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摘要：浅埋偏压隧道施工时由于围岩自身的自承能力较差，初支极易在不均匀应力的作用下产生较大变形，尤其是在膨胀岩地段施工时由于围岩遇水膨胀、软化，进一步加大了变形，即便是采取了较强的支护和较大的预留变形量也极有可能造成初支侵限，为保证施工质量需要对侵限初支进行拆换。本文从现场实际出发介绍浅埋偏压膨胀岩地段换拱的施工技术，对地质原因造成的初支侵限拆换具有借鉴和参考意义。
关键词：浅埋偏压隧道 ； 膨胀岩 ； 支护变形 ； 换拱
Abstract: shallow bias tunnel construction because the self bearing capacity of surrounding rock of the poor, the initial support is extremely easy toproduce large deformation in the non-uniform stress, especially in theswelling rock area construction because the surrounding rock water swelling,softening, and further increased deformation, even on the strong supportand high reserved deformation may cause initial invasion, in order to ensure the construction quality of invasion of primary support is removed and replaced. This article based on the reality of scene construction technology of swelling rock section of arch exchange bias of the shallow, initial invasionof geological reasons limit removed and replaced with references.
Keywords: shallow bias tunnel; Peng Zhangyan; support deformation; replacearch
中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012
1.概述
新建蒙自至河口铁路工程位于云南省红河州，其中沙田坝隧道全长2963m,沙田坝车站深入隧道进口端，其中DIK57+639～931段292m为双线车站隧道，其余为单线。洞口车站段最大埋深20m，洞口右侧表层覆土及风化层的厚度较大, 地面坡度为1:1.25，存在偏压现象，开挖揭示围岩主要以板岩为主，深灰色，弱风化，质软，局部极破碎呈角砾状，地下水发育，围岩遇水软化，膨胀，极易失稳。
在施工过程中隧道初支受不均匀地表应力、围岩膨胀应力及地下水影响产生较大变形，拱顶累计沉降450mm，水平收敛420mm，日变形量大，持续时间长，变形面积大，导致支护侵限，为保证衬砌厚度及施工安全，需要对钢架进行拆换并重新施工支护。
2.换拱施工方案
2.1拆换的原则
拆换遵循 “先加固，后拆换，先拱后墙，拆换一处加固一处，及时封闭成环”的原则，预先采取加固措施来约束和抑制变形，确保施工安全，在拆换时对于整个初支断面应由上到下的顺序进行，拆换后及时的采取新的支护和加固措施后方可拆除下一部位，在拆换长度达3～5m时应及时的施工仰拱和小边墙，在变形趋于稳定后迅速施工二衬，利用二衬和初支共同承受围岩松弛荷载。
2.2拆换工序组织
拆换时的施工流程组织如下：
反压回填—临时支撑—注浆加固—拆除钢架接头连接螺栓—拆除支护—重新施工支护—支护加固、注浆—仰拱、衬砌施工。
2.3拆换前准备工作
2.3.1反压回填及临时支撑加固。拆换前采用洞渣进行反压回填，采用I18钢架作为横撑或者斜撑，必要時施工扇形支撑，起到对未拆换地段的加固作用。支撑与初支面之间采用木楔楔紧，与基底接触端应清除虚渣，采用木板做为垫板，防止基底沉降造成支撑失效。
2.3.2拆换段围岩加固。在每一单元拆换前采用3.5m长φ42小导管进行注浆加固，防止拆除过程中围岩应力急剧释放失稳而造成坍塌。小导管的间距为2m×1.5m（环向×纵向），采用1:1水泥净液，注浆的压力为0.5-0.8Mpa，对围岩进行注浆加固，等强8h后方可进入下道工序施工。
2.3.3拆除钢架单元间接头连接螺栓。采用风镐对钢架接头处喷射砼凿开，对连接螺栓进行切割拆除，避免爆破拆换时对相邻段钢架的扰动，严格控制爆破影响范围。
2.4钢架的拆换
拆换前应对加固措施的效果进行评估，在安全可靠的前提下才可进行拆除作业。拆除采用弱爆破的方式，遵循“多打眼，少装药”的原则，尽量减少对围岩和未拆换段的扰动。
打眼采用YT-28风钻，拆除的纵向长度为一榀钢架间距，环向长度不大于3m，炮眼间距为20～30cm，钻孔深度为初支厚度，采用φ25乳化炸药，单孔装药量为1/3～1/5节药卷，装药后封堵孔口，增强爆破效果。
