壓漿鋼管式管棚法在隧道塌方處理中的相對(duì)適應(yīng)性

西南交通大學(xué)地下工程防災(zāi)控制原理論文.2011PAGE1壓漿鋼管式管棚棚棚法在隧隧道塌塌方處理理中的的相對(duì)適適應(yīng)性性研究摘要：目前管棚棚棚工法在在我國(guó)國(guó)隧道施施工中中已被廣廣泛采采用，尤尤其在在隧道塌塌方處處理中更更是起起到舉足足輕重重的作用用，并并且隨著著我國(guó)國(guó)經(jīng)濟(jì)的的快速速發(fā)展，高高速速鐵路、地地鐵鐵、城市市地下下空間等等都有有了很大大的發(fā)發(fā)展，管管棚法法將面臨臨越來來越多的的工程程應(yīng)用。但但由由于各方方對(duì)該該工法定定義不不同、未未系統(tǒng)統(tǒng)闡明其其適應(yīng)應(yīng)性等原原因，施施工單位位對(duì)管管棚法仍仍局限限于教條條，憑憑經(jīng)驗(yàn)辦辦事，無無法使其其發(fā)揮揮應(yīng)有的的作用用。本文文以壓壓漿鋼管管式管管棚法為為例，簡(jiǎn)簡(jiǎn)單從其其加固固機(jī)理及及作用用效用分分析其其原理，并并運(yùn)運(yùn)用大量量工程程實(shí)例論論證，從從而大致致確定定其在隧隧道塌塌方處理理中的的相對(duì)適適應(yīng)性性。為有有志于于系統(tǒng)研研究管管棚法相相對(duì)適適應(yīng)性者者搭梯梯鋪路。關(guān)鍵詞：隧道；；；塌方；；壓漿漿鋼管式式管棚棚法；適適應(yīng)性性1.引言塌方是在不良地地地質(zhì)地段段施工工隧道時(shí)時(shí)最常常見的一一種災(zāi)災(zāi)害性事事故，當(dāng)當(dāng)預(yù)防措措施不不理想，不不可可避免的的發(fā)生生后，使使用合合理的處處理措措施不但但能降降低延誤誤工期期、節(jié)省省資金金還可以以防止止塌方繼繼續(xù)發(fā)發(fā)展，減減少工工程質(zhì)量量隱患患。近年年來隨隨著我國(guó)國(guó)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的飛速速發(fā)展展，管棚棚法施施工已被被廣泛泛采用，使使其其預(yù)支護(hù)護(hù)技術(shù)術(shù)日趨成成熟。但但將其用用于隧隧道塌方方后的的處理中中仍局局限于教教條，無無法從加加固機(jī)機(jī)理及作作用效效用上對(duì)對(duì)其深深刻認(rèn)識(shí)識(shí)，故故有必要要對(duì)管管棚工法法進(jìn)一一步研究究，歸歸納其相相對(duì)適適應(yīng)性原原理，以以便更好好的指指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)，服服務(wù)于施施工。2.管棚工法的的應(yīng)應(yīng)用及發(fā)展展展2.1概念界定定定管棚工法是一種種種在隧道道開挖挖之前沿沿隧道道開挖斷斷面外外輪廓，以以一一定間隔隔與隧隧道平行行鉆孔孔、插入入鋼管管，再從從插入入的鋼管管內(nèi)壓壓注充填填水泥泥漿或砂砂漿，來來增加鋼鋼管外外圍巖的的抗剪剪切強(qiáng)度度，并并使鋼管管與圍圍巖一體體化，由由管棚和和圍巖巖構(gòu)成棚棚架體體系的新新的超超前支護(hù)護(hù)輔助助施工技技術(shù)［［1］。在《鐵路路隧隧道工程程施工工技術(shù)指南》（TZ204-200008）中要求管管棚棚長(zhǎng)度一一般10～40m，鋼管直直徑徑一般70～180mmm，中心間間距距宜為管管徑2～3倍，管棚棚外外插角一一般0°～3°，如圖1。圖1隧道管管管棚超前支支護(hù)護(hù)示意圖圖目前工程中管棚棚棚法大致致可分分為四種種方式式：1、充填鋼鋼管管式，2、壓漿鋼鋼管管式，3、噴射式式，4、噴射鋼鋼管管式。其其中壓壓漿鋼管管式管管棚法在在我們們施工中中較為為常用。2.2工程應(yīng)用用用管棚法是近年發(fā)發(fā)發(fā)展起來來的一一種在軟軟弱圍圍巖中進(jìn)進(jìn)行隧隧道掘進(jìn)進(jìn)的新新技術(shù)。自自其其誕生初初便得得到了大大量的的工程應(yīng)應(yīng)用。不不論是現(xiàn)現(xiàn)在還還是將來來都將將在地下下施工工中扮演演越來來越重要要的角角色。2.2.1管棚棚棚法的歷歷史發(fā)發(fā)展管棚法最早是作作作為隧道道施工工的一種種輔助助工法使使用在在不良地地質(zhì)地地段。