壓漿鋼管式管棚法在隧道塌方處理中的相對適應(yīng)性研究

1、西南交通大學(xué)地下工程防災(zāi)控制原理論文.2011 PAGE 23壓漿鋼管式管棚法在隧道塌方處理中的相對適應(yīng)性研究摘要：目前前管棚工工法在我國隧道道施工中中已被廣廣泛采用用，尤其其在隧道塌方方處理中中更是起起到舉足足輕重的的作用，并并且隨著著我國經(jīng)濟(jì)濟(jì)的快速發(fā)發(fā)展，高高速鐵路路、地鐵鐵、城市市地下空空間等都都有了很很大的發(fā)發(fā)展，管管棚法將將面臨越越來越多多的工程程應(yīng)用。但但由于各各方對該該工法定定義不同同、未系系統(tǒng)闡明明其適應(yīng)應(yīng)性等原原因，施施工單位位對管棚棚法仍局局限于教教條，憑憑經(jīng)驗(yàn)辦辦事，無無法使其其發(fā)揮應(yīng)應(yīng)有的作作用。本本文以壓壓漿鋼管管式管棚棚法為例，簡簡單從其其加固機(jī)機(jī)理及作作用效用用

2、分析其其原理，并并運(yùn)用大大量工程程實(shí)例論論證，從從而大致致確定其其在隧道道塌方處處理中的的相對適應(yīng)應(yīng)性。為為有志于于系統(tǒng)研研究管棚棚法相對對適應(yīng)性性者搭梯鋪鋪路。關(guān)鍵詞：隧隧道；塌塌方；壓壓漿鋼管管式管棚棚法；適應(yīng)應(yīng)性1.引言塌方是在不不良地質(zhì)質(zhì)地段施工工隧道時(shí)時(shí)最常見見的一種種災(zāi)害性性事故，當(dāng)當(dāng)預(yù)防措措施不理理想，不不可避免免的發(fā)生后后，使用用合理的的處理措措施不但但能降低低延誤工期期、節(jié)省省資金還還可以防防止塌方方繼續(xù)發(fā)發(fā)展，減減少工程程質(zhì)量隱隱患。近近年來隨隨著我國國經(jīng)濟(jì)的的飛速發(fā)發(fā)展，管管棚法施施工已被被廣泛采采用，使使其預(yù)支支護(hù)技術(shù)術(shù)日趨成成熟。但但將其用用于隧道道塌方后后的處理理中

3、仍局局限于教教條，無無法從加加固機(jī)理理及作用用效用上上對其深刻刻認(rèn)識，故故有必要要對管棚棚工法進(jìn)進(jìn)一步研研究，歸歸納其相相對適應(yīng)應(yīng)性原理理，以便便更好的的指導(dǎo)現(xiàn)現(xiàn)場，服服務(wù)于施工。2.管棚工工法的應(yīng)用及及發(fā)展2.1概念念界定管棚工法是是一種在在隧道開開挖之前前沿隧道道開挖斷斷面外輪輪廓，以以一定間間隔與隧隧道平行行鉆孔、插插入鋼管管，再從從插入的的鋼管內(nèi)內(nèi)壓注充充填水泥泥漿或砂砂漿，來來增加鋼鋼管外圍圍巖的抗抗剪切強(qiáng)強(qiáng)度，并并使鋼管管與圍巖巖一體化化，由管管棚和圍圍巖構(gòu)成成棚架體體系的新新的超前前支護(hù)輔輔助施工工技術(shù)1。在鐵路路隧道工工程施工工技術(shù)指南南（TZ2204-220088）中要求求管

4、棚長長度一般般1040m，鋼管管直徑一一般701800mm，中心心間距宜宜為管徑徑23倍，管管棚外插插角一般般03，如如圖1。圖1 隧隧道管棚棚超前支支護(hù)示意意圖目前工程中中管棚法法大致可可分為四四種方式式：1、充填填鋼管式式，2、壓漿漿鋼管式式，3、噴射射式，4、噴射射鋼管式式。其中中壓漿鋼鋼管式管管棚法在在我們施施工中較較為常用用。2.2工程程應(yīng)用管棚法是近近年發(fā)展展起來的的一種在在軟弱圍圍巖中進(jìn)進(jìn)行隧道道掘進(jìn)的的新技術(shù)術(shù)。自其其誕生初初便得到到了大量量的工程程應(yīng)用。不論是現(xiàn)在還是將來都將在地下施工中扮演越來越重要的角色。2.2.11管棚法法的歷史史發(fā)展管棚法最早早是作為為隧道施施工的一一

