和有鵑

【摘 要】大管棚超前支護(hù)技術(shù)是保證施工過(guò)程中地層的安全穩(wěn)定、控制施工引起地表沉降的常用措施。綜合重慶沿江高速公路古樹(shù)巖隧道洞口采用水平40m長(zhǎng)大管棚超前支護(hù)加固技術(shù)施工工程實(shí)例，簡(jiǎn)要分析和總結(jié)淺埋暗挖隧道水平長(zhǎng)大管棚超前支護(hù)施工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】淺埋暗挖；長(zhǎng)大管棚；超前支護(hù)

1.引言

大管棚超前支護(hù)技術(shù)，是沿開(kāi)挖輪廓周線(xiàn)鉆設(shè)與隧道軸線(xiàn)平行的鉆孔，然后插入大直徑（一般為A108mm）的鋼管，并向管內(nèi)注漿固結(jié)管周邊的圍巖，從而在預(yù)定范圍內(nèi)形成棚架的支護(hù)體系。先施做好超前管棚，在管棚的超前支護(hù)下，采用上半斷面法掘進(jìn)，上部開(kāi)挖后及時(shí)安設(shè)拱部鋼拱架和錨、網(wǎng)、噴等初期支護(hù)，鋼架采用型鋼拱架或格柵拱架，待完全做好拱部支護(hù)后，開(kāi)挖下部，下部左右兩側(cè)交錯(cuò)施工，待一側(cè)的鋼架和初期支護(hù)施作完畢后，再開(kāi)挖另一側(cè)。

重慶沿江高速公路古樹(shù)巖隧道洞口為淺埋巖體，容易破碎滑塌等。采用水平40m長(zhǎng)大管棚（A159mm）超前支護(hù)加固技術(shù)，有效控制了地表沉降。沿江高速公路后續(xù)開(kāi)工的6000m長(zhǎng)的新屋基隧道，2000m長(zhǎng)的佛兒巖隧道、砂磨石隧道以及埡口隧道，300m-600m長(zhǎng)的塘埡口、曬頂堡隧道等均為洞口淺埋式隧道，均推廣采用32-40m大管棚超前支護(hù)施工工法，效果顯著。地表下沉均在18mm以?xún)?nèi)，施工安全得以保證。

2.施工工藝

2.1工藝原理

長(zhǎng)大管棚是一種隧道及地下工程的超前支護(hù)技術(shù)，即按隧道開(kāi)挖輪廓線(xiàn)外側(cè)向前分層按一定間距打入鋼管，并通過(guò)鋼管的出漿孔對(duì)土層進(jìn)行注漿加固，鋼管與地層形成承載拱，起到超前支護(hù)的作用，以控制洞石變形。

2.2施工流程

施工流程見(jiàn)圖2.1。

2.3施工要點(diǎn)

1）施工準(zhǔn)備

當(dāng)隧道掘進(jìn)到預(yù)打管棚的位置后，適當(dāng)擴(kuò)大洞石30～50mm（拱部）并加強(qiáng)支護(hù)，作為管棚施工的工作室；當(dāng)采用端頭井作為工作井時(shí)，可以利用土層臺(tái)階作工作平臺(tái)，或者用支架搭設(shè)鉆孔平臺(tái)。

2）管棚布置

管棚布置應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)要求、擴(kuò)散孔徑、施工方法等因素綜合確定，由測(cè)量人員用紅漆在初期支護(hù)外側(cè)準(zhǔn)確標(biāo)出鋼管位置。

3）導(dǎo)向護(hù)拱施工

為確保打管棚施工的施工精度，使鉆頭、鉆管鉆進(jìn)時(shí)始終保持同一鉆進(jìn)角度、方向。在管棚鉆進(jìn)前，先在隧道洞門(mén)口澆筑管棚施工導(dǎo)向混凝土護(hù)供。導(dǎo)向護(hù)拱內(nèi)安設(shè)導(dǎo)向管（Φ180×6，長(zhǎng)2m），導(dǎo)向管根據(jù)管棚進(jìn)出口坐標(biāo)，焊接定位固定于護(hù)供內(nèi)鋼筋格柵鋼架上，焊接前對(duì)每一根導(dǎo)向管道的位置進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量定位，施工時(shí)注意調(diào)整導(dǎo)向坐標(biāo)時(shí)考慮由于鉆機(jī)沉落或其他因素而產(chǎn)生的各種偏差，取調(diào)整誤差1°，導(dǎo)向管調(diào)整3.5cm，用于角度控制，防止由于各種因素造成管棚下垂而導(dǎo)致侵入隧道限界。

4）Φ159大管棚加工及連接

為了使?jié){液充分滲入地層，使得隧道拱部圍巖形成加固殼，管棚采用花管，即在鋼管上布置Φ15mm的注漿孔，孔眼排列呈梅花形，間距15cm×15cm。每一根管棚在安裝最后一節(jié)時(shí)，在鋼管上預(yù)留1.5m長(zhǎng)不鉆注漿孔，以起到止?jié){作用。鋼管的連接采用焊接連接法或套管絲扣連接法（見(jiàn)圖2.2）。