該該技術(shù)術(shù)首先誕誕生于于20世紀(jì)70年代的比比利利時(shí)，當(dāng)當(dāng)時(shí)在在修建安安特衛(wèi)衛(wèi)普（Antwweerp）地鐵站站時(shí)時(shí)受既有有鐵路路車站影影響，首首次采用用了管管棚工法法。隨隨后在日日本、美美國(guó)和西西歐等等國(guó)被廣廣泛采采用。日日本在在八戶市市一段段長(zhǎng)180m的公路隧隧道道中使用用直徑徑406..44mm，t=9..55m的長(zhǎng)大口口徑徑管棚獲獲得成成功，我我國(guó)鐵鐵道部第第十六六工程局局在北北京地鐵鐵西單單車站施施工中中使用管管棚法法同樣取取得很很好的效效果，見見圖2。圖2西單車車車站施工示示意意圖2.2.2管棚棚棚法的現(xiàn)現(xiàn)狀分分析目前管棚工法因因因其安全全可靠靠，針對(duì)對(duì)性強(qiáng)強(qiáng)，已被被廣泛泛應(yīng)用于于各種種地下工工程。包包括在建建筑物物密集，交交通通繁忙的的城市市中心處處進(jìn)行行地鐵的的暗挖挖施工，其其預(yù)預(yù)支護(hù)技技術(shù)日日趨成熟熟，尤尤其隨著著近年年來國(guó)內(nèi)內(nèi)外專專家學(xué)者者對(duì)其其進(jìn)行了了大量量研究，均均大大大推進(jìn)進(jìn)了管管棚法各各方面面的迅速速發(fā)展展。目前前在日日本，管管棚法法已被公公認(rèn)為為隧道施施工中中解決塌塌方冒冒頂?shù)淖钭詈侠砝?、最有有效的的方法?.2.3管棚棚棚法的未未來發(fā)發(fā)展隨著我國(guó)高速鐵鐵鐵路、城城市地地鐵的快快速發(fā)發(fā)展，越越江隧隧道、跨跨海隧隧道的修修建以以城市地地下空空間綜合合利用用的飛速速發(fā)展展，管棚棚工法法將會(huì)得得到越越來越廣廣泛的的工程應(yīng)應(yīng)用3.本研究的價(jià)價(jià)值值及內(nèi)容在我國(guó)管棚法飛飛飛速發(fā)展展的現(xiàn)現(xiàn)在，為為更好好的指導(dǎo)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)施工，本本文文對(duì)四大大超前前管棚施施工法法之一的的壓漿漿鋼管式式管棚棚法從其其加固固機(jī)理、作作用用效用兩兩方面面進(jìn)行簡(jiǎn)簡(jiǎn)單分分析并使使用大大量工程程實(shí)例例論證，從從而而大致確確定其其在隧道道塌方方處理中中的相相對(duì)適應(yīng)應(yīng)性。為為有志于于系統(tǒng)統(tǒng)研究管管棚法法相對(duì)適適應(yīng)性性者搭梯梯鋪路路。4.管棚法的施施工工方法根據(jù)成孔時(shí)鉆桿桿桿是否跟跟進(jìn)，管管棚法可可分為為2種：管棚棚引引孔頂入入法和和管棚跟跟管鉆鉆進(jìn)法［2］。其具體體施施工工藝藝流程程圖如下下圖3管棚引孔頂頂入入法圖4管棚跟管鉆鉆進(jìn)進(jìn)法5.加固機(jī)理發(fā)生塌方事故后后后的隧道道巖體體非常的的破碎碎其力學(xué)學(xué)性能能與無粘粘結(jié)力力的松散散地層層相似，此此時(shí)時(shí)的圍巖巖壓力力主要表表現(xiàn)為為松動(dòng)壓壓力。其其代表性性理論論主要有1.巖土自重重理理論；2.巖柱理論論；3.普氏理論論。巖土自重理論適適適用于隧隧道埋埋深極淺淺，認(rèn)認(rèn)為隧道道洞頂頂土壓力力即為為上部巖巖土自自重。此此時(shí)可可以不考考慮土土壤內(nèi)的的抗剪剪摩擦作作用，故故計(jì)算出出的壓壓力較為為保守守，偏于于安全全。Q=式中Q-洞頂荷荷載（kkn/m22）;-洞頂巖土土比比重（kn/mm3）；H-隧道埋深深（m）；q-地面荷載載（kn/mm2）巖柱理論適用于于于淺埋隧隧道，當(dāng)當(dāng)頂部土土體松松動(dòng)下沉沉?xí)r，由由于土體體內(nèi)的的摩擦將將帶動(dòng)動(dòng)兩側(cè)三三棱體體，由于于埋深深較淺無無法形形成自然然平衡衡拱，塌塌陷將將擴(kuò)展至至地表表，形成成冒頂頂。Q=普氏理論適用于于于埋深較較深，能能形成自自然平平衡拱的的隧道道，此時(shí)時(shí)作用用在洞頂頂?shù)膰鷩鷰r壓力力僅為為平衡拱拱內(nèi)的的巖體自自重。式中Q-洞頂荷荷載（kkn/m22）;-洞頂巖土土比比重（kn/mm3）；b1-自然平衡衡拱拱高度（m）；a1-自然平衡衡拱拱的跨度度（m）；f-堅(jiān)固系數(shù)數(shù)（普普氏認(rèn)為f=0..11Rc,其中Rc為單軸抗抗壓壓強(qiáng)度（Mpa））6.