5、種輔助助工法使使用在不不良地質(zhì)質(zhì)地段。該技術(shù)首先誕生于20世紀(jì)70年代的比利時(shí)，當(dāng)時(shí)在修建安特衛(wèi)普（Antwerp）地鐵站時(shí)受既有鐵路車站影響，首次采用了管棚工法。隨后在日本、美國和西歐等國被廣泛采用。日本在八戶市一段長180m的公路隧道中使用直徑406.4mm，t=9.5m的長大口徑管棚獲得成功，我國鐵道部第十六工程局在北京地鐵西單車站施工中使用管棚法同樣取得很好的效果，見圖2。圖2 西西單車站站施工示示意圖2.2.22管棚法法的現(xiàn)狀狀分析目前管棚工工法因其其安全可可靠，針針對性強(qiáng)強(qiáng)，已被被廣泛應(yīng)用用于各種種地下工工程。包包括在建建筑物密密集，交交通繁忙忙的城市市中心處處進(jìn)行地地鐵的暗暗挖施

6、工工，其預(yù)預(yù)支護(hù)技技術(shù)日趨趨成熟，尤尤其隨著著近年來來國內(nèi)外外專家學(xué)學(xué)者對其其進(jìn)行了了大量研研究，均均大大推推進(jìn)了管管棚法各各方面的的迅速發(fā)發(fā)展。目前在日日本，管管棚法已已被公認(rèn)認(rèn)為隧道道施工中中解決塌塌方冒頂頂?shù)淖詈虾侠?、最最有效的的方法?.2.33管棚法法的未來來發(fā)展隨著我國高高速鐵路路、城市市地鐵的的快速發(fā)發(fā)展，越越江隧道道、跨海海隧道的的修建以以城市地地下空間間綜合利利用的飛飛速發(fā)展展，管棚工工法將會會得到越越來越廣廣泛的工工程應(yīng)用用3.本研究究的價(jià)值值及內(nèi)容容在我國管棚棚法飛速速發(fā)展的的現(xiàn)在，為更好的指導(dǎo)現(xiàn)場施工，本文對四大超前管棚施工法之一的壓漿鋼管式管棚法從其加固機(jī)理、作用效用

7、兩方面進(jìn)行簡單分析并使用大量工程實(shí)例論證，從而大致確定其在隧道塌方處理中的相對適應(yīng)性。為有志于系統(tǒng)研究管棚法相對適應(yīng)性者搭梯鋪路。4.管棚法法的施工工方法根據(jù)成孔時(shí)時(shí)鉆桿是是否跟進(jìn)進(jìn)，管棚棚法可分分為2種：管管棚引孔孔頂入法法和管棚棚跟管鉆鉆進(jìn)法2。其具具體施工工工藝流流程圖如如下圖3管棚引引孔頂入入法圖4管棚跟跟管鉆進(jìn)進(jìn)法5.加固機(jī)機(jī)理發(fā)生塌方事事故后的的隧道巖巖體非常常的破碎其力學(xué)性性能與無無粘結(jié)力力的松散散地層相似似，此時(shí)時(shí)的圍巖巖壓力主主要表現(xiàn)現(xiàn)為松動動壓力。其代表性理論主要有1.巖土自重理論；2.巖柱理論；3.普氏理論。巖土自重理理論適用用于隧道道埋深極極淺，認(rèn)認(rèn)為隧道道洞頂土土壓力

8、即即為上部部巖土自自重。此此時(shí)可以以不考慮慮土壤內(nèi)內(nèi)的抗剪剪摩擦作作用，故故計(jì)算出出的壓力力較為保保守，偏偏于安全全。Q=式中Q-洞洞頂荷載載（kn/m2）;-洞頂巖巖土比重重（kn/m3）；H-隧道埋埋深（m）；q-地面荷載載（kn/m2）巖柱理論適適用于淺淺埋隧道道，當(dāng)頂頂部土體體松動下下沉?xí)r，由由于土體體內(nèi)的摩摩擦將帶帶動兩側(cè)側(cè)三棱體體，由于于埋深較較淺無法法形成自自然平衡衡拱，塌塌陷將擴(kuò)擴(kuò)展至地地表，形形成冒頂頂。Q=普氏理論適適用于埋埋深較深深，能形形成自然然平衡拱拱的隧道道，此時(shí)時(shí)作用在在洞頂?shù)牡膰鷰r壓壓力僅為為平衡拱拱內(nèi)的巖巖體自重重。式中Q-洞洞頂荷載載（kn/m2）;-洞頂巖

9、巖土比重重（kn/m3）；b1-自然平平衡拱高高度（m）；a1-自然平平衡拱的的跨度（m）；f-堅(jiān)固系系數(shù)（普普氏認(rèn)為為f=00.1RRc,其中Rc為單軸軸抗壓強(qiáng)強(qiáng)度（Mpa）6.作用效效用目前我們對對管棚預(yù)預(yù)支護(hù)的的作用效效用還不不是很清清楚，通通常的認(rèn)認(rèn)識是將將其工作作效用歸歸納為鋼鋼管本身身、漿液液本身和和二者共共同作用用下的棚棚架原理理6.1鋼管管的作用用因鋼管式先先行設(shè)置置的，在在掘進(jìn)時(shí)時(shí)，鋼管管在格柵柵與掌子子面后方方的支撐撐支持下下，形成成梁式結(jié)結(jié)構(gòu)，起起到防止止圍巖的的松弛、崩塌的重要作用，有效的提高了掌子面和拱頂?shù)姆€(wěn)定性。采用錨固體體理論，鋼管的打入從連接原理、組合原理和整體

