隧道馬蹄形二襯縱向拆除切割

隧道馬蹄形二襯縱向拆除切割是指沿隧道軸線方向對馬蹄形二次襯砌進行分段切割拆除的工藝，常用于隧道擴建、結構病害處理或線路改移等場景。由于馬蹄形斷面（拱頂弧形 + 邊墻直墻 + 仰拱）的結構特殊性，縱向拆除需兼顧弧度與直線段的協同切割，以下從技術要點展開說明：

一、施工場景與拆除需求

隧道擴建改造

例：單線隧道擴雙線時，需縱向拆除一側二襯（長度可達 50-100m），原馬蹄形斷面半徑 4.5m，邊墻高度 3.2m，仰拱寬度 5.8m。

結構病害處理

二襯縱向裂縫貫通（縫寬＞0.5mm）、仰拱隆起等需局部拆除重建（如某隧道仰拱縱向 15m 范圍因基底沉降需拆除）。

臨時開口施工

盾構隧道聯絡通道施工時，需在馬蹄形二襯上縱向切割長條形開口（如寬 1.2m× 高 2.5m，沿隧道軸線方向）。

二、核心工藝與操作流程

（一）施工流程分解

前期支護加固

沿拆除段前后各 5m 施作 Φ42 鎖腳錨桿（長度 3.5m，間距 1.0m×1.0m），并架設 I20a 型鋼支架（間距 0.8m），支架與二襯間用木楔塞緊。

測量放線與分塊設計

按設計圖紙用全站儀標記縱向切割線，分塊原則：單塊重量≤800kg，拱頂弧形段分塊長度≤2.0m，邊墻直墻段≤3.0m，仰拱段≤2.5m（例：拱頂分塊尺寸 2.0m×1.5m，重量約 750kg）。

縱向切割實施

拱頂弧形段：采用金剛石繩鋸（直徑 10mm），沿弧形軌道勻速切割（線速度 0.6-0.8m/min），切割深度需超過二襯厚度 10cm（如厚度 35cm，切割深度 45cm）。

邊墻直墻段：用液壓墻鋸（型號 HS-450）沿縱向直線切割，軌道固定于臺車支架，切割速度 1.0-1.2m/min，配合水鉆（Φ100mm）鉆孔預裂。

仰拱段：采用液壓分裂機（楔塊組推力≥500T）沿縱向切割線分裂混凝土，避免擾動基底防水層。

塊體移除與安全支護

用電動葫蘆（起重量 1T）配合吊帶吊裝塊體，移除后立即施作臨時支護（如掛網噴射 C25 混凝土，厚度 10cm）。

（二）關鍵技術參數

項目       標準要求       控制措施

縱向切割線偏差    ≤10mm/10m（沿隧道軸線）   每 5m 用全站儀復測切割線

分塊平整度    ≤8mm/2m（直墻段）、≤5mm/2m（拱頂）  切割后用靠尺檢查，超差處用角磨機打磨

振動控制       周邊結構振速≤2.5cm/s      采用靜態切割工藝，分塊尺寸≤2m3

三、設備選型與工況適配

（一）設備組合方案

施工部位       推薦設備       技術參數       效率       適用場景

拱頂弧形段    金剛石繩鋸    功率 30kW，線速度 0.5-1m/min     1.5-2m2/h    厚度＞30cm 的弧形切割

邊墻直墻段    液壓墻鋸       切割深度 45cm，軌道長度 6m 3-4m2/h 直線段縱向切割

仰拱段    液壓分裂機 + 水鉆     楔塊壓力 500T，鉆孔間距 30cm     2m / 小時（線性長度）       需保護基底結構的場景

小面積修補    手持液壓切割鋸    切割深度 15cm，重量 8kg 0.8m2/h  邊角缺陷處理

（二）特殊工況應對

富水地層：切割前需在拆除段前后施作 Φ108 止水帷幕（深度≥5m），切割時預埋導流管（Φ50mm）引流，防止水壓破壞結構。

運營隧道：采用低噪音設備（如液壓墻鋸噪音≤85dB），夜間施工時切割速度降低 50%，并設置減震溝（深 2m，寬 0.5m）減少振動影響。

四、安全控制與質量驗收

安全核心要點

臨時支撐強度：型鋼支架需驗算抗壓承載力（如 I20a 支架間距 0.8m 時，單榀承載力≥150kN），支架與二襯間隙用 C30 細石混凝土填塞。

吊裝安全：塊體吊點需經計算（如 750kg 塊體設置 4 個吊點，吊繩安全系數≥6），吊裝時下方嚴禁站人，設置警戒范圍（半徑 10m）。

通風防塵：切割時啟動隧道軸流風機（風量≥3000m3/h），配合水霧降塵（霧滴粒徑≤50μm），粉塵濃度控制≤1mg/m3。

質量驗收標準

結構完整性：拆除后用地質雷達檢測周邊二襯，確保無縱向裂縫延伸（檢測范圍為切割面兩側各 2m）。

防水處理：拆除段邊緣需預留防水板搭接茬口（寬度≥20cm），采用雙焊縫焊接（焊縫寬度≥15mm），充氣檢測壓力 0.25MPa，保壓 30min 壓降≤10%。

五、常見問題與解決方案

問題現象       原因分析       解決措施

切割面錯臺＞10mm    軌道固定不牢或切割速度不均    增加軌道錨固點（間距≤1.5m），設置速度控制器

拱頂塊體墜落風險       吊點設置不合理或塊體分裂不均       采用 CAD 模擬塊體重心，增設輔助吊點，切割前預裂鉆孔

仰拱切割時基底隆起    基底應力釋放不均       先施工仰拱臨時支撐（如 Φ25@50cm 錨桿），分塊對稱切割

六、工程案例：某公路隧道擴建縱向拆除

工程背景：原單線馬蹄形隧道（半徑 4.8m，二襯厚度 40cm）擴雙線，需縱向拆除左側邊墻及拱頂 120° 范圍，長度 80m。

方案設計：

分 10 段施工（每段 8m），拱頂用繩鋸切割（分塊 2m×1.8m），邊墻用墻鋸切割（分塊 3m×2.5m），仰拱采用靜態爆破（膨脹劑型號 HS-Ⅱ）。

臨時支護：拆除前施作 18m 長管棚（Φ108×6mm，間距 0.4m），架設 I22b 型鋼支架（間距 0.6m）。

實施效果：切割面平整度≤6mm/2m，縱向軸線偏差≤8mm/10m，無結構裂縫擴展，工期 28 天，較傳統爆破工藝減少振動影響區域 60%。

七、技術拓展：智能切割技術應用

機器人切割系統：采用軌道式切割機器人（如德國 Hilti PR 700），搭載激光定位（精度 ±3mm），可自動沿縱向軌跡切割，適用于曲率變化小的長距離拆除。

BIM + 切割模擬：通過 BIM 模型預演分塊方案，計算塊體重心與吊裝路徑，優化切割順序（如從拱頂向邊墻對稱切割），減少結構受力突變。

如需針對具體工程的受力驗算或方案優化，可提供隧道斷面尺寸、二襯強度等級及拆除長度等參數，進一步深化技術細節。