作用效用目前我們對(duì)管棚棚棚預(yù)支護(hù)護(hù)的作作用效用用還不不是很清清楚，通通常的認(rèn)認(rèn)識(shí)是是將其工工作效效用歸納納為鋼鋼管本身身、漿漿液本身身和二二者共同同作用用下的棚棚架原原理6.1鋼管的作作作用因鋼管式先行設(shè)設(shè)設(shè)置的，在在掘掘進(jìn)時(shí)，鋼鋼管管在格柵柵與掌掌子面后后方的的支撐支支持下下，形成成梁式式結(jié)構(gòu)，起起到到防止圍圍巖的的松弛、崩崩塌塌的重要要作用用，有效效的提提高了掌掌子面面和拱頂頂?shù)姆€(wěn)穩(wěn)定性。采用錨固體理論論論，鋼管管的打打入從連連接原原理、組組合原原理和整整體加加固原理理三方方面加強(qiáng)強(qiáng)了巖巖體的結(jié)結(jié)構(gòu)力力學(xué)參數(shù)數(shù)，起起到了提提高圍圍巖整體體受力力性能的的改良良作用6.2漿液的作作作用根據(jù)填充注漿理理理論、滲滲透性性注漿理理論、劈劈裂注漿漿理論論和擠密密注漿漿理論，在在化化學(xué)膠結(jié)結(jié)作用用、惰性性填充充作用和和離子子交換作作用下下，漿液液可以以改良巖巖土的的現(xiàn)有的的性質(zhì)質(zhì)或從根根本上上改變巖巖土的的物理化化學(xué)性性質(zhì)，從從而在在被注范范圍內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生一一種新新的物質(zhì)質(zhì)，形形成剛度度較大大的加固固圈。6.3棚架的作作作用管棚格柵和注漿漿漿加固后后的圍圍巖構(gòu)成成一個(gè)個(gè)棚架支支護(hù)體體系，它它起到到了三方方面作作用：1、控制圍圍巖巖變形；2、擴(kuò)散圍圍巖巖壓力；3、適當(dāng)減減少少圍巖開開挖釋釋放應(yīng)力力總之，鋼管與注注注漿的共共同作作用在圍圍巖中中構(gòu)成環(huán)環(huán)繞洞洞頂?shù)暮窈裢矤顮罴庸倘θ?，形形成?qiáng)大大的預(yù)預(yù)支護(hù)加加固體體系，從從而通通過提高高巖體體自身特特性增增強(qiáng)其穩(wěn)穩(wěn)定性性，有效效的抑抑制了圍圍巖的的松動(dòng)垮垮塌。7.工程實(shí)例7.1海南省環(huán)環(huán)環(huán)島高速速公路路青嶺隧隧道7.1.1工程程程概況該高速公路設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)為雙線線雙車車道，其其中青青嶺隧道道右洞洞長(zhǎng)11400m，開挖高高度9.8m，開挖寬寬度13m。7.1.2塌方方方情況里程YK3044++038～065處爆破時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)生塌方方，塌塌方長(zhǎng)度27m，隧道拱拱頂頂以上塌塌方高高度大約40m，塌方量量約1500000m3。塌方地地段段埋深75m，巖石為為弱弱風(fēng)化的的英安安巖和少少量的的砂巖和和泥巖巖，洞內(nèi)內(nèi)地下下水不發(fā)發(fā)育，存存在幾條條斷層層破碎帶帶。7.1.3塌方方方處理措措施塌方后，經(jīng)研究究究采用超超前小小導(dǎo)管注注漿加加固拱部部，然然后逐步步清渣渣，并采采用噴噴錨網(wǎng)的的支護(hù)護(hù)手段。結(jié)結(jié)果果費(fèi)時(shí)1個(gè)月，開開挖挖掘進(jìn)3m，出渣35000mm3時(shí)，再次次發(fā)發(fā)生塌方方，新新的塌方方渣體體又掩埋埋作業(yè)業(yè)地段，施施工工完全無無法進(jìn)進(jìn)行。根據(jù)地震CT層層層析成像像法測(cè)測(cè)出的斷斷層破破碎帶構(gòu)構(gòu)造情情況分析析和計(jì)計(jì)算，決決定采采用長(zhǎng)30m，Ф127mmm的管棚，一一一次跨過27m長(zhǎng)的塌體體。打設(shè)管棚前，在在在拱頂范范圍內(nèi)內(nèi)共布置11個(gè)注漿孔孔，注注單液水水泥漿漿11999mm3，最大注注漿漿壓力為5.0MMpa。注漿完成后第八八八天開始始施工工管棚。管管棚棚布設(shè)在在拱頂頂148°圓心角范范圍圍的外輪輪廓線線以上35cm處，管棚棚中中心間距距為35cm，管內(nèi)設(shè)設(shè)鋼鋼筋籠并并灌注注M30水泥砂漿漿，共共布設(shè)45根，總長(zhǎng)13500m。