長管棚在臨吉高速公路隧道淺埋段施工中的應(yīng)用

1、長管棚在臨吉高速公路隧道淺埋段施工中的應(yīng)用韓文忠摘要:介紹臨吉高速公路S16合同段云臺山隧道25m長管棚超前支護的施工技術(shù)，包括技術(shù)參數(shù)設(shè)定、施工工藝、進度情況、質(zhì)量控制等。實踐證明，長管棚超前支護技術(shù)在淺埋、軟巖、黃土等不良地質(zhì)隧道施工中具有非常重要的意義。關(guān)鍵詞：公路隧道；長管棚；施工技術(shù)；參數(shù)確定；質(zhì)量控制；Long tube awning in LinJi highway tunnel shallow submersion section construction application Abstract:Introduces LinJi highways Four contracts

2、 sections Yuntaishan tunnel twenty-five Meter tube awning in advance shoring construction technology,including technical parameter hypothesis, construction craft, progress situation, quality control and so on. The practice proved that thelong tube awning shoring technology in the shallow submersion,

3、 the softcrag, the loess and in not the good geological tunnel.construction has the count for much significance in advance.Keywods: Highway tunnel; Long tube awning; Construction technology; Parameterdetermination; Quality control;1 工程概況（1）云臺山隧道設(shè)計為上下行分離式曲線長隧道，隧道左線2326m，右線長2350m。全隧道淺埋段按新奧法設(shè)計和施工，右線進口為

4、級圍巖，淺埋段最薄覆蓋層只有幾米，地層巖性為強風(fēng)化石英片巖，裂隙發(fā)育；頂板為殘破積層，風(fēng)化破碎，發(fā)育具塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，局部呈散體結(jié)構(gòu)，圍巖強度較低，洞頂塌落、冒頂可能性較大，需采用相應(yīng)的強支護措施。隧道開挖斷面較大，級圍巖為114.5m2。洞內(nèi)拱部輪廓設(shè)計為半圓形，初期支護采用間距75cm的I20a工字鋼鋼拱架閉合支撐，錨網(wǎng)噴26cm混凝土。為保證隧道施工安全，通過方案必選確定采用超前大管棚作為進洞的輔助施工措施。大管棚洞口立面、縱面布置見下圖。 （2）同其它輔助施工措施（如超前小導(dǎo)管、超前錨桿）相比，大管棚支護具有明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。安全系數(shù)高，大管棚注漿后，固結(jié)圍巖，在隧道開

5、挖輪廓線以外形成一圈封閉高強度剛體，能夠有效減少圍巖以及地表沉降，防止隧道塌方。施工進度能夠得到保證，大管棚在隧道開挖前施工，系統(tǒng)性強，避免隧道施工中的交叉、平行施工干擾，使隧道開挖、支護施工更加有序，無形中加快了施工進度。有止水作用，大管棚注雙液漿能夠組織周邊圍巖裂隙水滲入隧道開挖輪廓線以內(nèi)，隧道開挖支護施工安全、質(zhì)量均得到有利保證。有效控制成本，在軟巖、破碎帶隧道開挖施工中管棚技術(shù)能夠有效控制超欠挖，節(jié)約了因超欠挖造成的損失。(3)大管棚主要工藝是：沿隧道襯砌外緣一定距離打入一排縱向鋼花管，并且在插入鋼管后，再往管內(nèi)注漿以固結(jié)軟弱圍巖、充填鋼管與孔壁之間的空隙，使管棚與圍巖固結(jié)緊密，以提高

6、鋼管的強度。開挖后架設(shè)拱形鋼架支撐，形成牢固的棚狀支護結(jié)構(gòu)。2 主要施工工藝2.1 管棚參數(shù)（1）鋼管布設(shè)在圓心角為120。的隧道拱部；（2）管心之間間距為40cm；（3）仰角1。（不包括線路縱坡）（4）管棚長度為15m，熱軋無縫鋼管89mm，壁厚6mm，節(jié)長3、6m；（5）孔口套管為無縫鋼管108mm，壁厚6mm，節(jié)長2m。2.2工藝說明管棚施工主要工序有開挖支護明洞邊坡、仰坡；施作套拱；搭鉆孔平臺、安裝鉆機；鉆孔；清孔、驗孔；安裝管棚鋼管；注漿。工序技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜。2.2.1明洞邊坡、仰坡開挖支護(1)明洞段開挖因在洞頂截水溝施工完成后進行，應(yīng)盡量避開雨季施工。(2)邊仰坡防護應(yīng)與明

7、洞開挖同步進行，及時施工明洞邊坡的錨桿、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土，及時封閉坡面。(3)對邊仰坡地表深水要及時引到坡面外，加強對坡面的防護。2.2.2施作套拱(1)混凝土套拱作為長管棚的導(dǎo)向墻，套拱在明洞外輪廓線以內(nèi)施作，套拱內(nèi)埋設(shè)4榀工字鋼支撐與管棚孔口管焊接成整體。(2)孔口管作為管棚的導(dǎo)向管，它安設(shè)的平面位置、傾角、外插角的準(zhǔn)確度直接影響管棚的質(zhì)量。用經(jīng)緯儀以坐標(biāo)法在工字鋼上定出其平面位置，用水準(zhǔn)尺配合坡度板設(shè)定孔口板的傾角，用前后差距法設(shè)定孔口管的外插角?？卓诠軕?yīng)牢固焊接在工字鋼上，防止?jié)不炷習(xí)r產(chǎn)生位移。2.2.3搭鉆孔平臺安裝鉆機(1)鉆機平臺可用枕木或鋼管腳手架搭設(shè)，平臺應(yīng)一次性搭好