10、加固原理三方面加強(qiáng)了巖體的結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù)，起到了提高圍巖整體受力性能的改良作用6.2漿液液的作用用根據(jù)填充注注漿理論論、滲透透性注漿漿理論、劈劈裂注漿漿理論和和擠密注注漿理論論，在化化學(xué)膠結(jié)結(jié)作用、惰惰性填充充作用和和離子交交換作用用下，漿漿液可以以改良巖巖土的現(xiàn)現(xiàn)有的性性質(zhì)或從從根本上上改變巖巖土的物物理化學(xué)學(xué)性質(zhì)，從從而在被被注范圍圍內(nèi)產(chǎn)生生一種新新的物質(zhì)質(zhì)，形成成剛度較較大的加加固圈。6.3棚架架的作用用管棚格柵和和注漿加加固后的的圍巖構(gòu)構(gòu)成一個(gè)個(gè)棚架支支護(hù)體系系，它起起到了三三方面作作用：1、控制制圍巖變變形；2、擴(kuò)散散圍巖壓壓力；3、適當(dāng)當(dāng)減少圍圍巖開挖挖釋放應(yīng)應(yīng)力總之，鋼管管與注漿漿

11、的共同同作用在在圍巖中中構(gòu)成環(huán)環(huán)繞洞頂頂?shù)暮裢餐矤罴庸坦倘?，形成?qiáng)強(qiáng)大的預(yù)預(yù)支護(hù)加加固體系系，從而而通過提提高巖體體自身特特性增強(qiáng)強(qiáng)其穩(wěn)定定性，有有效的抑制了圍巖的的松動垮垮塌。7.工程實(shí)實(shí)例7.1海南南省環(huán)島島高速公公路青嶺嶺隧道7.1.11工程概概況該高速公路路設(shè)計(jì)為為雙線雙雙車道，其其中青嶺嶺隧道右右洞長11440m，開挖挖高度9.88m，開挖挖寬度13mm。7.1.22塌方情情況里程YK3304+0388065處爆破破時(shí)發(fā)生生塌方，塌塌方長度度27m，隧道道拱頂以以上塌方方高度大大約40m，塌方方量約150000mm3。塌方方地段埋埋深75m，巖石石為弱風(fēng)風(fēng)化的英英安巖和和少量的的砂巖

12、和和泥巖，洞洞內(nèi)地下下水不發(fā)發(fā)育，存存在幾條條斷層破破碎帶。7.1.33塌方處處理措施施塌方后，經(jīng)經(jīng)研究采采用超前前小導(dǎo)管管注漿加加固拱部部，然后后逐步清清渣，并并采用噴噴錨網(wǎng)的的支護(hù)手手段。結(jié)結(jié)果費(fèi)時(shí)時(shí)1個(gè)月，開開挖掘進(jìn)進(jìn)3m，出渣35000m33時(shí)，再再次發(fā)生生塌方，新新的塌方方渣體又又掩埋作作業(yè)地段段，施工工完全無無法進(jìn)行行。根據(jù)地震CCT層析成成像法測測出的斷斷層破碎碎帶構(gòu)造造情況分分析和計(jì)計(jì)算，決決定采用用長30m，1277mm的管棚棚，一次次跨過27m長的塌塌體。打設(shè)管棚前前，在拱拱頂范圍圍內(nèi)共布布置11個(gè)注漿漿孔，注注單液水水泥漿11999m33，最大大注漿壓壓力為5.00Mpa

13、。注漿完成后后第八天天開始施施工管棚棚。管棚棚布設(shè)在在拱頂1488圓心角角范圍的的外輪廓廓線以上上35ccm處，管管棚中心心間距為為35ccm，管內(nèi)內(nèi)設(shè)鋼筋筋籠并灌灌注M30水泥砂砂漿，共共布設(shè)45根，總總長13550m。由于塌體成成細(xì)顆粒粒的土狀狀，故管管棚完成成后采用用半斷面面開挖自自上而下下進(jìn)行，下下半斷面面采用大大型機(jī)械械作業(yè)，安安全快速速。上部開挖后后隨即進(jìn)進(jìn)行噴錨錨支護(hù)，使使用格柵柵鋼架，間間距1.00m，并配配以鋼筋筋網(wǎng)。二次襯砌采采用簡易易襯砌臺臺車進(jìn)行行，每一一循環(huán)長長度4.06.00m7.1.44塌方處處理效果果由于采用跟跟管鉆進(jìn)進(jìn)技術(shù)安安裝的長長大管棚棚，具有有鋼管順順直