3．拆除后重新支护
3.1侵限段岩面处理
采用风镐对断面进行扩挖、修整，扩挖宽度不大于设计要求的钢架间距；扩挖完毕后采用喷射砼进行初喷，初喷厚度2cm，通过初喷对围岩形成一层保护层，避免渗水的冲刷和围岩的风化加剧。
3.2立架、挂网
3.2.1由于此地段变形较大，拆换后进行支护时应采用更高强度的钢架并缩短钢架间距，且钢架应根据前期的监控量测数据来确定合理的预留量，并严格按照设计要求进行加工，不得随意更改接头位置，改变钢架的受力结构，所有接头应采用高强螺栓连接牢固。
3.2.2网片应紧贴岩面并与钢架焊接，为提高初支强度和承受能力，可对网格进行加密或采用内外双层网片。
3.3锁脚锚杆及喷浆支护
3.3.1钢架接头是受力最为薄弱，最易变形的地方，故在每个接头处采用两根3.5m长φ42注浆小导管进行加固，小导管应与钢架连接牢固，并在下一段的围岩注浆加固时对锁脚锚杆进行注浆。
3.3.2锁脚施工完毕后采用喷射砼及时封闭，超挖部分应喷填密实。
4拆换后的工作
4.1加强监控量测
拆换后应加强对拱顶沉降和周边收敛的观测，一般布点间距为1-2m一组，提高监测频率并及时对数据进行汇总、分析，根据量测数据将变形划分为三个区间，根据区间采取不同应对措施。
管理位移 管理区间 区间阶段采取措施
U＜U0／3 一次蠕变区 变形趋于稳定，可正常施工
U0/3≤U≤2U0/3 二次蠕变区 须发出警告，加强支护系统
U＞（2U0/3） 三次蠕变区 已进入危险状态，须立即停工，进行加固
注：U—实测位移值
U0—最大允许位移值，其中Ⅴ级围岩最大允许位移值为70mm；Ⅳ级围岩最大允许位移值为50mm；Ⅲ级围岩最大允许位移值为30mm。
4.2加快仰拱、二衬的施工
4.2.1仰拱开挖时初支会出现较大变形，故仰拱施工时应遵循“短进尺，快封闭”的原则，开挖完毕后迅速施工仰拱钢架、钢筋，浇筑砼。
4.2.2仰拱施工后及时施工小边墙，在收敛速率≤ 0.2mm/d，沉降速率≤0.15mm /d时方可进行二衬施工。
5．人员机械配置
5.1人员配置
现场管理2人（轮流值班），技术员2人，风镐操作工3人，风钻操作工2～4人，爆破工2人，立架工5人，喷浆工8人（2台设备同时操作），钢筋工6人（含焊工2人），普工4人（材料、设备搬运及现场清理）。
5.2机械配置
风动式凿岩机2～4台，风镐3～5把，喷浆机2台，注浆泵1台，装载机1台，挖机1台，钢筋调直机1台，电焊机2台，自卸汽车2台。
6.施工注意事项
在浅埋偏压的特殊地质隧道施工时特别要注意以下几点：隧道施工前应做好地质预报，探明前方围岩情况；隧道开挖时应根据监控量测数据确定合理的预留量，并对不同地段的预留量进行动态调整，防止围岩的实际变形超过预留量而造成初期支护侵限，同时也可避免预留量过大增加砼回填数量；施工过程中要加强监控量测，出现变形时要及时的采取措施，如注浆、临时支撑、扇形支撑、增加锚杆、提高钢架型号、缩短钢架间距、增加预留量等，而不能一成不变的遵循原设计施工。7.结束语
在本隧的侵限拆换处理中，综合运用了注浆加固、反压回填、支撑加固等方式，采用爆破作为拆换手段，通过合理安排施工工序，调整支护参数，在拆换中未出现安全事故及二次变形拆换的情况，达到了快速、安全拆换的目的，故认为上述措施在处理侵限换拱中可行，可在同类工程中参考借鉴。
参考文献：
[1]中铁二院，新建蒙自至河口铁路工程沙田坝隧道设计图。
[2]《铁路隧道工程施工质量验收标准》，TB10417-2003。
[3]《铁路隧道工程施工技术指南》，TZ204-2008。
关键词：浅埋偏压隧道 ； 膨胀岩 ； 支护变形 ； 换拱
Abstract: shallow bias tunnel construction because the self bearing capacity of surrounding rock of the poor, the initial support is extremely easy toproduce large deformation in the non-uniform stress, especially in theswelling rock area construction because the surrounding rock water swelling,softening, and further increased deformation, even on the strong supportand high reserved deformation may cause initial invasion, in order to ensure the construction quality of invasion of primary support is removed and replaced. This article based on the reality of scene construction technology of swelling rock section of arch exchange bias of the shallow, initial invasionof geological reasons limit removed and replaced with references.