由于塌體成細(xì)顆顆顆粒的土土狀，故故管棚完完成后后采用半半斷面面開挖自自上而而下進(jìn)行行，下下半斷面面采用用大型機(jī)機(jī)械作作業(yè)，安安全快快速。上部開挖后隨即即即進(jìn)行噴噴錨支支護(hù)，使使用格格柵鋼架架，間間距1.0m，并配以以鋼鋼筋網(wǎng)。二次襯砌采用簡(jiǎn)簡(jiǎn)簡(jiǎn)易襯砌砌臺(tái)車車進(jìn)行，每每一一循環(huán)長(zhǎng)長(zhǎng)度4.0～6.0mm7.1.4塌方方方處理效效果由于采用跟管鉆鉆鉆進(jìn)技術(shù)術(shù)安裝裝的長(zhǎng)大大管棚棚，具有有鋼管管順直、管管徑徑大，可可承受受巨大的的塌體體壓力，使使整整個(gè)處理理過程程在安全全可靠靠的條件件下有有序進(jìn)行行，從從開挖到到支護(hù)護(hù)及二次次襯砌砌都沒發(fā)發(fā)生任任何意外外的安安全質(zhì)量量事故故。整個(gè)個(gè)塌方方處理耗耗時(shí)4個(gè)月（其其中中注漿20d，管棚施施工38d，開挖、支支支護(hù)、襯襯砌63d）7.2紅巖隧道道道7.2.1工程程程概況紅巖隧道為云壽壽壽公路改改建工工程泰順順至景景寧間的的雙車車道隧道道，是是該段改改建公公路的控控制工工程。7.2.2塌方方方情況當(dāng)隧道開挖至KKK11++6445遇到長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)達(dá)87m的大大斷斷層時(shí)，原原施施工單位位采取取下側(cè)壁壁導(dǎo)坑坑掘進(jìn)，導(dǎo)導(dǎo)坑坑斷面約約5m*4m，采用用加加強(qiáng)噴砼砼和抬抬棚架強(qiáng)強(qiáng)行通通過的臨臨時(shí)支支護(hù)體系系。但但在隨后后的擴(kuò)擴(kuò)大斷面面施工工中，施施工至至K11++6666．6時(shí)，原來來由由抬棚支支撐的的巖體發(fā)發(fā)生大大坍方。后后采采取不連連續(xù)的的清碴辦辦法，但但每次清清碴至至工作面面后，又又發(fā)生塌塌方，恢恢復(fù)原狀狀，并并且?guī)r碴碴由原原先的粉粉末狀狀變?yōu)殚g間雜11m～3m的巨大大巖巖石，坍坍空區(qū)區(qū)已延至至斷層層外基巖巖影響響帶，預(yù)預(yù)計(jì)坍坍方高度度在550m左右右，長(zhǎng)長(zhǎng)共計(jì)188mm。斷層帶帶巖巖性由灰灰色砂砂礫巖、斷斷層層泥及斷斷層角角礫巖組組成，巖巖石呈角角礫狀狀松散結(jié)結(jié)構(gòu)，巖巖體整體體性差差，局部部有滲滲水，易易失穩(wěn)穩(wěn)，開挖挖后坍坍方頻發(fā)發(fā)。7.2.3塌方方方處理措措施根據(jù)坍方體的工工工程地質(zhì)質(zhì)特點(diǎn)點(diǎn)，確定定了在在拱部施施作仰仰角1°～3°，Ф89mm（厚5mm）長(zhǎng)26m的管棚，管管管棚間距距300cm，共計(jì)522根。管棚棚結(jié)合超超前預(yù)預(yù)注漿技技術(shù)在在開挖輪輪廓線線外形成成約44m厚的加加固固圈，并并在開開挖時(shí)以以小導(dǎo)導(dǎo)管補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)注漿漿加固。開開挖挖采用上上下臺(tái)臺(tái)階法，上上臺(tái)臺(tái)階高度度約44m，采取取預(yù)預(yù)留核心心土環(huán)環(huán)形開法法，上上下臺(tái)階階間距距長(zhǎng)度5mm，以人工工開挖為為主，對(duì)對(duì)局部未未坍方方部位可可采用用松動(dòng)爆爆破。在在開挖后后立即即施作格格柵拱拱架及錨錨網(wǎng)噴噴支護(hù)體體系。注漿分三序孔注注注入，注注入順順序依次次為C-S漿、水泥泥漿漿、水泥泥砂漿漿。注漿漿應(yīng)在在鉆孔下下管完完成后立立即進(jìn)進(jìn)行，以以便在在鉆相鄰鄰孔時(shí)時(shí)可做為為當(dāng)前前注漿孔孔的檢檢查孔。所所有有管棚鋼鋼管均均以3O號(hào)水泥泥砂砂漿充填填，以以加強(qiáng)鋼鋼管的的剛度。注漿參數(shù)如下：：：雙液漿：水泥漿漿漿W：C=O．8：1～1．5：1，水玻璃璃漿漿35Bee""，C：S=1：1～1：0．3，注漿終終壓壓2MPaa，注注漿速度度300～60L／min，凝凝結(jié)結(jié)時(shí)間3～5minn，緩緩凝劑加加入11%～3%,擴(kuò)散半徑1m。