14、、管管徑大，可可承受巨巨大的塌塌體壓力力，使整整個(gè)處理理過程在在安全可可靠的條條件下有有序進(jìn)行行，從開開挖到支支護(hù)及二二次襯砌砌都沒發(fā)發(fā)生任何何意外的的安全質(zhì)質(zhì)量事故故。整個(gè)個(gè)塌方處處理耗時(shí)時(shí)4個(gè)月（其其中注漿漿20d，管棚棚施工38d，開挖挖、支護(hù)護(hù)、襯砌砌63d）7.2紅巖巖隧道7.2.11工程概概況紅巖隧道為為云壽公公路改建建工程泰泰順至景景寧間的的雙車道道隧道，是是該段改改建公路路的控制制工程。7.2.22塌方情情況當(dāng)隧道開挖挖至K111+6645遇遇到長達(dá)達(dá)87mm的大斷斷層時(shí)，原原施工單單位采取取下側(cè)壁壁導(dǎo)坑掘掘進(jìn)，導(dǎo)導(dǎo)坑斷面面約5m*4mm，采用用加強(qiáng)噴噴砼和抬抬棚架強(qiáng)強(qiáng)行通過過

15、的臨時(shí)時(shí)支護(hù)體體系。但但在隨后后的擴(kuò)大大斷面施施工中，施施工至KK11+66666時(shí)，原原來由抬抬棚支撐撐的巖體體發(fā)生大大坍方。后后采取不不連續(xù)的的清碴辦辦法，但但每次清清碴至工工作面后后，又發(fā)發(fā)生塌方方，恢復(fù)復(fù)原狀，并并且?guī)r碴碴由原先先的粉末末狀變?yōu)闉殚g雜11m3m的巨巨大巖石石，坍空空區(qū)已延延至斷層層外基巖巖影響帶帶，預(yù)計(jì)計(jì)坍方高高度在550m左左右，長長共計(jì)118m。斷斷層帶巖巖性由灰灰色砂礫礫巖、斷斷層泥及及斷層角角礫巖組組成，巖巖石呈角角礫狀松松散結(jié)構(gòu)構(gòu)，巖體體整體性性差，局局部有滲滲水，易易失穩(wěn)，開開挖后坍坍方頻發(fā)發(fā)。7.2.33塌方處處理措施施根據(jù)坍方體體的工程程地質(zhì)特特點(diǎn)，確確

16、定了在在拱部施施作仰角角13，89mm（厚5mm）長26m的管棚，管管棚間距距30cmm，共計(jì)計(jì)52根。管棚結(jié)結(jié)合超前前預(yù)注漿漿技術(shù)在在開挖輪輪廓線外外形成約約4m厚的的加固圈圈，并在在開挖時(shí)時(shí)以小導(dǎo)導(dǎo)管補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)注漿加加固。開開挖采用用上下臺臺階法，上上臺階高高度約44m，采采取預(yù)留留核心土土環(huán)形開開法，上上下臺階階間距長長度5mm，以人人工開挖挖為主，對對局部未未坍方部部位可采采用松動動爆破。在在開挖后后立即施施作格柵柵拱架及及錨網(wǎng)噴噴支護(hù)體體系。注漿分三序序孔注入入，注入入順序依依次為CC-S漿漿、水泥泥漿、水水泥砂漿漿。注漿漿應(yīng)在鉆鉆孔下管管完成后后立即進(jìn)進(jìn)行，以以便在鉆鉆相鄰孔孔時(shí)可做做

17、為當(dāng)前前注漿孔孔的檢查查孔。所所有管棚棚鋼管均均以3OO號水泥泥砂漿充充填，以以加強(qiáng)鋼鋼管的剛剛度。注漿參數(shù)如如下：雙液漿：水水泥漿WW ：C=OO8：115：1，水玻玻璃漿335Bee，C：S=1：11：03，注漿漿終壓22MPaa，注漿漿速度33060LLminn，凝結(jié)結(jié)時(shí)間335miin，緩緩凝劑加加入1%3%,擴(kuò)散散半徑11m。單液水泥漿漿：W ：C=OO8：115：1，注漿漿終壓22MPaa，注漿漿速度33060LLminn，凝結(jié)結(jié)時(shí)間llO15hh，速凝凝劑加入入3%6%。擴(kuò)散散半徑在在管棚注注漿時(shí)為為1m，而而在工作作面預(yù)注注漿時(shí)為為1.5m(工作面面主要為為坍方松松散體)。水泥

