徐慶輝

（中鐵十九局集團第七工程有限公司，廣東 珠海 519020）

隧道雙層小導管支架出洞技術(shù)研究

徐慶輝

（中鐵十九局集團第七工程有限公司，廣東 珠海 519020）

文章依靠工程實例，對雙層超前小導管與型鋼鋼架組合而成的預支護系統(tǒng)出洞方法進行了研究并取得了成功，與大管棚技術(shù)進行了對比分析，在經(jīng)濟性、實用性方面具有明顯優(yōu)勢。探索了一種替代大管棚的出洞技術(shù)，對隧道洞口工程施工具有一定指導意義。

隧道；雙層小導管；預支護；出洞

1 工程概況

那祿3#隧道位于云桂鐵路廣西段，時速200km，預留250km鐵路雙線隧道，線間距4.6m，最大埋深僅28m，隧道全長240m，自進口向出口方向單端掘進。隧道出洞口下方為G323國道，洞口到國道水平距離為80米，高差約55m。進洞口端自然坡度為15°～30°，坡面植被多為灌木，植被茂密。出洞口端山坡呈“V”型，坡面上覆第四系全新統(tǒng)坡洪積層和第四系全新統(tǒng)坡殘積層，下伏基層為三疊系中統(tǒng)百逢組第三段砂巖夾泥巖。巖層為第四系及基巖全、強分化層，巖層呈單斜狀，地質(zhì)構(gòu)造簡單，隧區(qū)內(nèi)巖層產(chǎn)狀為：N10oW/50～70oNE、N3～10oE/52～58oSE。強分化節(jié)理發(fā)育，節(jié)理連通性好，主要節(jié)理為：N10～85 oW/49～62oSW、N85oE/90o、N70oW/90o等，節(jié)理發(fā)育，裂隙分布密集，圍巖較破碎［1］。

由于那祿3#隧道出口端洞口位于斜坡之上，洞口下方為323國道，國道緊靠右江河道，現(xiàn)場立體交通條件復雜，山坡陡峭，無法修筑一條施工便道至出洞口端用。于施工，施工現(xiàn)場也無法組織大型機械設備施工?，F(xiàn)場很難按照原設計的采用進洞口端施工方案—長大管棚進洞施工。

2 施工方案

鑒于上述現(xiàn)場實際條件，經(jīng)過多方現(xiàn)場考察，決定采取雙層小導管與型鋼鋼架組合而成的預支護系統(tǒng)替代大管棚出洞的施工方案，首先在隧道貫通前，出口開挖線5米范圍先用木樁及砂袋做成攔擋防護網(wǎng)，防止石塊及其他物品滾落公路。正洞開挖到達出洞端明暗分界里程后30m處在大拱腳臺階法的基礎上，超前支護采用雙層小導管注漿加強與型鋼鋼架組合的預支護系統(tǒng)出洞。

超前雙層小導管形式為：小導管采用外徑42mm無縫鋼管加工而成，無縫鋼管壁厚3～4mm，每根小導管長度為4.5m。小導管沿隧道開挖邊線環(huán)向打設，小導管環(huán)向間距為30cm，上下交錯打設二排，第一排小導管外仰角控制為10～15°，第二排小導管外仰角控制為40～45°，縱向每2.4m打設一環(huán)，小導管在管壁上采用鉆機鉆孔，孔徑6～8mm，孔間距15～20cm，鉆孔呈梅花型布置。為了便于將導管送入打設的孔中，導管前端加工成圓錐形；尾部預留約30cm用于止?jié){。注漿采用KBY50/70雙液注漿泵，漿液采用純水泥漿或水泥—水玻璃漿液。水泥漿的水灰比（重量比）為0.8：1～1：1，水泥采用PO425普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度采用波美度Be'=40，模數(shù)為2.4～3.0。根據(jù)現(xiàn)場原狀土實驗，水泥漿：水玻璃漿液=1：0.8，緩凝劑采用NaH2PO4，摻量為3～4%。注漿壓力控制為0.5～1.0MPa，注漿壓力達到1.0MPa且不小于10min或單孔灌注量達到設計注漿量即可停止單孔注漿施工［2］。具體見圖1、圖2所示。

