隧道初期支护开裂处理方案10678.pdf

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1、 新建兰新铁路第二双线 LXS-3 标东村隧道 （DK116+260-DK116+220 初支拱部开裂处理方案）编制：复核：审核：中交一航局兰新铁路甘青段项目经理部 2013 年 03 月 15 日目录 1 现场施工情况.1 1.1 工程概况.1 1.2 现场施工情况.2 2 发生开裂情况及原因分析.4 3 处理方案.0 3.1 工艺流程.0 3.2 土方回填.2 3.3 掌子面支护、封闭.错误!未定义书签。3.4 加设套拱.2 3.5 打设系统锚管.3 3.6 加强监控两侧.错误!未定义书签。3.7 清除开裂处皱皮、喷平.6 3.8 错开落下导.7 3.9 紧跟二衬、仰拱.7 4 施工工期.

2、7 5 质量保证措施.4 6 安全保证措施.8 7 应急预案.10 7.1 事故应急救援领导小组.11 7.2 应急准备与预防措施.11 7.3 外援联系电话.11 7.4 应急物资.11 东村隧道出口初支拱部开裂处理方案 1 现场施工情况 1.1 工程概况 东村隧道出口 DK116+260-DK116+220 段原设计情况：地层岩性为泥岩夹砂岩，级围岩，采用a-1 型衬砌支护参数，拱部局部设42 小导管超前支护，台阶法施工。2013 年 2 月 28 日在施工至掌子面 DK116+225 时，拱顶及两侧拱腰有砂层，且泥岩胶结差，如下图所示：掌子面地质素描记录表 制表单位：中交一航局兰新铁路项

3、目经理部一工区 编号：DCCK-344 施工单位：中交一航局兰新铁路项目经理部一工区 施工里程：DK116+225 工程名称：东村出口 编号 项 目 名 称 状 态 描 述 1 掌子面 尺 寸 开挖 宽度(m)13.9 开挖高度(m)4.65 开挖 面积(m)46.75 开挖 方式 三台阶七步法 其它 2 掌子面 状 态 稳定 正面掉块 正面挤出 正面不能自稳 其它：3 毛开挖 面状态 自稳 随时间松 弛、掉块 自稳困难、要 及时支护 要超前 支护 其它：4 岩石强度(MPa)3060 1530 515 5 其它：5 风化 程度 微风化 弱风化 强风化 全风化 其它：6 裂隙宽度(mm)5 3

4、5 13 1 其它：7 裂隙 形态 密集 部分张开 开口 夹有粘土 其它：8 涌水 状态 无水 渗水 整体湿润 涌出或 喷出 特别大 9 围岩级 别划分 设计级别 建议级别 附 图 制表：张礼 复核：孙银鹏 监理工程师：刘国 日期：2013 年 03 月 07 日 特申请变更，将 DK116+245DK116+225 段变更为：按b-1 型衬砌支护参数施工，将初期支护钢架加强，全环设 1 榀/1.0m20a 型钢钢架，为防止钢架落底失稳在上台阶中台阶拱架底部左、右两侧各增设 2 根42 锁脚锚管，单根长 4.0 米，并与钢拱架进行可靠连接；拱部设42小导管超前预支护，小导管环向间距 0.4m，

5、纵向间距 3m，单根长 4m；采用三台阶法施工。1.2 施工情况 根据变更情况及变更后的工法，采用三台阶施工，上台阶高度采用4.72m，上台阶拱钢架采用 3 榀拱架拼装而成，预留沉降量 15cm。2013年 3 月 14 日当掌子面施工至 DK116+210、中台阶施工至 DK116+220，掌子面 DK116+210 处揭示地层为泥岩夹砂岩，泥岩呈中厚层，泥质胶结，胶结一般，节理发育；砂岩呈薄层状，泥质胶结，胶结较差，无水，拱开挖工作面地质描述 掌子面岩性为第三系泥岩夹砂岩，节理较发育，风化较弱，随时间会出现掉块现象，岩体破碎，局部夹杂砂层，砂层厚 45cm60cm,应及时做好支护，开挖后及