18、砂漿：3O號水水泥砂漿漿，充填填鋼管和和充填較較大的坍坍方空間間7.2.44塌方處處理效果果1）.管棚棚施工完完成后，僅僅用了不不足2OO天時(shí)間間即完成成了266m坍方方段開挖挖施工，整整個(gè)開挖挖過程安安全順利利，最大大變形量量僅有443mm。這進(jìn)進(jìn)一步驗(yàn)驗(yàn)證了大大管棚在在長大坍坍方處理理中的重重要作用用。2）.根據(jù)據(jù)開挖中中揭示的的情況，注注漿固結(jié)結(jié)體與管管棚的共共同棚架架護(hù)拱作作用是確確保開挖挖順利，防防止坍方方繼續(xù)發(fā)發(fā)展的重重要因素素，在管管棚施工工中必須須重視注注漿對地地層的改改良作用用。7.3苦竹竹嶺隧道道7.3.11工程概概況苦竹嶺隧道道是湖北北省橫路路線柏墩墩至田鋪鋪段改建建工程

19、中中唯一一一座公路路山嶺隧隧道，位位于湖北北省成寧寧市與崇崇陽縣交交界處，是是通城縣縣、崇陽陽縣、通通山縣北北上成寧寧與武漢漢的必經(jīng)經(jīng)之地，是是該項(xiàng)目目的控制制工程。隧隧道為雙雙車道，全全長5885m。7.3.22塌方情情況由于地質(zhì)條條件復(fù)雜雜和施工工方法不不當(dāng)，開開挖至BBK344+5000時(shí)發(fā)發(fā)生坍方方，在已已完成初初期支護(hù)護(hù)的BKK34+5400里程處處封堵隧隧道。該該段埋深深97m，地表表發(fā)生大大面積沉沉降。7.3.33塌方處處理措施施原施工單位位噴漿封封堵坍體體小導(dǎo)管管超前注注漿、軌軌排等方方案強(qiáng)行行清碴，清清走多少少，補(bǔ)充充多少，一一個(gè)多月月未有一一點(diǎn)進(jìn)展展，始終終徘徊在在里BKK

20、34+5400處。預(yù)預(yù)計(jì)坍方方長1618mm，高大大于600m，為為了治理理坍方，早早日形成成開挖能能力，決決定采用用超前長長管棚預(yù)預(yù)注漿方方案。由于受洞內(nèi)內(nèi)場地的的限制，長長管棚只只能在坍坍方體上上開孔，管管棚設(shè)計(jì)計(jì)長200m，管管棚的間間距400cm、鉆鉆孔仰角角6(包括線線路坡度度)采用1088(厚6mm)熱扎無無縫鋼管管。全都都采用鋼鋼花管，成成孔下管管后，再再插入33根22螺紋紋鋼，以以增強(qiáng)管管棚剛度度，如圖5。管棚的的注漿為為水泥水水玻璃漿漿液，注注漿參數(shù)數(shù)為：CC：W=11.2：l1.5：l， C：s=ll：05，水玻玻璃355Be，模模數(shù)24，注漿漿終壓11015Mppa，可可

21、適量加加入速凝凝劑3 6，擴(kuò)擴(kuò)散半徑徑05m，注漿漿順序按按管棚施施鉆順序序進(jìn)行。單單孔注漿漿量采用用公式：Q=式中r：鋼鋼管半徑徑；L：鋼管管長度；R：漿液液擴(kuò)散半半徑；g：地層層孔隙率率；a：漿液液有效充充填率；B：漿液液損耗系系數(shù)圖5 管棚棚布置圖圖7.3.44塌方處處理效果果清方工作較較為順利利，長管管棚效果果良好，達(dá)達(dá)到了設(shè)設(shè)計(jì)目的的。再次次證明了了在隧道道大坍方方治理中中，使用用長管棚棚方案，其其明顯的的優(yōu)越性性。7.4天井井關(guān)隧道道7.4.11工程概概況晉濟(jì)高速公公路天井井關(guān)隧道道全長221488 kmm，其中中地質(zhì)情情況復(fù)雜雜，在進(jìn)進(jìn)口K11+7745K11+9980段段處于淺

22、淺埋偏壓壓段，圍圍巖十分分惡劣，裂裂隙極度度發(fā)育，地地下水豐豐富，圍圍巖為砂砂黏土夾夾碎石。設(shè)設(shè)汁為VV級圍巖巖。7.4.22塌方情情況隧道采用短短臺階法法施工，襯襯砌緊跟跟工作而而，當(dāng)進(jìn)進(jìn)口上導(dǎo)導(dǎo)開挖至至K11+9900后后，退至下下導(dǎo)開挖挖K11+8870時(shí)時(shí)，發(fā)生生塌方，致致使K111+9900K111+8770段的的全部上上導(dǎo)初期期支護(hù)被被破壞，究究其原因因是，圍圍巖裂隙隙極度發(fā)發(fā)育，地地下水流流量大，在在隧道拱拱頂是土土夾碎石石，在下下導(dǎo)開挖挖中，由由于圍巖巖壓力變變大而導(dǎo)導(dǎo)致塌方方。7.4.33塌方處處理措施施根據(jù)現(xiàn)場塌塌方特點(diǎn)點(diǎn)，決定定采用管管棚法施施工方案案。管棚棚采用89厚5