5）鉆孔

鉆孔采用0～360°的地質(zhì)鉆井，采取隔一鉆一方式。鉆孔前應(yīng)調(diào)整鉆機(jī)位置，使鉆桿能平順地置于導(dǎo)向管內(nèi)，開(kāi)孔時(shí)低速慢進(jìn)，保持鉆桿順直，鉆進(jìn)過(guò)程中一般采取中壓慢進(jìn)，中等鉆速及中量循環(huán)液，防止鉆速過(guò)快使孔道偏斜。

在鉆孔過(guò)程中及時(shí)檢查鉆孔方向的準(zhǔn)確性，經(jīng)常用測(cè)斜儀測(cè)量鋼管鉆進(jìn)的偏斜度，同時(shí)要把鉆芯取出來(lái)，做好巖性記錄，用于對(duì)隧道開(kāi)挖提供超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。

6）頂進(jìn)鋼管

使用鉆機(jī)自身的伸縮進(jìn)行頂管，一旦出現(xiàn)頂進(jìn)困難時(shí)，采用手動(dòng)葫蘆固定于護(hù)拱上輔助頂進(jìn)，下管時(shí)4m及6m鋼管交叉使用。

7）注漿

①注漿參數(shù)的選定

注漿參數(shù) 水泥漿：水玻璃=1：0.5（體積比）

水灰比 1：1

水玻璃 35′玻美度

裝將壓力 0.5～1MPa

緩漿劑 根據(jù)試驗(yàn)確定摻量

②注漿施工

注漿前先用漿液把孔中水壓出管外，待漿液流出并且流出漿液濃度與漿池中相同時(shí)，再密封孔口鋼板，加壓并要穩(wěn)定壓力在0.5～1MPa之間，每根管棚要連續(xù)注漿，以設(shè)計(jì)注漿量和注漿壓力作為注漿控制標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)專(zhuān)人做好注漿記錄。注漿結(jié)束后用M10水泥砂漿充填鋼管，以增強(qiáng)管棚強(qiáng)度。

3.施工質(zhì)量控制

1）導(dǎo)向管的定位誤差應(yīng)<10mm，傾角<1°，每鉆進(jìn)4～6m校正一次方位，及時(shí)糾偏。

2）鉆機(jī)工作平臺(tái)要牢固，保證鉆機(jī)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

3）清空后及時(shí)下管，防止坍孔，若遇孔內(nèi)涌水涌泥，立即停鉆，注漿封孔。

4）鋼管接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，同一截面接頭數(shù)不超過(guò)50%。

5）為防止地表變形，應(yīng)嚴(yán)格控制注漿壓力和注漿量，及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)，同時(shí)進(jìn)行地面變形監(jiān)測(cè)。

6）為提高管棚剛度，鋼管內(nèi)下鋼筋籠或套管，管內(nèi)注水泥漿。

7）施工過(guò)程中，認(rèn)真記錄鉆進(jìn)、鉆渣、注漿情況，原始記錄應(yīng)做到全面、正確、及時(shí)。

4.施工總結(jié)及體會(huì)

淺埋隧道洞室開(kāi)挖時(shí)，圍巖的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)將發(fā)生變化，使隧道發(fā)生收斂變形，并波及地表，引起地表的沉降，根據(jù)開(kāi)挖理論分析計(jì)算及地下工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，開(kāi)挖導(dǎo)致的瞬時(shí)位移在施加初期支護(hù)形成受力之前，洞室的收斂位移增長(zhǎng)很快，約占總位移的60%以上，因此淺埋暗挖隧道超前大管棚預(yù)支護(hù)是控制地表沉降關(guān)鍵措施，對(duì)防止隧道塌方十分有效。

管棚在成孔過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定程度的“超挖”，設(shè)計(jì)采用Φ159管棚，孔直徑將比鋼管直徑大15mm左右，此部分空間將由管棚注漿進(jìn)行填充；本工程管棚穿越土層為粉質(zhì)粘土和混合土，在注漿之前存在塌孔的危險(xiǎn)，會(huì)產(chǎn)生一定的地表沉降，根據(jù)國(guó)內(nèi)大管棚施工經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，從最不利角度考慮，管棚塌孔引起的沉降在9mm左右，實(shí)測(cè)最大沉降量為6.3mm（此部分沉降漸變累計(jì)形成），可通過(guò)軌道的日常養(yǎng)護(hù)進(jìn)行彌補(bǔ)，對(duì)行車(chē)安全沒(méi)有影響。

5.結(jié)束語(yǔ)

淺埋暗挖隧道采用水平長(zhǎng)大管棚超前支護(hù)，有效控制洞石變形和地表沉降，確保了沿江高速公路的行車(chē)安全，綜合效益顯著，并形成一套成熟的施工方法，在以后的類(lèi)似工程中可以借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] TB 10003-2005 鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[2] TB 10204-2002 鐵路隧道施工規(guī)范[S]