水塘隧道换拱施工方案

摘要：毕威六标水塘高瓦斯隧道位于赫章县水塘乡，是本标段乃至毕威项目的控制性工程，为分离式双向四车道长隧道，设计时速80km/h.隧道限界（宽×高）10.25×5.0m，左幅起讫桩号为zk107+070-zk108+915，全长1845m，右幅起讫桩号为

yk107+100-yk108+950，全长1850m，最大埋深381m，左右幅均为上坡。

关键词：水塘隧道 换拱施工方案 一、地质情况

左线出口端zk108+842.7～zk108+873段中zk108+850～zk108+873原设计为vi级围岩，via支护形式。围岩地质：中风化泥质粉砂岩夹泥岩及煤，节理发育，岩体破碎。位于采空区地段，覆土多为坍塌堆积体，施工期间裂隙水比较发育，岩质遇水软化。2011年3月，zk108+851.5处施工时发生一次冒顶，根据冒顶暴露出部分老煤窑半腐烂衬枕木，可以推测该段隧道位于采空区坍塌土体区域。

二、施工及初支收敛监控情况

本段隧道用三台阶开挖方式施工，在洞身开挖及初支完成后。2011 年6 月21 日和8 月2 日，监控单位对zk108+842.7～zk108+873 段，初支断面轮廓进行了两次跟踪检测，发现该段不同程度存在初支侵入二衬限界，初支完全侵入二衬导致洞身二衬厚度小于设计厚度。zk108+868.5 断面拱部最大侵限38cm（6 月21 日

测）；zk108+860.7 断面左腰最大侵限70.7cm（8月2 日测），监控原始资料附后。

根据监控数据综合分析：首先，本次侵限直接受zk108+851.5处冒顶塌方影响；其次，近期频繁雨水沿坍塌面及地表裂缝下渗松散土体，初支荷载增大，引起新一轮变形；再次，下台阶施作后二次衬砌未及时跟进与初支共同承担荷载压力；

为了保证隧道安全，根据bwjl3-06-046工地会议纪要第3条和监控单位建议处治方案。为阻止初支进一步变形，停止掌子面施工，立即用20b工字钢按每榀50cm间距增加护拱，在初支拱部及边墙范围径向打入单根长l=4.5米、φ42×4mm的注浆钢花管，纵、环向间距为0.5×1.2米，梅花形布置，待洞身初支收敛稳定后，进行下导坑开挖及仰拱施工，同时要求监控单位加强洞内初支收敛观测。待初支及仰拱完全收敛稳定后，进行护拱拆除和初支钢架的逐榀拆换。 三、换拱施工

为减少初支变形段的进一步变形：首先，停止掌子面段落的施工，加快zk108+842.7～zk108+873段护拱钢架和注浆小导管的施工。待洞身初支收敛稳定后，进行下导坑开挖及仰拱施工，同时要求项目部和监控单位加强洞内初支收敛观测。其次，加快跟进二衬的施工，在二衬施工到zk108+873处时，错开zk108+842.7～zk108+873初支变形段，直接将二衬台车移到zk108+842.7处往掘进方向进行二衬施工，在该二衬施工2～3模，混凝土强度达到设计强度后，

将车移动到zk108+873处后，方可进行变形段的置换。 换拱步骤：

1、如图所示，在拱部140度范围按35cm环向间距往出口方向打入单根长4.0米的注浆钢花管。

2、待注浆钢花管浆液凝固达到一定强度后，切断变形初支的0号与1号钢之间的原初支，立即用风镐配合人工凿出1号/和2号/钢架处欠挖部分围岩，尽量减少对围岩的扰动，开挖预留变形量20cm。环向分段开挖并且随时开挖随时初喷护，以防围岩碎屑扎伤施工人员。

3、开挖并初喷护完毕后，立即进行测量工作，合格后立即支护1号/和2号/钢架并立即施工锁脚锚杆和系统锚杆。在拱架连接处均打入四根注浆锁脚小导管（按照原设计锁脚小导管下料、施工），并焊接在工字钢上面，连接牢固。

4、待1号/和2号/钢架和锁脚锚杆、系统锚杆支护稳定后，快速拆除原变形1、2号钢架，立即用风镐配合人工凿出1号/和2号/钢架之间欠挖部分围岩并按照要求施工完毕初支。

5、项目部和监控单位加强已经换拱和未换拱段落的收敛量测。待该段换拱稳定后，进行下一循环（1.5米）的换拱施工。 采用焊接。在切断1号钢架与2号钢架初支连接钢筋后，原2号钢架纵向连接钢筋的荷载由悬挑注浆钢花管承担，在注浆小导管施工完毕并在浆液凝固后，才进行置换1号钢架。在置换2号及其它钢架之前，同上采用小导管预支护（每1.5m一个循环，）。

四、二衬施工

对已换拱段长度达到5m（不能多于5m），且在监控量测数据显示围岩已经稳定后，及时跟进二衬钢筋混凝土的施工。按5m/模浇筑。 五、监控量测

换拱前后在工字钢上面加密设置观测点，提高观测频率，及时提供观测数据，保证施工安全。 六、安全保障措施

所有设备如风镐凿岩机、通风机、电焊机、等在施工前进行调试并试运行成功后方可投入使用；

加强通风稀释瓦斯浓度，施工员、安全员、技术员全程旁站监督施工，带便携式瓦斯检测仪器随时流动检测瓦斯浓度。

在初支变形换拱段布置逃生管道，直接连通换拱前后二衬区间。并对工人进行技术交底和逃生预演练。

在施工过程中，要使用明火作业。严格按照《水塘高瓦斯隧道动火作业管理制度》（附后）提前做好相关灭火准备工作。 加强应急物资储备：在前方zk108+842.7二衬区域储备部分简易食品：如牛肉、压缩饼干、矿泉水等；布置灭火器、灭火用水、砂等。

对所有施工人员定员定岗，制定交接班和轮班管理制度。