8、，鉆孔由2臺鉆機由高孔位向低孔位對稱進行，可縮短移動鉆機與搭設(shè)平臺時間，便于鉆機定位。(2)平臺支撐要著實地，連接要牢固、穩(wěn)定。防止在施鉆時鉆機產(chǎn)生不均勻下沉、擺動、位移等影響鉆孔質(zhì)量。(3)鉆機定位：鉆機要求與已設(shè)定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機位置。用經(jīng)緯儀掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。2.2.4鉆孔(1)為了便于安裝鋼管，鉆頭直徑采用115mm。(2)巖質(zhì)較好的可以一次成孔，鉆進時產(chǎn)生塌孔、卡鉆，需補注漿后再鉆進。(3)鉆機開鉆時，可低速低壓，待成孔1.0m后可根據(jù)地質(zhì)情況可逐漸調(diào)整鉆速及風(fēng)壓。(4)鉆進過程中經(jīng)常用測斜儀測定其位置，并根

9、據(jù)鉆機鉆井的現(xiàn)象及時判斷成孔質(zhì)量，及時處理鉆進過程中出現(xiàn)的事故。(5)鉆進過程中確保動力器，扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進。(6)認(rèn)真做好鉆進過程的原始記錄，及時對孔口巖屑進行地質(zhì)判斷、描述，作為開挖洞身的地質(zhì)預(yù)探預(yù)報及知道洞身開挖的依據(jù)。2.2.5清孔驗孔(1)用地質(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭進行來回掃孔，清除浮渣至孔底，確?？讖健⒖咨矸弦?，防止堵孔。(2)用高壓氣從孔底向孔口清理鉆渣。(3)用經(jīng)緯儀、測斜儀等檢測孔深，傾角，外插角。2.2.6安裝管棚鋼管(1)鋼管應(yīng)在專用的管床上加工好絲扣，棚管四周鉆8出漿孔（靠工作面4.5m的管棚不鉆孔）；管頭焊成圓錐形，便于入孔。(2)管棚頂進采用大孔引到和管

10、棚機鉆進相結(jié)合的工藝，即先鉆大于管棚直徑的引導(dǎo)孔（115mm），然后可用10t以上卷揚機配合滑輪組反壓頂進；也可利用鉆機的沖擊力和推力低速頂進鋼管。(3)接長鋼管應(yīng)滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯開。同橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50，相鄰鋼管接頭至少錯開1m，縱向兩組管棚搭接接頭不小于3m.。2.2.7注漿（1）采用隔孔注漿，安裝好有孔鋼花管后即對孔內(nèi)注漿，注漿后再施工無孔鋼管，無孔鋼管可作為檢查管檢查注漿質(zhì)量，漿液擴散半徑不小于0.5m。（2）注漿參數(shù)：水泥與水玻璃質(zhì)量比為1：0.05；水泥漿水灰比1：1水玻璃濃度35Be;水玻璃模數(shù)2.4。（3）采用雙液液壓注漿機將漿液注入管棚鋼管內(nèi)，初壓

11、0.5-1.0MP，終壓2MP，持壓15min后停止注漿。注漿量一般按漿液擴散半徑及漿液填充率計算；若注漿量超限，未達到壓力要求，應(yīng)調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，直至符合注漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均為漿液充填，方可終止注漿。（4）注漿結(jié)束后及時清除管內(nèi)漿液，并用M30水泥砂漿充填，增強管棚的剛度和強度。3 進度情況鉆機就位、加固：每噸鋼管47h；鉆進：每噸鋼管95h；掃孔、每噸頂管：鋼管11h；注漿：每噸鋼管55h；4 質(zhì)量控制（1）鉆孔前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角，并對每個孔進行編號。（2）鉆孔仰角的確定應(yīng)視鉆孔深度及鉆桿強度而定，一般控制在1°-1.5

12、6;，鉆機最大下沉量及左右偏移量為鋼管長度的1左右，并控制在20-30cm。（3）嚴(yán)格控制鉆孔平面位置，管棚不得侵入隧道開挖線內(nèi)，相鄰鋼管不得相撞和立交。（4）經(jīng)常測量孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限及時糾正，至終孔仍超限者應(yīng)封孔、注漿，原位重鉆。（5）掌握好開鉆與正常鉆進的壓力和速度，防止斷桿、卡鉆。（6）遇到松散的堆積層和破碎地質(zhì)時，在鉆進中可以考慮增加套管護壁，確保鉆機順利鉆進和鋼管順利頂進。5 結(jié)語（1）對于隧道洞口的軟弱破碎圍巖地段、淺埋地段、黃土等不良地質(zhì)采用長大管棚施工工藝，提前發(fā)揮超前支護作用，增加施工安全度，提高隧道的長期穩(wěn)定性，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。（2）在管棚支護下施工，可極大程度地減少地表下沉和防止圍巖坍塌，保證隧道施工安全。（3）管棚鉆孔可作為地質(zhì)預(yù)探、預(yù)報，地質(zhì)資料可為洞身開挖提供參考。（4）管棚施工工藝的采用，對隧道施工技術(shù)的完善有積極的意義