單液水泥漿：WWW：C=O．8：1～1．5：1，注漿終終壓壓2MPaa，注注漿速度度300～60L／min，凝凝結(jié)結(jié)時(shí)間lOO～15h，速速凝凝劑加入入3%～6%。擴(kuò)散半半徑徑在管棚棚注漿漿時(shí)為1mm，而在工工作面預(yù)預(yù)注漿漿時(shí)為1.5m(工作作面面主要為為坍方方松散體體)。水泥砂漿：3OOO號(hào)水泥砂砂漿漿，充填填鋼管管和充填填較大大的坍方方空間間7.2.4塌方方方處理效效果1）.管棚施工工完成成后，僅僅用了不不足22O天時(shí)間間即即完成了了266m坍方段段開開挖施工工，整整個(gè)開挖挖過程程安全順順利，最最大變形形量?jī)H僅有43mm。這進(jìn)一一步步驗(yàn)證了了大管管棚在長(zhǎng)長(zhǎng)大坍坍方處理理中的的重要作作用。2）.根據(jù)開挖挖中揭揭示的情情況，注注漿固固結(jié)體與與管棚棚的共同同棚架架護(hù)拱作作用是是確保開開挖順順利，防防止坍坍方繼續(xù)續(xù)發(fā)展展的重要要因素素，在管管棚施施工中必必須重重視注漿漿對(duì)地地層的改改良作作用。7.3苦竹嶺隧隧隧道7.3.1工程程程概況苦竹嶺隧道是湖湖湖北省橫橫路線線柏墩至至田鋪鋪段改建建工程程中唯一一一座座公路山山嶺隧隧道，位位于湖湖北省成成寧市市與崇陽陽縣交交界處，是是通通城縣、崇崇陽陽縣、通通山縣縣北上成成寧與與武漢的的必經(jīng)經(jīng)之地，是是該該項(xiàng)目的的控制制工程。隧隧道道為雙車車道，全全長(zhǎng)5855mm。7.3.2塌方方方情況由于地質(zhì)條件復(fù)復(fù)復(fù)雜和施施工方方法不當(dāng)當(dāng)，開開挖至BKK334+55000時(shí)發(fā)生坍坍方方，在已已完成成初期支支護(hù)的的BK344++5400里程程處封堵堵隧道道。該段段埋深深97m，地表發(fā)發(fā)生生大面積積沉降降。7.3.3塌方方方處理措措施原施工單位噴漿漿漿封堵坍坍體小小導(dǎo)管超超前注注漿、軌軌排等等方案強(qiáng)強(qiáng)行清清碴，清清走多多少，補(bǔ)補(bǔ)充多多少，一一個(gè)多多月未有有一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)展，始始終終徘徊在在里BBK344+5540處。預(yù)預(yù)計(jì)坍方方長(zhǎng)16～18m，高大于于600m，為了了治治理坍方方，早早日形成成開挖挖能力，決決定定采用超超前長(zhǎng)長(zhǎng)管棚預(yù)預(yù)注漿漿方案。由于受洞內(nèi)場(chǎng)地地地的限制制，長(zhǎng)長(zhǎng)管棚只只能在在坍方體體上開開孔，管管棚設(shè)設(shè)計(jì)長(zhǎng)200mm，管棚的的間間距40ccmm、鉆孔仰仰角角6°(包括線路路坡坡度)采用Ф108((厚6mm)熱扎無縫縫鋼鋼管。全全都采采用鋼花花管，成成孔下管管后，再再插入3根Ф22螺紋鋼鋼，以以增強(qiáng)管管棚剛剛度，如如圖5。管棚的的注注漿為水水泥水水玻璃漿漿液，注注漿參數(shù)數(shù)為：：C：W=1.2：l～1.5：l，C：s=l：0．5，水玻璃璃355Be，模模數(shù)數(shù)2．4，注漿終終壓壓1．0～1．5Mpaa，可可適量加加入速速凝劑3％～6％，擴(kuò)擴(kuò)散散半徑0．5m，注漿順順序序按管棚棚施鉆鉆順序進(jìn)進(jìn)行。單單孔注漿漿量采采用公式式：QQ=式中r：鋼管半半半徑；L：鋼管長(zhǎng)長(zhǎng)度度；R：漿液擴(kuò)擴(kuò)散散半徑；；g：地層孔孔隙隙率；a：漿液有有效效充填率率；BB：漿液損損耗耗系數(shù)圖5管棚布置置圖7.3.4塌方方方處理效效果清方工作較為順順順利，長(zhǎng)長(zhǎng)管棚棚效果良良好，達(dá)達(dá)到了設(shè)設(shè)計(jì)目目的。再再次證證明了在在隧道道大坍方方治理理中，使使用長(zhǎng)長(zhǎng)管棚方方案，其其明顯的的優(yōu)越越性。7.4天井關(guān)隧隧隧道7.4.1工程程程概況晉濟(jì)高速公路天天天井關(guān)隧隧道全全長(zhǎng)214488kmm，其其中地質(zhì)質(zhì)情況況復(fù)雜，在在進(jìn)進(jìn)口K11+74455～K11+98800段處于淺淺埋埋偏壓段段，圍圍巖十分分惡劣劣，裂隙隙極度度發(fā)育，地地下下水豐富富，圍圍巖為砂砂黏土土夾碎石石。