6、时喷浆防止进一步风化。泥岩夹砂岩MsSs部掉块严重。如下图所示：掌子面地质素描记录表 制表单位：中交一航局兰新铁路项目经理部一工区 编号：DCCK-347 施工单位：中交一航局兰新铁路项目经理部一工区 施工里程：DK116+210 工程名称：东村出口 编号 项 目 名 称 状 态 描 述 1 掌子面 尺 寸 开挖 宽度(m)13.9 开挖高度(m)4.65 开挖 面积(m)46.75 开挖 方式 台阶法 其它 2 掌子面 状 态 稳定 正面掉块 正面挤出 正面不能自稳 其它：3 毛开挖 面状态 自稳 随时间松 弛、掉块 自稳困难、要 及时支护 要超前 支护 其它：4 岩石强度(MPa)3060

7、 1530 515 5 其它：5 风化 程度 微风化 弱风化 强风化 全风化 其它：6 裂隙宽度(mm)5 35 13 1 其它：7 裂隙 形态 密集 部分张开 开口 夹有粘土 其它：8 涌水 状态 无水 渗水 整体湿润 涌出或 喷出 特别大 9 围岩级 别划分 设计级别 建议级别 附 图 制表：张礼 复核：孙银鹏 监理工程师：刘国 日期：2013 年 03 月 14 日 开挖工作面地质描述 掌子面岩性为第三系泥岩夹砂岩，节理较发育，风化较弱，随时间会出现掉块现象，岩体破碎，局部夹杂砂层，应及时做好支护，开挖后及时喷浆防止进一步风化。泥岩夹砂岩MsSs因拱部掉块严重，为了确保施工安全，现场施工

8、时将初期支护钢架再次加强，全环设 1 榀/0.8m20a 型钢钢架；每循环开挖进尺控制在1.6m-1.7m 之间，立 2 榀20a 型钢钢架，每榀拱架纵向间距保证在 85cm以内。上、中台阶拱架底部左、右两侧各打设 2 根42 锁脚锚管，并与拱架焊接牢固。拱部纵向裂缝由 DK116+260 已开裂至 DK116+220，其中DK116+235-DK116+227 段拱部钢拱架出现扭曲变形，拱部开裂处开始向下脱落混凝土块。掌子面及中台阶右侧已开挖，为保证安全应及时支护。2 拱部发生开裂情况及原因分析 2.1拱部发生开裂情况 项目部测量组提供的监控量测数据如下：沉降值及收敛值均已 mm 计：日 期

9、（2013 年）里程 3 月 4 日 3月5日 3月6日 3月7日 3月8日 3 月 9 日 3 月 10 日 3 月 11 日 3 月 12 日 3 月 13 日 3 月 14 日 3 月 15 日 3 月 16 日 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 沉降值 收敛值 DK116+280 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 DK116+275 1 2 2 2 1 3 1 2 1 2 DK116+270 0 1 0 0 1 0 2 1

10、2 1 DK116+265 5 5 2 2 2 2 2 3 2 3 DK116+255 0 0 2 3 0 2 3 2 3 2 3 4 2 0 3 1 0 2 1 2 0 0 0 7 2 1 DK116+245 1 4 3 4 5 3 4 4 4 3 4 3 3 8 10 5 2 3 2 3 9 4 4 3 3 4 DK116+240 6 0 4 0 4 0 4 0 4 0 5 3 0 2 4 0 1 3 1 2 13 4 6 14 3 2 DK116+230 14 4 0 4 2 2 0 2 3 3-7 3 0 4 0 2 DK116+225 3 2 3 3 12 6 6 4 3 2 DK1

11、16+220 2 2 DK116+215 2 3 2013 年 2 月 25 日掌子面施工至 DK116+253，拱部开始出现纵向开裂，共有 2 道纵向裂缝，裂缝宽约 1.7cm，裂缝处可见连接筋及拱架，随时间裂缝宽度逐渐增大。纵向裂缝由 DK116+260 开始持续向掌子面延伸，2013 年 3 月 14 日上台阶拱部纵向裂缝已开裂至 DK116+220，其中DK116+235-DK116+227 段拱部钢拱架出现扭曲变形，拱部开裂处开始向下脱落混凝土块。掌子面及中台阶右侧已开挖，为保证安全应及时支护。DK116+235 拱部钢拱架已变形 2.2开裂原因分析 围岩较差，揭示围岩为泥岩夹砂岩，

