摘要：初支换拱施工作为隧道工程中最为常见的情形，向来受到业界的重点关注，这一施工可较好服务于支护体与围岩共支体系的稳定性保障，相关研究的大量涌现也能够证明其重要性。基于此，本文简单介绍了隧道初支换拱工艺，深入探讨了该工程的换拱施工方案和施工要点，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。
关键词：城市快速路；隧道；初支换拱
前言：隧道初支换拱施工的难度较大，且存在较高的风险性，因此具体施工必须结合地质条件类型针对性选择换拱施工工艺，这样才能够保证隧道的施工质量。本文研究的铁峰山隧道工程便属于典型的软岩地质，因此本文研究主要围绕软岩地质的城市快速路隧道换拱施工方案展开。
1、概况
本文的研究对象铁峰山隧道长9228m，为市政快速路。隧道左洞K4+700～K4+740属于初期支护变形需更换处理地段，围岩为三叠系中统巴东组第三段（T2b3）地层，裂隙发育，岩石中风化-微新，完整性较差。根据实际开挖揭示，可确定左洞开挖部位岩层受构造影响存在宽0.05m~0.3m的层间挤压带，挤压带岩受地下水影响显著，层间软弱夹层存在泥化现象，在开挖过程存在滴水状~线状流水的渗水情况出现。初支采用IV级软岩段支护参数、V级深埋段支护参数进行支护，支护位置的隧道埋深为579米。基于工程实际情况，设计单位对K4+610-K4+735.8、K4+715-K4+735.8、K4+735.8段原设计初支进行了一定程度加强。
2、信息化施工情况
工程采用了信息化施工方法，重点开展了初支的位移监测，本文研究主要以第三方监控量测数据进行整理分析，图1为监测断面测点示意图，工程共围绕9个断面进行了周边位移监测、拱顶沉降监测，以此得到了各断面上的测线周边位移值、及断面拱顶沉降监测结果，如图2为铁峰山隧道ZK4+735断面周边位移。
图 2 铁峰山隧道ZK4+735断面周边位移
结合监测并围绕围岩变形较大地段进行针对性分析可发现，页岩夹泥灰岩由于自稳能力差、岩体软弱破碎且受到层间挤压，属于工程中的围岩变形较大段岩性主体。因页岩透水性较为优秀，泥质灰岩往往会因裂隙水膨胀、崩裂软化，岩体自重也因拱顶部分泥质灰岩吸水而增大，岩层结合力因此不断减弱，围岩因此在隧道初支后出现了较大变形。
3、隧道初支换拱工艺介绍
软岩不仅具备强度较低的特性，同时还会在一定条件下出现较为显著的塑性变形，隧道施工很容易因此受到较为深远影响。软岩地质换拱施工方案的基本流程可概括为：“监测数据判定围岩稳定性→实时监控软岩地质换拱施工过程→创造换拱施工平台（回填洞渣或制作加工换拱台）→采用注浆或钢支撑进行初期支护的加固处理→保障临时加固支持稳定→按照设计拆除顺序拆除初支→架设钢支撑→闭合成环→更换拱架→保证前后支护形式一致→根据实际调整拱架纵间距→监测换拱后断面变形情况→防水排水处理”。
4、换拱施工方案选择和实施
在裂隙水和地表水的影响下，软岩的自承能力往往会出现更进一步的下降。对于软岩地质的隧道换拱施工来说，可侧重于分析隧道初支变形的原因选择施工方案，围岩风化与裂隙发育以特性需要同时得到重视，基于塌方地段与处理变形段位处理的围岩变形区段换拱处理也具备较高实用性。在软岩地质换拱施工中，必须综合分析初支变形的主要原因，并提供完整的换拱监控测量体系，以此保证施工的开展能够获得可靠的工艺参数支持，配合制定科学、合理的隧道换拱施工方案，即可为工程质量的保障提供有力支持。结合变形监测结果可发现，初期支护最大已侵入二衬砌限界约65cm，为满足设计复合式衬砌目标，开展了初支的换拱处理，整体步骤为：“开展监控量测并进行数据分析→保证K4+700～K4+715段围岩变形稳定→换拱→采样人工机械相结合施工方式→进行换拱段断面的加密测量→获取换拱部位具体数据→明确侵限数据→换拱→侵限一次处理到位→完成K4+688～K4+700段未侵限衬砌施工→开展K4+700～K4+740段全断面逐榀换拱→采用拱架置换施工方法→重新支立新拱架（由小里程向大里程方向）→沉降稳定→拆除侵限初期支护拱架→逐榀安装新拱架”[4]。
为保证换拱方案的顺利实施，在施工过程需重点关注以下注意事项：（1）由于采用了连续更换法进行换拱架施工，为缩短缺空支撑时间，应尽可能加快了旧拱架拆除与新拱架安装间的施工进度，以此做到了拆除、封闭成环均在当天完成。（2）为保证置换前后钢架单元连接质量，施工采用了“钢板+连接螺栓”的方式进行连接，φ22纵向钢筋进行钢架间连接并采用100cm的环向间距，保证钢架与钢筋的焊接牢固，并在之后快速开展射混凝喷射、封闭施工。（3）遵循先加固后置换、尽可快成环、尽快封闭原则，置换段落事先开展了针对性的注浆加固处理，工程保证了置换过程中沉降及收敛处于稳定状态。（4）基于换拱作业开展同步的监控量测点布设，其中环向每个断面共布设观测点7个，纵向的每5m为一个断面，共进行5天观察，二次衬砌施工需基于观测在围岩变形稳定后进行，而对于完成的换拱段，需保证二衬施工的及时开展。
5、换拱施工中监控量测要点
监控量测工作质量直接影响城市快速路隧道换拱施工的顺利开展，因此施工单位在拱顶下沉量测与净空水平收敛量测、钢支撑内力及外力量测层面投入了高度关注，在严格遵循《隧道施工技术规范》JTG F60-2009要求、采用全站仪进行量测，并分析位移时态曲线形态的支持下，拱顶下沉量测与净空水平收敛量测的质量得到了较好保证；通过合理布设应力计，并在V级围岩处设置量测断面，钢支撑内力及外力量测的质量也得到了较好保障。
结语：综上所述，城市快速路隧道换拱施工需关注多方面因素影响，在此基础上，本文涉及的换拱施工、基本步骤、全断面换拱施工步骤、准备及注意事项、施工技术参数等内容，则提供了可行性较高的隧道换拱施工路径，而为了更好保证施工质量，喷射混凝土、拱架安装、钢筋网铺设、小导管/锚杆、注浆等施工环节必须得到重点关注。
论文作者:陈艺辉
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第28期
论文发表时间:2019/8/22
标签：隧道论文; 围岩论文; 断面论文; 量测论文; 拱顶论文; 位移论文; 地质论文; 《建筑细部》2018年第28期论文;