設(shè)設(shè)汁為V級(jí)圍巖。7.4.2塌方方方情況隧道采用短臺(tái)階階階法施工工，襯襯砌緊跟跟工作作而，當(dāng)當(dāng)進(jìn)口口上導(dǎo)開開挖至至K11+90000后，退至至下下導(dǎo)開挖挖K11+87700時(shí)，發(fā)生生塌塌方，致致使KK11++9000～K11++8870段的的全全部上導(dǎo)導(dǎo)初期期支護(hù)被被破壞壞，究其其原因因是，圍圍巖裂裂隙極度度發(fā)育育，地下下水流流量大，在在隧隧道拱頂頂是土土夾碎石石，在在下導(dǎo)開開挖中中，由于于圍巖巖壓力變變大而而導(dǎo)致塌塌方。7.4.3塌方方方處理措措施根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)塌方特特特點(diǎn)，決決定采采用管棚棚法施施工方案案。管管棚采用用Ф89厚5的無縫鋼鋼管管，每節(jié)節(jié)長(zhǎng)55m；其其打打設(shè)仰角角1°～2°，鋼管每每255cmm按梅梅花形鉆鉆8mm的小小孔孔。每根根Ф89的鋼管管間間距為500cm，其其間間每環(huán)為為211～22根交錯(cuò)錯(cuò)布布量，每每節(jié)與與節(jié)之問問的搭搭接不小小于11．5m，其其布布設(shè)形式式，見見圖6。在鋼管管中中壓水泥-水玻璃漿漿(其水灰比比為為1：1)，水泥泥漿漿：水玻玻璃體體積比為為1：0．5；水玻璃璃模模數(shù)為2．4-2．8，濃度為為3OO～45波美度度。壓壓漿結(jié)束束后，用用lO號(hào)水泥泥砂砂漿填充充鋼管管形成鋼鋼管砼砼。圖6管棚布置置圖7.4.4塌方方方處理效效果拱部經(jīng)雙液注漿漿漿，邊墻墻采用用Ф42預(yù)注水水泥泥漿，對(duì)對(duì)圍巖巖開挖初初期支支護(hù)后，隧隧道道繼續(xù)向向前開開挖，且且在這這段進(jìn)行行監(jiān)控控量測(cè)，得得出出拱頂沒沒有明明顯下沉沉跡象象；此段段模筑筑砼后進(jìn)進(jìn)行監(jiān)監(jiān)控量測(cè)測(cè)，也也沒有發(fā)發(fā)現(xiàn)砼砼裂紋和和明顯顯的下降降現(xiàn)象象，驗(yàn)證證了此此法對(duì)處處理偏偏壓，地地下水水豐富的的隧道道塌方是是可行行的7.5黑河水利利利樞紐工工程隧隧洞7.5.1工程程程概況黑河水利樞紐工工工程是集集灌溉溉、城市市供水水、防汛汛為一一體的大大型綜綜合水利利工程程，總投投資約約20億。溢溢洪洪洞位于于大壩壩右岸，全全長(zhǎng)長(zhǎng)784mm，共分進(jìn)進(jìn)口口平直段段、陡陡坡段、出出口口擴(kuò)散段段三部部分組成成。開開挖斷面面為長(zhǎng)長(zhǎng)*高=12mm*11mm的城城門洞，拱拱高高1．5m。7.5.2塌方方方情況在溢洪洞陡坡段段段開挖施施工中中出現(xiàn)大大面積積的頂部部塌方方，塌方方段巖巖石破碎碎，褶褶鄒與斷斷層交交錯(cuò)，巖巖石多多為云母母片巖巖且地下下水豐豐富。塌塌方渣渣體呈粉粉碎狀狀，含大大量巖巖粉。7.5.3塌方方方處理措措施根據(jù)地質(zhì)情況推推推斷和鉆鉆孔探探查，渣渣體與與未塌落落巖體體之間存存在較較大塌穴穴，為為了防止止塌穴穴危及右右岸山山體，造造成更更大規(guī)模模的塌塌方對(duì)松松散體體采用固固結(jié)灌灌漿的方方法進(jìn)進(jìn)行充填填、加加固。固固結(jié)灌灌漿的目目的，是是充填松松散體體的空隙隙，使使松散渣渣體充充分膠結(jié)結(jié)，增增加巖體體的整整體性，從從而而為隧洞洞開挖挖創(chuàng)造條條件。塌塌落體經(jīng)經(jīng)充填填固結(jié)灌灌漿以以后，提提高了了圍巖自自身穩(wěn)穩(wěn)定能力力，開開挖掌子子面能能保持直直立，在在管棚法法施工工過程中中可以以進(jìn)行水水平管管棚鉆孔孔，并并保持孔孔壁光光滑，使使得棚棚管能順順利插插入。偏于安全起見管管管棚按簡(jiǎn)簡(jiǎn)支梁梁計(jì)算。其其跨跨度為一一次循循環(huán)開挖挖進(jìn)尺尺加上鋼鋼拱架架和開挖挖前工工作面之之間距距離。進(jìn)進(jìn)尺1．5m，計(jì)計(jì)算算跨度為為3m。通過過計(jì)計(jì)算。采采用ФФ89mmmm，壁厚5mmm的無縫縫鋼鋼管作為為棚管管，棚管管間距距41cm。管子安安裝裝完畢，將將孔孔口管與與巖壁壁之間的的縫隙隙用速凝凝砂漿漿堵塞，將將ФФ15mmmm的排氣管管插插到孔底底，采采取純壓壓式灌灌漿，砂砂漿配配合比為為水：：水泥：：砂==0．