一种隧洞换拱施工方法与流程

本发明属于水利水电建设，尤其属于水利水电隧洞开挖施工，涉及一种隧洞变形侵限后，为保证隧洞结构进行的隧洞换拱流程及施工方法。

背景技术：

1、针对隧洞变形侵限，现采用直接对侵限部位拱架进行拆除、更换的方法，施工安全隐患重大，易出现隧洞塌方事故。

2、隧洞侵限换拱施工中，若隧洞出现塌方，需根据现场确定的处理方法进行塌方处理完成并检查无异常后方可恢复施工，将严重影响施工进度及施工安全，因此，需要设计一种更安全、效率更高的针对隧洞换拱施工方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种隧洞换拱流程及施工方法。本发明通过注浆加固围岩和控制换拱工艺的施工方法，实现了安全换拱施工，在不改变隧洞现有的施工工艺的前提下，提出了采用径向注浆加固围岩、增加超前注浆小导管、增加原拱架拱脚加固锁脚锚管、控制换拱进尺等相结合的施工方法，实现快速、安全换拱工作。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种隧洞换拱施工方法，包括以下工艺步骤：

4、s1、隧洞换拱前，先采取径向注浆对隧洞换拱范围围岩进行固结，提升隧洞围岩的完整性；

5、s2、然后进行不换拱单元注浆锁脚锚管施工，注浆锁脚锚管施工部位为与相邻换拱单元工字钢连接部位50cm范围，增加不换拱单元拱架的稳定性，降低换拱单元拱架拆除时带来的安全隐患；

6、s3、再进行换拱单元初支混凝土凿除及拱架拆除，拆除完成后进行换拱范围开挖支护施工，包括断面扩挖、超前注浆小导管施工、拱架安装、联系筋安装、挂网喷混凝土及拱架注浆锁脚锚管施工；

7、s4、换拱断面扩挖后岩面进行初喷混凝土封闭，降低岩面掉块、溜塌风险，完成换拱。

8、进一步所述隧道外围岩中间设置深入围岩的径向注浆固结，注浆采用φ42mm、l＝4.5m、δ3.5mm无缝钢花管，在无缝管前端做成10cm长的圆锥状,距后端150cm内不开孔，剩余部分梅花形钻设直径8mm的溢浆孔，间距为15cm，注浆采用纯水泥浆液。

9、进一步所述超前注浆小导管施工包括：超前注浆小导管每循环长度为4.5m，搭接1.5m，孔间距30cm，仰角15°；每根超前注浆小导管采用φ42*3.5mm无缝钢管，尾部1.5m无钻孔为止浆段，注浆孔孔径为φ10mm、间距15cm、梅花形布置，管端加工成不大于45°的尖角，注浆采用纯水泥浆液。

10、进一步所述注浆锁脚锚管施工包括钻孔、装管、焊接、注浆；注浆锁脚锚管于拱架钢梁两侧布置构成一组，每组注浆锁脚锚管外端与拱架采用“l”连接筋焊接固定。

11、进一步断面扩挖后初喷混凝土为5cm厚c20混凝土。

12、进一步所述换拱开挖支护包括：断面扩挖、安装钢筋网片、拱架安装、拱架纵向联接筋施工、拱架注浆锁脚锚管施工、20cm厚混凝土喷护。

13、换拱顺序为“先顶拱、后边墙”，人工凿除喷射混凝土和单元工字钢的拆换均自上而下分单元进行；

14、换拱采取逐榀进行，严格执行“一拆除、一更换、一支护”的原则；先凿除初支混凝土再进行拱架切割，第一榀拱架支护完成后打设超前注浆小导管对换拱范围的围岩进行二次加固，避免持续掉块发生溜塌。

15、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

16、1、本发明针对软岩洞段围岩破碎情况，采取径向注浆+超前注浆小导管对隧洞换拱范围进行注浆固结，避免隧洞破碎围岩开挖过程频繁掉块甚至塌方，提高隧洞开挖的安全性。

17、2、本发明通过对换拱断面扩挖后岩面进行初喷混凝土封闭，降低岩面掉块、溜塌风险。

18、3、本发明增加不换拱单元拱架注浆锁脚锚管，对原有拱架进行加固，避免因换拱导致不换拱单元初支变形、溜塌。

技术特征：

1.一种隧洞换拱施工方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

2.根据权利要求1所述的隧洞换拱施工方法，其特征在于：隧道外围岩中间设置深入围岩的径向注浆固结，注浆采用φ42mm、l＝4.5m、δ3.5mm无缝钢花管，在无缝管前端做成10cm长的圆锥状，距后端150cm内不开孔，剩余部分梅花形钻设直径8mm的溢浆孔，间距为15cm，注浆采用纯水泥浆液。

3.根据权利要求1所述的隧洞换拱施工方法，其特征在于：超前注浆小导管施工包括：超前注浆小导管每循环长度为4.5m，搭接1.5m，孔间距30cm，仰角15°；每根超前注浆小导管采用φ42*3.5mm无缝钢管，尾部1.5m无钻孔为止浆段，注浆孔孔径为φ10mm、间距15cm、梅花形布置，管端加工成不大于45°的尖角，注浆采用纯水泥浆液。

4.根据权利要求1所述的隧洞换拱施工方法，其特征在于：注浆锁脚锚管施工包括钻孔、装管、焊接、注浆；注浆锁脚锚管于拱架钢梁两侧布置构成一组，每组注浆锁脚锚管外端与拱架采用“l”连接筋焊接固定。

5.根据权利要求1所述的隧洞换拱施工方法，其特征在于：断面扩挖后初喷混凝土为5cm厚c20混凝土。

6.根据权利要求1所述的隧洞换拱施工方法，其特征在：换拱开挖支护包括：断面扩挖、安装钢筋网片、拱架安装、拱架纵向联接筋施工、拱架注浆锁脚锚管施工、20cm厚混凝土喷护。

技术总结
本发明公开了一种隧洞换拱施工方法，包括：采取径向注浆对隧洞换拱范围围岩进行固结；进行不换拱单元注浆锁脚锚管施工；再进行换拱单元初支混凝土凿除及拱架拆除，拆除完成后进行换拱范围开挖支护施工，包括断面扩挖、超前注浆小导管施工、拱架安装、联系筋安装、挂网喷混凝土及拱架注浆锁脚锚管施工；换拱断面扩挖后岩面进行初喷混凝土封闭。本发明采取径向注浆加超前注浆小导管对隧洞换拱范围进行注浆固结，避免隧洞破碎围岩开挖过程频繁掉块甚至塌方，通过对换拱断面扩挖后岩面进行初喷混凝土封闭，降低岩面掉块、溜塌风险；增加不换拱单元拱架注浆锁脚锚管，对原有拱架进行加固，避免因换拱导致不换拱单元初支变形、溜塌。

技术研发人员：张进,肖厚云,霍晓辉,郝春平,周恩宁,王圣,王石连,鲁磊,高鑫,黄成,杨波,王春春,曹绍龙,黄燚,刘伟,吴粉艳
受保护的技术使用者：中国水利水电第七工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17