23、的無縫縫鋼管，每每節(jié)長55 m；其打設(shè)設(shè)仰角112，鋼管管每255 cmm按梅花花形鉆88 mmm的小孔。每每根89的鋼鋼管間距距為500 cmm，其間間每環(huán)為為2122根交交錯(cuò)布量量，每節(jié)節(jié)與節(jié)之之問的搭搭接不小小于15 mm，其布布設(shè)形式式，見圖圖6。在鋼鋼管中壓壓水泥-水玻璃璃漿(其水灰灰比為11：1)，水水泥漿：水玻璃璃體積比比為1：05；水玻玻璃模數(shù)數(shù)為24-28，濃度度為3OO45波美美度。壓壓漿結(jié)束束后，用用lO號水水泥砂漿漿填充鋼鋼管形成成鋼管砼砼。圖6 管棚棚布置圖圖7.4.44塌方處處理效果果拱部經(jīng)雙液液注漿，邊邊墻采用用42預(yù)注注水泥漿漿，對圍圍巖開挖挖初期支支護(hù)后，隧隧

24、道繼續(xù)續(xù)向前開開挖，且且在這段段進(jìn)行監(jiān)監(jiān)控量測測，得出出拱頂沒沒有明顯顯下沉跡跡象；此此段模筑筑砼后進(jìn)進(jìn)行監(jiān)控控量測，也也沒有發(fā)發(fā)現(xiàn)砼裂裂紋和明明顯的下下降現(xiàn)象象，驗(yàn)證證了此法法對處理理偏壓，地地下水豐豐富的隧隧道塌方方是可行行的7.5黑河河水利樞樞紐工程程隧洞7.5.11工程概概況黑河水利樞樞紐工程程是集灌灌溉、城城市供水水、防汛汛為一體體的大型型綜合水水利工程程，總投投資約220億。溢溢洪洞位位于大壩壩右岸，全全長7884 mm，共分分進(jìn)口平平直段、陡陡坡段、出出口擴(kuò)散散段三部部分組成成。開挖挖斷面為為長*高=122 m *11 m的城城門洞，拱拱高15 mm。7.5.22塌方情情況在溢洪

25、洞陡陡坡段開開挖施工工中出現(xiàn)現(xiàn)大面積積的頂部部塌方，塌塌方段巖巖石破碎碎，褶鄒鄒與斷層層交錯(cuò)，巖巖石多為為云母片片巖且地地下水豐豐富。塌塌方渣體體呈粉碎碎狀，含含大量巖巖粉。7.5.33塌方處處理措施施根據(jù)地質(zhì)情情況推斷斷和鉆孔孔探查，渣渣體與未未塌落巖巖體之間間存在較較大塌穴穴，為了了防止塌塌穴危及及右岸山山體，造造成更大大規(guī)模的的塌方對對松散體體采用固固結(jié)灌漿漿的方法法進(jìn)行充充填、加加固。固固結(jié)灌漿漿的目的的，是充充填松散散體的空空隙，使使松散渣渣體充分分膠結(jié)，增增加巖體體的整體體性，從從而為隧隧洞開挖挖創(chuàng)造條條件。塌落體體經(jīng)充填填固結(jié)灌灌漿以后后，提高高了圍巖巖自身穩(wěn)穩(wěn)定能力力，開挖挖掌

26、子面面能保持持直立，在在管棚法法施工過過程中可可以進(jìn)行行水平管管棚鉆孔孔，并保保持孔壁壁光滑，使使得棚管管能順利利插入。偏于安全起起見管棚棚按簡支支梁計(jì)算算。其跨跨度為一一次循環(huán)環(huán)開挖進(jìn)進(jìn)尺加上上鋼拱架架和開挖挖前工作作面之間間距離。進(jìn)進(jìn)尺15 mm，計(jì)算算跨度為為3 mm。通過過計(jì)算。采采用89 mm，壁壁厚5 mm的的無縫鋼鋼管作為為棚管，棚棚管間距距41cm。管子安安裝完畢畢，將孔孔口管與與巖壁之之間的縫縫隙用速速凝砂漿漿堵塞，將將15 mm的的排氣管管插到孔孔底，采采取純壓壓式灌漿漿，砂漿漿配合比比為水：水泥：砂=005：1：1。為了增增加圍巖巖的自身身穩(wěn)定，充充分發(fā)揮揮柔性支支護(hù)的優(yōu)