5：1：1。為了增增加加圍巖的的自身身穩(wěn)定，充充分分發(fā)揮柔柔性支支護(hù)的優(yōu)優(yōu)勢(shì)，頂頂拱布置置了ФФ25@1．5m*1．5m，L=4mm的徑向錨錨桿桿。為了了安裝裝鋼拱架架時(shí)便便于固定定，并并保持圍圍巖不不掉塊，設(shè)設(shè)置置了Ф28mm，L=4mm間距50cm仰角25°的超前錨錨桿桿。對(duì)于于兩側(cè)側(cè)巖體已已塌落落部位，設(shè)設(shè)置置了2Ф28mm，L=9mm的錨桿束束。對(duì)對(duì)于兩側(cè)側(cè)巖體體未塌落落部位位，為了了防止止鋼拱架架失穩(wěn)穩(wěn)，在其其底腳腳上每側(cè)側(cè)各設(shè)設(shè)置了Ф25mm，L=4mm的4根錨筋，以以以將鋼拱拱架固固定在巖巖壁上上。7.5.4塌方方方處理效效果采用灌漿、頂部部部灌漿孔孔插入入長(zhǎng)錨桿桿、管管棚、鋼鋼拱架架和錨噴噴聯(lián)合合支護(hù)的的措施施，保護(hù)護(hù)了塌塌方體處處理的的順利進(jìn)進(jìn)行。根根據(jù)隧洞洞再開開挖取樣樣顯示示，灌漿漿固結(jié)結(jié)后的巖巖體抗抗剪強(qiáng)度度接近近完好巖巖石，較較好的固固結(jié)灌灌漿效果果結(jié)合合管棚的的護(hù)拱拱作用，是是防防止塌方方繼續(xù)續(xù)發(fā)展、確確保保開挖順順利的的重要因因素7.6內(nèi)昆線侯侯侯家灣四四號(hào)隧隧道7.6.1工程程程概況侯家灣四號(hào)隧道道道全長(zhǎng)22288m，隧道縱縱坡19.55%，進(jìn)口端端位位于R=50000m的曲線上上，這這里氣候候惡劣劣，地質(zhì)質(zhì)復(fù)雜雜，，溶溶槽溶溶溝發(fā)育育，其其中進(jìn)口口端長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)183m為埋深20m左右的風(fēng)風(fēng)化化極嚴(yán)重重的玄玄武巖破破碎層層，自穩(wěn)穩(wěn)能力力極差，其其余余地段均均為灰灰?guī)r地質(zhì)質(zhì)。7.6.2塌方方方情況在施工中考慮到到到圍巖比比較破破碎，分分上下下兩層臺(tái)臺(tái)階開開挖，在在按設(shè)設(shè)計(jì)施做做初期期支護(hù)的的情況況下，DK34466+2882～DK34466+2999段17m拱部初期期支支護(hù)發(fā)生生塌方方，地表表形成成直徑8m、深4m的塌穴，塌塌塌方量約36300mm3。7.6.3塌方方方處理措措施經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)研究后決決決定采用2步處理方方法法：1.對(duì)塌穴凹凹部部壁施做做掛網(wǎng)網(wǎng)、噴錨錨支護(hù)護(hù)，坍塌塌漏斗斗地表進(jìn)進(jìn)行截截水，必必要時(shí)時(shí)搭雨棚棚，防防止地表表水灌灌入塌體體內(nèi)。待待洞內(nèi)處處理完完后，采采用土土石夯填填到高高出原地地面，用M5漿砌片石石鋪砌。2.對(duì)洞內(nèi)塌塌體采用沿沿開挖面輪輪廓線外加加設(shè)管棚和和小導(dǎo)管注注漿進(jìn)行預(yù)預(yù)加固，固固結(jié)后再進(jìn)進(jìn)行塌體段段開挖的方方法施工。其其中管棚每每段長(zhǎng)6m，每段間間用V形對(duì)焊。前前段安裝硬硬質(zhì)鉆頭，采采用直接撞撞擊法將棚棚管撞擊至至設(shè)計(jì)位置置。硼管前前部注漿孔孔徑10～16mm，注漿時(shí)時(shí)采用1:1水泥漿液液。外摻速速凝劑，注注漿開始時(shí)時(shí)水灰比大大，后逐漸漸變小，注注漿壓力逐逐漸升高，當(dāng)當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)終壓時(shí)再再注20miin，注漿量量大致與設(shè)設(shè)計(jì)注入量量相近。7.6.4塌方方方處理效效果開挖情況顯示，塌塌體玄武巖破破碎體及土石石松散體凝結(jié)結(jié)成一個(gè)整體體，相當(dāng)于一一個(gè)低標(biāo)號(hào)混混凝土整體。拱拱部也有自穩(wěn)穩(wěn)能力，在施施做初期支護(hù)護(hù)后經(jīng)量測(cè)資資料分析，塌塌體處于穩(wěn)定定狀態(tài)，未發(fā)發(fā)生變形和下下沉，處理結(jié)結(jié)果達(dá)到了預(yù)預(yù)期的目的。