Keywords: shallow bias tunnel; Peng Zhangyan; support deformation; replacearch
中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012
1.概述
新建蒙自至河口铁路工程位于云南省红河州，其中沙田坝隧道全长2963m,沙田坝车站深入隧道进口端，其中DIK57+639～931段292m为双线车站隧道，其余为单线。洞口车站段最大埋深20m，洞口右侧表层覆土及风化层的厚度较大, 地面坡度为1:1.25，存在偏压现象，开挖揭示围岩主要以板岩为主，深灰色，弱风化，质软，局部极破碎呈角砾状，地下水发育，围岩遇水软化，膨胀，极易失稳。
在施工过程中隧道初支受不均匀地表应力、围岩膨胀应力及地下水影响产生较大变形，拱顶累计沉降450mm，水平收敛420mm，日变形量大，持续时间长，变形面积大，导致支护侵限，为保证衬砌厚度及施工安全，需要对钢架进行拆换并重新施工支护。
2.换拱施工方案
2.1拆换的原则
拆换遵循 “先加固，后拆换，先拱后墙，拆换一处加固一处，及时封闭成环”的原则，预先采取加固措施来约束和抑制变形，确保施工安全，在拆换时对于整个初支断面应由上到下的顺序进行，拆换后及时的采取新的支护和加固措施后方可拆除下一部位，在拆换长度达3～5m时应及时的施工仰拱和小边墙，在变形趋于稳定后迅速施工二衬，利用二衬和初支共同承受围岩松弛荷载。
2.2拆换工序组织
拆换时的施工流程组织如下：
反压回填—临时支撑—注浆加固—拆除钢架接头连接螺栓—拆除支护—重新施工支护—支护加固、注浆—仰拱、衬砌施工。
2.3拆换前准备工作
2.3.1反压回填及临时支撑加固。拆换前采用洞渣进行反压回填，采用I18钢架作为横撑或者斜撑，必要時施工扇形支撑，起到对未拆换地段的加固作用。支撑与初支面之间采用木楔楔紧，与基底接触端应清除虚渣，采用木板做为垫板，防止基底沉降造成支撑失效。
2.3.2拆换段围岩加固。在每一单元拆换前采用3.5m长φ42小导管进行注浆加固，防止拆除过程中围岩应力急剧释放失稳而造成坍塌。小导管的间距为2m×1.5m（环向×纵向），采用1:1水泥净液，注浆的压力为0.5-0.8Mpa，对围岩进行注浆加固，等强8h后方可进入下道工序施工。
2.3.3拆除钢架单元间接头连接螺栓。采用风镐对钢架接头处喷射砼凿开，对连接螺栓进行切割拆除，避免爆破拆换时对相邻段钢架的扰动，严格控制爆破影响范围。
2.4钢架的拆换
拆换前应对加固措施的效果进行评估，在安全可靠的前提下才可进行拆除作业。拆除采用弱爆破的方式，遵循“多打眼，少装药”的原则，尽量减少对围岩和未拆换段的扰动。
打眼采用YT-28风钻，拆除的纵向长度为一榀钢架间距，环向长度不大于3m，炮眼间距为20～30cm，钻孔深度为初支厚度，采用φ25乳化炸药，单孔装药量为1/3～1/5节药卷，装药后封堵孔口，增强爆破效果。
3．拆除后重新支护
3.1侵限段岩面处理
采用风镐对断面进行扩挖、修整，扩挖宽度不大于设计要求的钢架间距；扩挖完毕后采用喷射砼进行初喷，初喷厚度2cm，通过初喷对围岩形成一层保护层，避免渗水的冲刷和围岩的风化加剧。
3.2立架、挂网
