隧道“换拱”作业

隧道变形过大，超过二次衬砌厚度最小容许值后，须进行换拱作业。

1、“替撑”设计：所谓“替撑”就是先作好新支撑，然后拆除旧支撑，这种做法在过去矿山法施工时，是一个重要的、常用的施工理念和工艺，当时没有喷锚支护，用木支撑支护，开挖1.5m后，即进行模筑衬砌（先拱后墙法），木支撑不能留在混凝土里，当混凝土浇筑到支撑位置后即拆除支撑，将荷载传递至模板和拱架上。这样作很安全，如今将这种理念用在换拱作业里，表面上看是个不错的想法，但在实际操作中却有诸多弊端：

（1）如果为局部变形，本来可以局部拆换处理，按照“替撑”要求就要全部拆除；如不全部拆除，则新旧钢架的节点就是一个薄弱环节，当然可以采取形似“三角形”的连接，这种方法，在理论上，违背了平面假设原则（即通常所说的闭合成环），在实践上，三个焊接节点的现场焊接质量根本无法保证；

（2）如果拆除深度超过钢架之间的净距，围岩受到的夹制作用增强，拆除困难增大；

（3）钢架纵向连接受影响：如果嵌入钢架后不喷混凝土，则纵向连接可以实现，但钢架不与喷混凝土配合，其支撑效果极其有限，如果嵌入钢架后喷混凝土，则钢架没用纵向连接，这都是重大安全隐患；

2、人工拆除：多数隧道管理者会想：既然围岩变形很大，那么，围岩很脆弱，尽量减少扰动，而爆破的扰动是最大的，所以严谨爆破拆除，要采取人工或机械拆除。围岩脆弱，减少扰动，这个判断是正确的，但是，爆破震动就比机械大以及人工作业就安全的判断就有严重偏差。建设部关于对砖木结构房屋的爆破震速标准是2cm/s，也就是说，只要将爆速控制在一个合理范围内，爆破就是安全的（我自己曾亲自搞过爆破设计及施工，同时起爆药量小于3kg即可达到爆速要求，在具体的施工中，应作爆破试验）；而所谓机械在目前就是指冲击锤，冲击锤的震动不一定比爆破小，此其一，司机坐在驾驶室，视线难以到嵌槽，这就可能造成误操作，凿到钢架，形成安全隐患；人工拆除的思想是“隧道安全”的思想，其实，最大的安全是人员安全，其次才是隧道，人工进行位于人体上方的拆除作业，脱落的物体都会直接砸到人体上，非常危险。

换拱作业的局面与隧道预留光面层光面爆破相似，实际上，也是应按照这种思想施工：先进行超前支护——然后开挖——喷锚支护；

3、注浆固结：既然围岩变形很大，那么，围岩必然松散，将松散的围岩“粘结”起来不就安全了吗？所以，凡遇到次中情况，多数人会作出首先进行打孔注浆的决定，且注入普通水泥浆。事实上，变形的围岩未必松散，普通静压注浆渗透及固结无效；此外，所注入的固结浆液与其说是“水泥浆”，不如说是“泥水浆”，水泥浆注入围岩，首先起到的作用不是想“胶水粘纸一样”将松散围岩“粘”在一起，而是先水对围岩软化，这是十分危险的，有几个工地就是因此而坍塌的，有更糟糕的是，坍塌后，凡认为注浆不够。

那么应该如何施作？注浆固结是必要的，就如医生为病人作手术之前，须进行消炎一样，在注浆前应评估一下应注浆而增加的荷载目前的支护是否能够抵抗，否则，就应先进行降低荷载以及加强支护的作业，如减小隧道断面（回填）以及侧壁锚固等。