技术人员对各部支护进行定期检查。当发现量测数据有突变或异变时，立即通知现场负责人，采取应急措施或通知施工人员撤离危险地段。
加强围岩开挖后变形量测，根据量测数据分析结果，反馈指导施工，保证开挖及换拱的安全和质量。施工中，指定专人对洞内围岩及地面位移变形情况进行观测，出现异常情况立即停工处理。
对所有现场人员进行全员安全教育，并进行安全技术交底，从思想上高度重视。建立安全领导小组，落实岗位责任制。施工人员进行岗前培训，技术人员上课、现场指导。
所有进入隧道工地的人员，佩戴安全防护用品。对隧道施工人员要坚持班前安全教育，严禁酒后上班。
作业到达工作面时，先检查工作面是否处于安全状态，如有松动的岩石，立即加以支护或清除。配足必要抢险物资，如砂子、灭火器、急救药品、纱布、强光电筒、安全标示、以及尽量保证一部车辆在工地等。
在洞口设置警示标志，并设置警戒线，无关人员不得进洞，且进洞人员必须先登记后进洞，严格执行进出洞登记制度。
在施工作业面设置宣传标语和警示标志，保证作业人员随处可见，提高“三不伤害”的安全防范意识。
对换拱段的地表水系进行疏通，保证地表没有积水，在降雨的过程中雨水可以尽快的排走，对地表的裂缝灌注水泥浆封闭，防止有水从裂缝渗入，对地表裂缝每天进行观察，一发现有新的情况，立即采取措施，根据裂缝的大小，现场施工的情况，监控量测资料综合进行分析，在分析的结果出来后决定是否施工还是采取措施加固。