27、優(yōu)勢，頂頂拱布置置了2515 mm *115 mm，L=44 m的的徑向錨錨桿。為為了安裝裝鋼拱架架時(shí)便于于固定，并并保持圍圍巖不掉掉塊，設(shè)設(shè)置了28mm，L=44 m間間距500cm仰角255的超前前錨桿。對對于兩側(cè)側(cè)巖體已已塌落部部位，設(shè)設(shè)置了2228mm，L=99 m的的錨桿束束。對于于兩側(cè)巖巖體未塌塌落部位位，為了了防止鋼鋼拱架失失穩(wěn)，在在其底腳腳上每側(cè)側(cè)各設(shè)置置了25mm，L=44 m的的4根錨筋筋，以將將鋼拱架架固定在在巖壁上上。7.5.44塌方處處理效果果采用灌漿、頂頂部灌漿漿孔插入入長錨桿桿、管棚棚、鋼拱拱架和錨錨噴聯(lián)合合支護(hù)的的措施，保保護(hù)了塌塌方體處處理的順順利進(jìn)行行。根據(jù)

28、據(jù)隧洞再再開挖取取樣顯示示，灌漿漿固結(jié)后后的巖體體抗剪強(qiáng)強(qiáng)度接近近完好巖巖石，較較好的固固結(jié)灌漿漿效果結(jié)結(jié)合管棚棚的護(hù)拱拱作用，是是防止塌塌方繼續(xù)續(xù)發(fā)展、確確保開挖挖順利的的重要因因素7.6內(nèi)昆昆線侯家家灣四號號隧道7.6.11工程概概況侯家灣四號號隧道全全長22228m，隧道道縱坡19.5%，進(jìn)口口端位于于R=5500mm的曲線線上，這這里氣候候惡劣，地地質(zhì)復(fù)雜雜，溶溶槽溶溝溝發(fā)育，其其中進(jìn)口口端長達(dá)達(dá)1833m為埋深20m左右的的風(fēng)化極極嚴(yán)重的的玄武巖巖破碎層層，自穩(wěn)穩(wěn)能力極極差，其其余地段段均為灰灰?guī)r地質(zhì)質(zhì)。7.6.22塌方情情況在施工中考考慮到圍圍巖比較較破碎，分分上下兩兩層臺階階開挖

29、，在在按設(shè)計(jì)計(jì)施做初初期支護(hù)護(hù)的情況況下，DK3346+2822DK3346+2999段17m拱部初初期支護(hù)護(hù)發(fā)生塌塌方，地地表形成成直徑8m、深4m的塌穴穴，塌方方量約36330m33。7.6.33塌方處處理措施施經(jīng)現(xiàn)場研究究后決定定采用2步處理理方法：1.對塌穴穴凹部壁壁施做掛掛網(wǎng)、噴噴錨支護(hù)護(hù)，坍塌塌漏斗地地表進(jìn)行行截水，必必要時(shí)搭搭雨棚，防防止地表表水灌入入塌體內(nèi)內(nèi)。待洞洞內(nèi)處理理完后，采采用土石石夯填到到高出原原地面，用M5漿砌片石鋪砌。2.對洞內(nèi)塌體采用沿開挖面輪廓線外加設(shè)管棚和小導(dǎo)管注漿進(jìn)行預(yù)加固，固結(jié)后再進(jìn)行塌體段開挖的方法施工。其中管棚每段長6m，每段間用V形對焊。前段安裝硬

30、質(zhì)鉆頭，采用直接撞擊法將棚管撞擊至設(shè)計(jì)位置。硼管前部注漿孔徑1016mm，注漿時(shí)采用1:1水泥漿液。外摻速凝劑，注漿開始時(shí)水灰比大，后逐漸變小，注漿壓力逐漸升高，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)再注20min，注漿量大致與設(shè)計(jì)注入量相近。7.6.44塌方處處理效果果開挖情況顯顯示，塌塌體玄武武巖破碎碎體及土土石松散散體凝結(jié)結(jié)成一個(gè)個(gè)整體，相相當(dāng)于一一個(gè)低標(biāo)標(biāo)號混凝凝土整體體。拱部部也有自自穩(wěn)能力力，在施施做初期期支護(hù)后后經(jīng)量測測資料分分析，塌塌體處于于穩(wěn)定狀狀態(tài)，未未發(fā)生變變形和下下沉，處處理結(jié)果果達(dá)到了了預(yù)期的的目的。8.結(jié)論在隧道施工工中，一一旦發(fā)生生塌方，不不但延誤誤工期、大大幅度提提高工程程費(fèi)用，還還