12、拱顶有砂岩，胶结性差，在开挖过程中，破坏了原有的土体平衡，在掌子面往前施工时，已立好及喷好初支的部位，由于拱顶上部胶结性差的砂岩自重作用，对初支产生一定荷载，造成拱部初支开裂。施工过程中有做的不到位的地方。3 下一步处理方案 3.1工艺流程 详见东村隧道出口初支开裂处理工艺流程图。（东村隧道出口拱部开裂处理工艺流程图）3.2土方回填 为方便架设套拱及增设锚管。从弃碴场拉抗压强度较高的碴土回填，将碴土直接运至中台阶，从 DK116+235 处开始向掌子面回填，一直延伸至 DK116+224 位置，回填高度 2.0m，与拱顶距离 2.8m 左右。土方回填后挖机整平、压实，挖机将初支台车放置回填土上

13、，初支台车高 1.8m，台车平稳后加固处理。回填土两侧与中台阶保持在 1.5m的距离，经挖机整平呈 60坡度，方便开挖班打设系统锚管。（见下图）掌子面支护、封闭 加设套拱 增设锚管 加强监控量测点 清除开裂处皱皮 错开落下导 紧跟二衬、仰拱 3.3掌子面支护、封闭 因掌子面已开挖，应及时将该循环支护。掌子面及中台阶右侧立架、喷砼。在施工过程中，应安排专人时刻注意该段初支开裂处变化，避免发生意外情况，及时安排支护班工人撤离至安全位置。掌子面支护完成后封闭，暂停掌子面施工。3.4加设套拱 DK116+235-DK116+227 段变形开裂较大，在该段加设套拱，套拱加设范围：DK116+235-DK

14、116+227 段，并向两边各延伸一榀。套拱间距同既有钢拱架间距一致。套拱采用18 型钢钢架；在安装套拱前先清理拱部开裂起皮的混凝土块，避免脱落伤人。因初支表面平整度存在差异，套拱在拱部处与既有拱架之间存在较大空隙，空隙达 15cm-30cm，为保证套拱与拱架整体受力，在空隙处填塞木楔、工字钢，间距为 50 cm，并拿木楔塞紧。套拱拱脚安放木板，防止底部不实造成套拱偏移。套拱间加设22 连接筋，环向间距 1m，并与套拱焊接牢固。上台阶套拱按照 3 节进行拼装，套拱安装后及时打设锚管。3.5打设系统锚管 对 DK116+235-DK116+227 段套拱逐榀打设锚杆，系统锚管采用42热轧无缝钢管

15、，单根长 4m，环向间距 1m，左右两侧对称安装，锚管外露 20cm，用 2 根“”筋与套拱焊接牢固。定位好后采用 YT28 凿岩机42mm 钻头钻孔，角度 90垂直于岩面打设。安装系统锚管后，进行径向注浆固结处理。3.6加强监控量测 安装套拱过程中安排专项监控量测工作，对已施工完成的初期支护是否仍存在开裂进行排查，重点是 DK116+235-DK116+227 拱部开裂段是否仍有较大沉降变形。在初期支护上台阶布设监控点（每 2.0m 为一组），纵向 5m 布设一组，每组布设三个监控点，分别布置于拱顶及拱腰 180位置，每天进行 3 次观测，频率为 8 小时/次；项目部测量班上午及下午进行量测