8.結(jié)論在隧道施工中，一一旦發(fā)生塌方方，不但延誤誤工期、大幅幅度提高工程程費(fèi)用，還會(huì)會(huì)出現(xiàn)對(duì)人身身的傷害；同同時(shí)處理不當(dāng)，也也會(huì)遺留工程程后患，給維維修養(yǎng)護(hù)工作作造成極大困困難。管棚超超前支護(hù)法是是近年發(fā)展起起來的一種隧隧道掘進(jìn)的新新技術(shù)，但由由于它施工快快、安全性高高、工期短等等特點(diǎn)，在世世界各國(guó)地下下工程施工中中均得到了廣廣泛的應(yīng)用。進(jìn)一步驗(yàn)證了管管管棚法在在隧道道塌方處處理中中的重要要作用用，在隧隧道埋埋設(shè)較淺淺的地地段，地地面建建筑物密密集、交交通繁忙忙的市市中心等等特殊殊地區(qū)是是一種種行之有有效的的手段。管棚法適用于地地地質(zhì)較差差、地地下水活活動(dòng)較較強(qiáng)等特特殊困困難地段段，包包括砂性性土、砂砂礫、孤孤石、風(fēng)風(fēng)化巖甚甚至于于粘性土土和軟軟巖等軟軟弱地地層及涌涌水、涌涌砂層。參考文獻(xiàn)[1]關(guān)寶樹...隧道工程程施施工要點(diǎn)點(diǎn)集［［M］.北京：人人民民交通出出版社社，20033..[2]《鐵路隧隧隧道工程程施工工技術(shù)指南》（TZ204-200008）.北京：中中國(guó)國(guó)鐵道出出版社社，20088目錄TOC\f\h\z\t"1級(jí),1,2級(jí),2,3級(jí),3"HYPERLINK\l"_Toc295921629"摘要1HYPERLINK\l"_Toc295921630"1.引言1HYPERLINK\l"_Toc295921631"2.管棚工法的的的應(yīng)用及及發(fā)展展2HYPERLINK\l"_Toc295921632"2.1概念界定定定2HYPERLINK\l"_Toc295921633"2.2工程應(yīng)用用用2HYPERLINK\l"_Toc295921634"2.2.1管棚棚棚法的歷歷史發(fā)發(fā)展3HYPERLINK\l"_Toc295921635"2.2.2管棚棚棚法的現(xiàn)現(xiàn)狀分分析3HYPERLINK\l"_Toc295921636"2.2.3管棚棚棚法的未未來發(fā)發(fā)展4HYPERLINK\l"_Toc295921637"3.本研究的價(jià)價(jià)價(jià)值及內(nèi)內(nèi)容44HYPERLINK\l"_Toc295921638"4.管棚法的施施施工方法法4HYPERLINK\l"_Toc295921639"5.加固機(jī)理666HYPERLINK\l"_Toc295921640"6.作用效用999HYPERLINK\l"_Toc295921641"6.1鋼管的作作作用9HYPERLINK\l"_Toc295921642"6.2漿液的作作作用10HYPERLINK\l"_Toc295921643"6.3棚架的作作作用10HYPERLINK\l"_Toc295921644"7.工程實(shí)例1110HYPERLINK\l"_Toc295921645"7.1海南省環(huán)環(huán)環(huán)島高速速公路路青嶺隧隧道110HYPERLINK\l"_Toc295921646"7.1.1工程程程概況100HYPERLINK\l"_Toc295921647"7.1.2塌方方方情況111HYPERLINK\l"_Toc295921648"7.1.3塌方方方處理措措施111HYPERLINK\l"_Toc295921649"7.1.4塌方方方處理效效果111HYPERLINK\l"_Toc295921650"7.2紅巖隧道道道12HYPERLINK\l"_Toc295921651"7.2.1工程程程概況122HYPERLINK\l"_Toc295921652"7.2.2塌方方方情況122HYPERLINK\l"_Toc295921653"7.2.3塌方方方處理措措施112HYPERLINK\l"_Toc295921654"7.2.4塌方方方處理效效果113HYPERLINK\l"_Toc295921655"7.3苦竹嶺隧隧隧道13HYPERLINK\l"_Toc295921656"7.3.1工程程程概況133HYPERLINK\l"_Toc295921657"7.3.2塌方方方情況144HYPERLINK\l"_To