31、會出現(xiàn)現(xiàn)對人身身的傷害害；同時(shí)時(shí) 處理不不當(dāng)，也也會遺留留工程后后患，給給維修養(yǎng)養(yǎng)護(hù)工作作造成極極大困難難。管棚棚超前支支護(hù)法是是近年發(fā)發(fā)展起來來的一種種隧道掘掘進(jìn)的新新技術(shù)，但但由于它它施工快快、安全全性高、工工期短等等特點(diǎn)，在在世界各各國地下下工程施施工中均均得到了了廣泛的的應(yīng)用。進(jìn)一步驗(yàn)證證了管棚棚法在隧隧道塌方方處理中中的重要要作用，在隧道埋埋設(shè)較淺淺的地段段，地面面建筑物物密集、交通繁繁忙的市市中心等特特殊地區(qū)區(qū)是一種種行之有有效的手手段。管棚法適用用于地質(zhì)質(zhì)較差、地下水水活動較較強(qiáng)等特特殊困難難地段，包包括砂性性土、砂砂礫、孤孤石、風(fēng)風(fēng)化巖甚甚至于粘粘性土和和軟巖等等軟弱地地層及涌

32、水、涌涌砂層。參考文獻(xiàn)1關(guān)寶寶樹.隧道工工程施工工要點(diǎn)集集M.北京：人民交交通出版版社，20003.2鐵鐵路隧道道工程施施工技術(shù)術(shù)指南（TZ2204-220088）.北京：中國鐵鐵道出版版社，20008目 錄TOC f h z t 1級,1,2級,2,3級,3 HYPERLINK l _Toc295921629摘要 PAGEREF _Toc295921629 h 1 HYPERLINK l _Toc2959216301.引言 PAGEREF _Toc295921630 h 11 HYPERLINK l _Toc2959216312.管棚工工法的應(yīng)應(yīng)用及發(fā)發(fā)展 PAGEREF _Toc29592

33、1631 h 2 HYPERLINK l _Toc2959216322.1概念念界定 PAGEREF _Toc295921632 h 22 HYPERLINK l _Toc2959216332.2工程程應(yīng)用 PAGEREF _Toc295921633 h 22 HYPERLINK l _Toc2959216342.2.11管棚法法的歷史史發(fā)展 PAGEREF _Toc295921634 h 33 HYPERLINK l _Toc2959216352.2.22管棚法法的現(xiàn)狀狀分析 PAGEREF _Toc295921635 h 33 HYPERLINK l _Toc2959216362.2.33

34、管棚法法的未來來發(fā)展 PAGEREF _Toc295921636 h 44 HYPERLINK l _Toc2959216373.本研究究的價(jià)值值及內(nèi)容容 PAGEREF _Toc295921637 h 4 HYPERLINK l _Toc2959216384.管棚法法的施工工方法 PAGEREF _Toc295921638 h 44 HYPERLINK l _Toc2959216395.加固機(jī)機(jī)理 PAGEREF _Toc295921639 h 6 HYPERLINK l _Toc2959216406.作用效效用 PAGEREF _Toc295921640 h 9 HYPERLINK l _

35、Toc2959216416.1鋼管管的作用用 PAGEREF _Toc295921641 h 9 HYPERLINK l _Toc2959216426.2漿液液的作用用 PAGEREF _Toc295921642 h 10 HYPERLINK l _Toc2959216436.3棚架架的作用用 PAGEREF _Toc295921643 h 10 HYPERLINK l _Toc2959216447.工程實(shí)實(shí)例 PAGEREF _Toc295921644 h 100 HYPERLINK l _Toc2959216457.1海南南省環(huán)島島高速公公路青嶺嶺隧道 PAGEREF _Toc295921

36、645 h 110 HYPERLINK l _Toc2959216467.1.11工程概概況 PAGEREF _Toc295921646 h 100 HYPERLINK l _Toc2959216477.1.22塌方情情況 PAGEREF _Toc295921647 h 111 HYPERLINK l _Toc2959216487.1.33塌方處處理措施施 PAGEREF _Toc295921648 h 11 HYPERLINK l _Toc2959216497.1.44塌方處處理效果果 PAGEREF _Toc295921649 h 11 HYPERLINK l _Toc2959216507

37、.2紅巖巖隧道 PAGEREF _Toc295921650 h 112 HYPERLINK l _Toc2959216517.2.11工程概概況 PAGEREF _Toc295921651 h 122 HYPERLINK l _Toc2959216527.2.22塌方情情況 PAGEREF _Toc295921652 h 122 HYPERLINK l _Toc2959216537.2.33塌方處處理措施施 PAGEREF _Toc295921653 h 12 HYPERLINK l _Toc2959216547.2.44塌方處處理效果果 PAGEREF _Toc295921654 h 13 HYPERLINK l _Toc2959216557.3苦竹竹嶺隧道道 PAGEREF _Toc295921655 h 13 HYPERLINK l _Toc2959216567.3.11工程概概況 PAGEREF _Toc295921656 h 133 HYPERLINK l _Toc2959216577.3.22塌方情情況 PAGEREF _Toc2959216