隧道初期支护侵限换拱施工方案
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编制依据、编制范围及设计概况
(一) 编制依据
1. 国家法律、法规和河南省交通厅规章制度；
2. 河南省高速公路采用的标准、规范、规程等；
3.2011年06月01日玉皇庙隧道初期支护异常变形施工方案评审会议纪要;
4.2011年07月01日玉皇庙隧道出口端浅埋段施工专家意见。
(二) 编制范围
玉皇庙隧道左线初期支护变形侵限段 F2K60+74A F2K60+695右线初支变形段
F2K60+734 K60+716，左线 F2K60+683 右线 F2K60+713开挖掘进。
(三) 设计概况
玉皇庙隧道出口端范围地质情况为：山体顶部被第四系地层覆盖，表层为褐红色 粉质粘土，山体为红褐色夹灰褐色强风化安山岩，节理裂隙非常发育，同时还存在浅 埋、偏压，该段隧道埋深在11nn^ 15n。
该范围设计采用V级围岩加强复合式衬砌结构(洛阳至嵩县高速公路施工图设计
No.9)。设计开挖建议采用三台阶+预留核心土法，①42超前小导管2.4m/环，120a 工字钢架，间距0.6m。该范围设计值支护参数见下表。该段侵限加固建议方案已于 2011年06月01日下发。
玉皇庙隧道出口端设计支护参数表
预留变 形量
(cm) 初期支护 二次衬砌
C25喷射
混凝土 部位/厚度
(cm) 锚杆 钢筋网
钢架 部位/类型/
间距(m) 拱墙 厚度
(cm) 仰拱 厚度
(cm) 设置 部位 长度
(m) 间距
(环x纵)
(m) 设置 部位 网格 间距
(cm) 钢筋 规格
12 拱墙25
仰拱25 拱墙 中岩 壁 3.5
4.5 1.0X 0.6 拱墙 20 X 20 © 8 全环
工20a型钢
@0.6m 45* 45*
二工程概况
（一） 工程概述
玉皇庙隧道为山岭区高速公路上下行分离四车道双洞小净距隧道 +独立双洞隧
道；设计行车速度为100km/h;隧道限界净宽：10.75m,限界净高：5.0m；隧道最小 间距为15.2m,左线长815m右线长809m左右线位于直线、缓和曲线和 R=1000m
的圆曲线上。路线纵坡采用单向坡，右线设计纵坡为 -2.5%、-2.99%，左线设计纵坡
为-2.7%、-3.0%。
目前玉皇庙隧道左线出口已开挖至 F2K60+683仰拱施工里程到 F2K60+703二 衬施工里程到F2K60+742初期支护侵限段临时护拱里程 F2K60+726- F2K60+714临 时仰拱里程F2K60+700-
F2K60+693。已完成开挖及初期支护100m仰拱及填充80m 二次衬砌41m,已施工段均处于V级围岩段。
玉皇庙隧道右线进口已开挖至 K60+713,仰拱施工里程到 K60+724,二衬施工里 程到K60+743已完成开挖及初期支护66m仰拱及填充55n,二次衬砌36n,已施工 段均处于V级围岩段。
（二） 病害情况
2010年11月2日至2011年05月28日，玉皇庙隧道出口 F2K60+74A F2K60+695 段初期支护出现变形超限，局部侵入二次衬砌结构，且隧道上方山体出现裂缝，裂缝 宽度最大8cm,深度约2m。
2011年06月01日，嵩阳公司组织设计、监理、监控量测、施工单位四方共同查 勘了现场，并查阅了有关施工和技术资料，召开四方会议，决定对该段变形超限段采 取加固处理措施；2010年07月01日，嵩阳公司组织召开玉皇庙隧道出口端浅埋段专 家会议。
玉皇庙隧道出口端按照设计V级围岩加强复合式衬砌结构进行了开挖和初期支
护施工，但由于围岩变形较大，经现场测量因变形侵限的左线里程段为 F2K60+742-
F2K60+695局部最大侵限42.8cm，因变形侵限的右线里程段为 K60+734 K60+716 ,
局部最大侵限32.9cm。
玉皇庙隧道初支断面检测结果汇总表
编 号 隧道 断面里程 拱顶处侵限厚 度(cm) 最大侵限厚度
(cm) 侵限部位
1
玉皇庙隧道 左线 F2K60+742 10.45 16.01 拱顶、拱肩
2 F2K60+740 10.21 17.21 拱顶、拱肩 「
3 F2K60+738 12.69 19.47 拱顶、拱肩—
4 F2K60+736 9.63 19.86 拱顶、拱肩
5 F2K60+734 11.62 19.17 拱顶、拱肩
6 F2K60+732 11.71 13.28 拱顶、拱肩 :
7 F2K60+728 13.6 20.2 拱顶、拱肩:
8 F2K60+726.9 11
9 F2K60+724.6 8
10 F2K60+719 39.2 42.8 拱顶、拱肩
11 F2K60+713.6 45
12 F2K60+710.0 25
13 F2K60+709 26.7 37 拱顶、拱肩