圖1 預支護系統(tǒng)出洞橫斷面圖

圖2 預支護系統(tǒng)出洞橫縱斷面圖

3 監(jiān)控量測驗證

為驗證該方案的實際效果，在隧道隧道出洞口端布設地表沉降觀測點。由于出洞口端位于陡峭山坡上，地表沉降觀測點沿線路里程方向每5m布設一組，每組布設5～7個點。洞內(nèi)拱頂下沉及斷面收斂測量沿線路方向每5m設置一組監(jiān)控點，每組監(jiān)控點布設7個點，其中水平收斂測線兩條、拱頂沉降測線三條。具體如下圖3所示。

圖3 洞內(nèi)監(jiān)控量測點布設斷面圖

根據(jù)每天2次監(jiān)測結(jié)果分析，仰拱施工前，地表沉降觀測點基本無位移變化，拱頂三條沉降測線最大值沉降值發(fā)生在距出洞10m位置，沉降值為29mm；兩條水平收斂測線最大收斂值發(fā)生在距出洞5m偏壓位置，收斂值為27mm。

4 對比分析

超前大管棚、鋼架、導向墻等組合成預支護系統(tǒng)，能一次加固長度超過30m自穩(wěn)能力極低的圍巖，通過進洞口端及其他同類隧道監(jiān)控量測分析，超前大管棚預支護體系能有效防止軟弱圍巖的下沉，減少周邊圍巖對初期支護的擠壓，有效減少圍巖收斂值，特別是仰拱開挖過程中，對隧道拱頂下沉及圍巖收斂的抑制效果顯著。對自穩(wěn)能力差，巖體結(jié)構(gòu)松散破碎或出于全風化層、土質(zhì)地層的隧道淺埋段洞口進行出洞。安全有效，整體受力好，沉降及收斂效果非常好。但要求有供施工配套設備鋪開的作業(yè)場地和進場道路，對地形要求較高，施工過程對洞口范圍環(huán)境破壞較大。

雙層超前小導管與型鋼鋼架組合而成的預支護系統(tǒng)出洞，能預加固隧道掌子面前方4～6m范圍內(nèi)圍巖和對拱部144°范圍圍巖起承托作用明顯。有效約束一定范圍內(nèi)圍巖不松弛坍塌，在有一定自穩(wěn)性的隧道洞口出洞效果好，成本低，工期短，無場地要求。但滑動層寬度大于3m以上的地質(zhì)不適應。

5 結(jié)論

雙層超前小導管與型鋼鋼架組合而成的預支護系統(tǒng)出洞，取得良好效果。在保證安全質(zhì)量的前提下，避免了在臨近既有道路的陡峭邊坡上修筑施工便道，保護了生態(tài)環(huán)境，縮短了施工工期，節(jié)約了大量成本，順利達到了施工預期目標，得到了業(yè)主、設計、監(jiān)理等單位的一致好評，該實用新型技術(shù)也獲得了國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實用新型專利證書。

［1］朱永全.隧道工程（第二版）［M］.北京：中國鐵道出版社，2007.

［2］許家華，吳鋒.大管棚超前支護施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2009（05）：126-129.

Research on the Shield Moving-out Technology of Double Small Tube Supporting System in Tunnel

XU Qing-hui
（NO.7 Engineering China Rail Way 19th Bureau Group，Zhuhai Guangdong 519020）

Relying on the engineering example in this paper，preliminary support system of the combination of double advanced small pipe and steel steel on the shield moving-out technology is researched and achieved success，comparison and analysis has been done with the great tent technology，it has obvious advantages in the aspect of economy and practicality。To explore a kind of alternative fill of shed out of the hole technology，that has certain guiding significance for the tunnel portal construction.

Tunnel；Double Small Tube；Preliminary Support；Shield Moving-out

G512.74

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.011

1672-7304（2015）04-0022-02

（責任編輯：雷 君）

徐慶輝（1981-），男，遼寧朝陽人，工程師，研究方向：隧道施工與管理。