3.2.1由于此地段变形较大，拆换后进行支护时应采用更高强度的钢架并缩短钢架间距，且钢架应根据前期的监控量测数据来确定合理的预留量，并严格按照设计要求进行加工，不得随意更改接头位置，改变钢架的受力结构，所有接头应采用高强螺栓连接牢固。
3.2.2网片应紧贴岩面并与钢架焊接，为提高初支强度和承受能力，可对网格进行加密或采用内外双层网片。
3.3锁脚锚杆及喷浆支护
3.3.1钢架接头是受力最为薄弱，最易变形的地方，故在每个接头处采用两根3.5m长φ42注浆小导管进行加固，小导管应与钢架连接牢固，并在下一段的围岩注浆加固时对锁脚锚杆进行注浆。
3.3.2锁脚施工完毕后采用喷射砼及时封闭，超挖部分应喷填密实。
4拆换后的工作
4.1加强监控量测
拆换后应加强对拱顶沉降和周边收敛的观测，一般布点间距为1-2m一组，提高监测频率并及时对数据进行汇总、分析，根据量测数据将变形划分为三个区间，根据区间采取不同应对措施。
管理位移 管理区间 区间阶段采取措施
U＜U0／3 一次蠕变区 变形趋于稳定，可正常施工
U0/3≤U≤2U0/3 二次蠕变区 须发出警告，加强支护系统
U＞（2U0/3） 三次蠕变区 已进入危险状态，须立即停工，进行加固
注：U—实测位移值
U0—最大允许位移值，其中Ⅴ级围岩最大允许位移值为70mm；Ⅳ级围岩最大允许位移值为50mm；Ⅲ级围岩最大允许位移值为30mm。
4.2加快仰拱、二衬的施工
4.2.1仰拱开挖时初支会出现较大变形，故仰拱施工时应遵循“短进尺，快封闭”的原则，开挖完毕后迅速施工仰拱钢架、钢筋，浇筑砼。
4.2.2仰拱施工后及时施工小边墙，在收敛速率≤ 0.2mm/d，沉降速率≤0.15mm /d时方可进行二衬施工。
5．人员机械配置
5.1人员配置
现场管理2人（轮流值班），技术员2人，风镐操作工3人，风钻操作工2～4人，爆破工2人，立架工5人，喷浆工8人（2台设备同时操作），钢筋工6人（含焊工2人），普工4人（材料、设备搬运及现场清理）。
5.2机械配置
风动式凿岩机2～4台，风镐3～5把，喷浆机2台，注浆泵1台，装载机1台，挖机1台，钢筋调直机1台，电焊机2台，自卸汽车2台。
6.施工注意事项
在浅埋偏压的特殊地质隧道施工时特别要注意以下几点：隧道施工前应做好地质预报，探明前方围岩情况；隧道开挖时应根据监控量测数据确定合理的预留量，并对不同地段的预留量进行动态调整，防止围岩的实际变形超过预留量而造成初期支护侵限，同时也可避免预留量过大增加砼回填数量；施工过程中要加强监控量测，出现变形时要及时的采取措施，如注浆、临时支撑、扇形支撑、增加锚杆、提高钢架型号、缩短钢架间距、增加预留量等，而不能一成不变的遵循原设计施工。7.结束语
在本隧的侵限拆换处理中，综合运用了注浆加固、反压回填、支撑加固等方式，采用爆破作为拆换手段，通过合理安排施工工序，调整支护参数，在拆换中未出现安全事故及二次变形拆换的情况，达到了快速、安全拆换的目的，故认为上述措施在处理侵限换拱中可行，可在同类工程中参考借鉴。
参考文献：
[1]中铁二院，新建蒙自至河口铁路工程沙田坝隧道设计图。
[2]《铁路隧道工程施工质量验收标准》，TB10417-2003。
[3]《铁路隧道工程施工技术指南》，TZ204-2008。