14 F2K60+708.8 25
15 F2K60+707.2 26
16 F2K60+705.8 27
17 F2K60+703.6 20
18 F2K60+701.3 25
19 F2K60+700.0 20
20 F2K60+697.6 7
21
右线 K60+738 5.8 9.6 拱顶、拱脚
22 K60+736 23.7 23.7 拱顶、拱肩
23 K60+734 31.7 32.9 拱顶、拱肩 1 24 K60+733 22
25 K60+732 25.5 30.1 拱顶、拱肩
26 K60+730.3 22
27 K60+729 14.4 23.1 拱顶、拱肩
28 K60+728.41 21
29 K60+727 8.4 17.7 拱顶、拱肩
30 K60+726.44 19
31
K60+725 4.1 9.5 拱顶
32 K60+722.44 19
33 K60+719.65 5
34 K60+716.88 4
三变形段处理及后续施工总体规划
1暂停掌子面的掘进施工，先对初期支护侵限段按照 2011年6月1日会议纪要
（纪要附后）进行临时加固。
2、 在护拱上安设监控量测点，通过监控量测掌握加固后的初期支护的变形情况。
3、 若变形量较小或者变形趋于稳定，则严格按照设计及规范要求继续掌子面的 掘进及仰拱、二衬施工，待隧道贯通后再对变形段进行换拱处理。在施工的同时，做 好地表沉降观测和洞内监控量测工作，并做好超前地质预报。
4、 若变形量较大或者出现突变情况，则立即对变形段进行加固，然后着手换拱 施工，并施作二次衬砌封闭该段。
四施工方案
（一）初期支护侵限段的临时加固方案（对应 2011年6月1日会议纪要）
1、 对应初期支护工字钢安设临时护拱，护拱采用 18工字钢，纵向间距60cm布 置，与该段初期支护钢拱架形成“拱对拱”支撑。
2、 护拱钢架纵向采用①22螺纹钢连接，环向间距1m将临时护拱各钢架进行有 效连接，并在护拱与护拱之间喷射 10cm厚C25喷射混凝土。
3、 临时护拱拱脚采用厚50cm宽80cm的C20混凝土条形基础整体固定。
（二）继续开挖方案
采用三台阶临时仰拱+预留核心土法
1、各部开挖及支护自上而下分成三个小单元进行开挖缩小开挖断面，步步成环， 及时封闭。各分部封闭成环时间短，有效发挥初期支护整体受力效果，临时仰拱能有 效阻止支护结构变形，减少隧道围岩变形。
2、工序详见“隧道三台阶临时仰拱法施工作业程序图”。
3、三台阶临时仰拱法施工工序
（1） V级围岩分部开挖法开挖
采用分部开挖法开挖，如图所示，施工工序如下：
第一步：利用上一循环架立的钢架施作隧道超前小导管； 第二步、第三步：开挖上部台阶，上台阶核心土高度离已初期支护钢架不得大于
1.8米，长度不得小于5米，每循环进尺控制在0.6米左右；施作②部洞身结构的初 期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立20a钢架，并设锁脚锚（管）杆；钻设系统锚杆 后复喷混凝土至设计厚度，如为注浆环节，则在掌子面喷 10cm混凝土封闭
第四步、第五步：上台阶领先中台阶 3.6 米时，开挖中部左侧台阶，每循环进尺
控制在1.2米左右；架立20a钢架，并设锁脚锚（管）杆；钻设系统锚杆后复喷混凝 土至设计厚度，完成中部左侧台阶初期支护；
第六步、第七步：中部左侧台阶领先右侧台阶 3.6 米时，开挖中部右侧台阶，每 循环进尺控制在1.2米左右；架立20a钢架，并设锁脚锚（管）杆；钻设系统锚杆后 复喷混凝土至设计厚度，完成中部右侧台阶初期支护；
第八步：开挖中部核心土，施作中台阶临时仰拱；
第九步、第十步：开挖下台阶，每循环进尺不大于 1.2 米，完成下台阶初期支护 及仰拱初期支护；
第十一步：浇筑仰拱混凝土及仰拱填充； 第十二步：根据量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性灌 筑二次衬砌（拱墙衬砌一次施作） 。
（ 2）施工注意事项
① 由于以上施工方法把断面分部施工， 作业面相对狭小， 故需特别注意施工 安全， 洞内设值班人员统一调度指挥。
② 如到达各种预埋洞室及预埋件安设位置， 根据实际情况可以不预留，待初期
支护在本断面范围内完成或二次衬砌前另行开挖或预埋
③ 工序变化之处钢架（或临时钢架） 应设锁脚锚杆， 以确保钢架基础稳定。
④ 钢架之间纵向连接钢筋应及时施作并连接牢固，钢架拱脚必须采用 5cm厚木
板增大接触面积。
目级围岩分部开挖施工横断面图
（三）监控量测方案
由于目前玉皇庙隧道左右洞出口均属于浅埋地段， 故下一步监控量测工作将分为
地表沉降观测和洞内监控量测。
1地表沉降观测
在隧道开挖前布设点位，地表沉降观测点与隧道内测点布置在同一断面里程，地
表沉降观测点按照下表要求布置 ②
⑧ ④ ⑥
