[发明专利]隧道初期支护变形侵限段拆除及安全受力转换施工方法

说明书

本发明公开了一种隧道初期支护变形侵限段拆除及安全受力转换施工方法，包括步骤：一、拱墙注浆加固：对隧道初期支护变形侵限段的拱墙进行注浆加固；二、施工段划分：沿隧道延伸方向将隧道初期支护变形侵限段由后向前划分为多个施工段，施工段为一期施工段或二期施工段且二者呈交错布设；三、临时砼衬砌施工：在每个二期施工段内均施工一个临时砼衬砌；四、一期施工段初支拆除及安全受力转换施工；五、二期施工段初支拆除及安全受力转换施工。本发明通过临时砼衬砌进行临时支撑的方式实现面支撑，加固强度大，安全风险大幅度减小，并且能实现多工作面同步进行初支拆除及安全受力转换施工，施工进度快，施工过程安全可靠。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种隧道初期支护变形侵限段拆除及安全受力转换施工方法。

背景技术

隧道是人类利用地下空间的一种形式，是埋置于地层中的工程建筑物。隧道施工过程中，需对开挖成型的隧道洞及时进行支护，隧道支护有初期支护和后期支护并组成如图1-1所示的隧道复合式衬砌结构。所述隧道复合式衬砌结构包括隧道初期支护结构和位于所述隧道初期支护结构内侧的隧道二次衬砌1，所述隧道初期支护结构为对隧道洞2的拱墙进行支护的隧道初支结构，所述隧道二次衬砌1为对隧道洞2的拱墙进行支护的混凝土衬砌，所述隧道二次衬砌1与对隧道洞2底部进行支护的仰拱衬砌9组成对隧道洞2进行全断面支护的隧道支护衬砌，所述隧道初期支护结构与隧道二次衬砌1之间设置有防水层4。隧道施工过程中，先沿隧道延伸方向由后向前对隧道洞2进行开挖，开挖过程中由后向前对开挖形成的隧道洞2进行初期支护，并获得隧道初期支护结构；初期支护过程中，由后向前在隧道洞内施工仰拱衬砌9，仰拱衬砌9施工过程中，由后向前在施工完成的所述隧道初期支护结构内侧施工隧道二次衬砌1，所述隧道二次衬砌1位于施工完成的仰拱衬砌9上方。

结合图1-2，所述隧道初期支护结构采用钢拱架与锚网喷联合支护结构且其包括多榀沿隧道延伸方向由后向前布设的钢拱架3、多个沿隧道延伸方向由后向前布设的锚杆支护结构、挂装在多个所述钢拱架3上的钢筋网片和喷射在隧道洞2内壁上的混凝土喷射层5，所述钢筋网片和多个所述钢拱架3均固定于混凝土喷射层5内；所述钢拱架3为对隧道洞2的拱墙进行支撑的拱形支架，相邻两个所述钢拱架3之间均通过多根纵向连接钢筋进行紧固连接，所述纵向连接钢筋布设于所述混凝土喷射层5；每个所述锚杆支护结构均包括多个沿隧道开挖轮廓线布设在隧道洞2的拱墙上的锚杆6，每个所述锚杆6均锚固在隧道洞2的拱墙外侧的岩体内，多个所述锚杆6均布设在隧道洞2的同一个隧道横断面上；前后相邻两个所述锚杆支护结构中的锚杆6呈交错布设。

隧道修建过程中由于水文、地质条件、施工方法等诸多因素的影响，特别是遇到土质、泥岩、炭质片岩、千枚岩、页岩等强度较低的围岩且赋存的环境发育有地下水时，围岩的C(即粘聚力)和φ(内摩擦角)值大大降低，在山体压力作用下产生蠕滑作用，导致围岩变形加剧变形，隧道初支钢架(即钢拱架3)扭曲变形，喷砼(即混凝土喷射层5)表面开裂掉块，隧道初支结构受力失效，隧道初期支护结构整体侵入隧道二衬衬砌所处的施工断面后无法及时施作二衬砼，安全风险加大，因此拆除发生侵限的隧道初支结构(隧道初期支护变形侵限段)的情形在所难免。隧道侵限(又称为隧道侵线)，指在隧道施工过程和运营中，隧道衬砌及附属设备的内轮廓是否符合标准(在隧道建筑限界内)，如果超出隧道建筑限界，则被称为隧道侵限。其中，隧道初期支护变形侵限段是指隧道初期支护结构发生变形并侵入隧道二衬衬砌所处施工断面的隧道段。

目前，对隧道初期支护变形侵限段的隧道初期支护结构进行拆换时，拆换的方法如下：第一步先回填土反压缩小临空面；第二步对每榀钢拱架3，设横竖撑(即点支撑方式)进行临时加固；第三步从一端开始逐榀拆换，完成一段隧道初期支护结构拆换后再施作二衬砼，一边支护一边换拱，防止换拱过程中出现塌方。此方法加固工程量大，临时支护过程繁琐，并且其加固方式是点支撑，拆换拱时易造成横、竖支撑的移动失效，另外换拱顺序受制约、换拱与掌子面前方施工不能同时作业，存在制约施工进度、工效较低的缺点。并且，全断面进行横竖撑加固作业难度大，且对下一步拆换作业带来限制，稍有不慎，临时横撑会松动失效，起不到加固作用，局部坍塌的风险增加。