16、，架子队测量员晚上进行量测，并及时将数据反映到现场施工员手中，当监控量测数据超出规定范围，立即停止现场施工，第一时间上报工区总工。3.7清除开裂处皱皮、喷平 拱部开裂处均存在不同程度的皱皮现象，自 DK116+260 逐步清除拱部皱皮的混凝土，程度较轻处拿铁锤敲除，程度较大处用风镐处理。待清理完毕，再次补喷平整。有监控两侧点的，注意量测点的保护，防止碰到量测点或将量测点喷住。3.8错开落下导 在安装套拱时可同时开挖下导坑，下导坑必须错开 4 榀后方可两侧同时开挖，每循环下导开挖进尺不得大于 2 榀，并及时支护。3.9紧跟二衬、仰拱 抓紧施做二衬及仰拱，保证掌子面安全。争取在 6 天内浇筑 2

17、板二衬和一板仰拱。4 施工工期 2013.03.15上午初支开裂段回填土，下午安装 3 榀套拱，跟进中导及下导；绑扎二衬钢筋、走台车定位。2013.03.16 安装 5 榀套拱，二衬内综合洞室安装模板；2013.03.17 跟进下导，浇筑 1 板二衬；2013.03.18 浇筑 1 板仰拱；2013.03.19 铺设土工布、防水板，绑扎二衬钢筋；2013.03.20 浇筑 1 板二衬；5 质量保证措施 建立由项目经理（孙朝阳）任组长，总工程师（梅启好）、项目书记（严旅勇）任副组长，质检负责人员参与组成的质量管理领导小组，工程管理部、安全质量部、物资设备部、计划财务部、试验室负责人为成员，全面负

18、责初支开裂变形处理，施工架子队负责人、主管工程师具体落实，质量管理组织机构如下图：领导小组质量管理 组长：孙朝阳 副组长：梅启好 主管工程师、架子队负责人 各施工作业班组 副组长：张兴涛 工程管理部 安全质量部 物资设备部 综合管理部 财务部 试验室 6 安全保证措施 建立健全安全生产责任制，项目经理是安全生产的第一责任人。现场设置的安全机构，配备 2 名安全员，专职负责所有施工人员的人身安全、预防事故的发生。坚持“安全第一、预防为主”和坚持“管生产管安全”的原则，加强安全生产宣传教育，增强全体施工人员的安全生产意识，建立健全各项安全生产管理机构和安全生产管理制度。见下面工区安全管理框架图。（

19、工区安全管理组织机构框图）7 应急预案 初支拱部开裂处理、安装套拱主要危险源为塌方、高空坠物伤人，为了防止坍塌带来的严重损失，使坍塌概率在可控范围内（先注浆整体加固），消除爆破蔓延条件，（分块开槽爆破施工）。防止突发性或连锁事故发生（及时衬砌补强）。并在事故发生后迅速有效控制和处理事故，尽力减轻事故对人员和财产的损失，项目部制定隧道坍方应急预案。7.1、事故应急救援领导小组 组 长：孙朝阳 严旅勇 副组长：梅启好 张兴涛 汤海军 成 员：于维治 张晓华 高树军 徐财德 孙银鹏 尹玉高 安全管理领导小组 组 长：孙朝阳、严旅勇 副组长：梅启好、张兴涛 各部门负责人 架子队/班组负责人 7.2、应

20、急准备与预防措施 7.2.1、相关技术人员施工作业人员严格按照施工方案施工。7.2.2 施工中须有专门的技术人员、安全人员全程进行监督指导。7.2.3 掌子面安放逃生管道，配备应急物资，现场必须有药品箱、饮用水、食品等。7.2.4 监控量测数据超出相关要求范围时，必须立即停止洞内施 工，撤离相关人员，并按照相关程序上报处理。7.2.5、当发现坍塌时，发现人应及时发出警告信号，在危险区域的人员立即撤离，同时禁止其他工作人员接近或进入危险区域。7.3、外援联系电话 当地乐都县中心医院急救中心：120 7.4、应急物资 序号 项目 单位 数量 存放地点 备注 1 急救箱 个 2 洞内 2 应急管道 套 2 洞内 3 内部电话 台 1 洞口 4 对讲机 台 4 洞口 5 手电 把 10 洞口 6 灭火器 个 20 洞口、现场 7 饮用水 箱 5 现场 8 食品 箱 5 现场