隧道長管棚支護施工技術

【內容提要】本文根據某隧道進口段長管棚支護的施工實踐，介紹了如何有效控制地表下沉防止出現大面積塌方和快速安全進洞的長管棚支護施工技術和控制長管棚方向的施工措施。

【關鍵詞】長管棚；支護；方向控制

1 概述

某隧道進口段全長3752m。隧道左線洞口位于平曲線上，曲線半徑為R=2500m，右線洞口也位于平曲線上，曲線半徑為R=2700；隧道左、右線洞身段線形均為直線接R=6000的平曲線再接直線。隧道左線縱坡-1.871%的單向坡，右線縱坡為-1.864%的單向坡。洞口淺埋段最薄覆蓋層分別為2.418m、2.564m。地質構造相當復雜，洞口上方多為土體，極易造成塌方和沉陷。為保證安全順利進洞，在洞口進口段采用長管棚超前支護。對長管棚進行超前預注漿，加固地層，在隧道開挖面形成一薄殼，整體受力，發揮拱環效應，防止坍方、地表下沉，從而保證隧道安全順利快速進洞。

2 長管棚的設計

管棚布設在拱部160о范圍，環向間距為45cm；拱部環向對稱共布置41根鋼管。管心與襯砌設計外輪廓線的間距大于30cm，平行路面中線布置；傾角為仰角1о度（不包括路線縱坡）；鋼管施工誤差：徑向不大于20cm；鋼管長度為40m，熱軋無縫鋼管Ф108mm，壁厚6mm，節長分為3m和6m?？卓诠転闊o縫鋼管，直徑Ф127mm，壁厚為4mm，節長2m?？v向兩組管棚的搭接長度不小于2.0m。通過長管棚支護的超前預注漿，增大圍巖強度，形成拱形薄殼，再用雙側壁環向切槽導坑法開挖，架立鋼支撐、鋼筋網、徑向中空錨桿，然后噴射砼做為初期支護，以達到安全進洞、防止坍塌、控制地表沉降的目的。

3 長管棚的施工工藝及作業程序

3.1 鉆孔

管棚應按設計位置施工，應先打有孔鋼花管，注漿后再打無孔鋼管，無孔鋼管可以作為檢查管，檢查注漿質量。鉆機立軸方向必須準確控制，以保證孔口的孔向正確。每鉆完一孔便頂進一根鋼管。為了便于安裝管棚，鉆頭直徑選用Ф115mm；鉆機開鉆時，可低壓低速，待成孔10m后可根據地質情況逐漸調整鉆速和風壓；鉆進過程中經常用測斜儀測定其位置，并根據鉆機鉆進情況及時的判斷成孔質量，并及時的處理鉆進過程中出現的質量問題；鉆進過程中要確保動力器、扶正器、合金鉆頭按照同心圓鉆進。認真的做好鉆進的原始記錄，及時根據孔口出露的巖屑做出地質判斷和描述；以此作為洞身開挖的地質預報和指導洞身開挖的依據。

如遇軟質圍巖或流塑狀粘土，改用低壓鉆進。巖質較好可一次成孔。若在鉆進時產生坍孔、卡鉆時，須對孔內注漿固結后再鉆進。鉆進中遇未注漿的巖流泥或地質復雜帶而不能鉆進成孔時，須先進行注漿固結，待圍巖固結后再進行鉆進。

3.2 安裝管棚鋼花管

鋼管須在專用的管床上加工好絲扣，絲扣長15cm。鋼管四周鉆Ф8mm的出漿孔，（靠掌子面4.5m的管棚不鉆孔）；并將鋼管頭部焊接成圓錐形，便于入孔；鋼管頂進采用大孔引導和頂進相結合的工藝，即先鉆大于鋼管直徑的引導孔（Ф115mm），然后可用10t以上的卷揚機配合滑輪組反壓頂進；也可用鉆機的沖擊力和推力低速頂進鋼管；接長鋼管應滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應前后錯開。同一斷面內的接頭數不大于50％，相鄰鋼管接頭至少錯開1m；為使鋼管接頭錯開，編號為奇數的第一節管采用3m鋼管，編號為偶數的第一節鋼管采用6m鋼管，以后每節均采用6m長鋼管。

3.3 管棚內注漿

長管棚注漿按固結管棚周圍有限范圍內土體設計，漿液擴散半徑不小于0.5m。注漿采用分段注漿。安裝好鋼管后進行管內注漿。在鋼管的孔口處安設止漿膠塞后，即可進行孔內注漿，注漿參數：灌注漿液：純水泥（添加水泥重量5%的水玻璃）；水泥漿水灰比1：1；水玻璃濃度35波美度；水玻璃模數2.4；注漿壓力：初壓0.5～1.0MPa，終壓2.0MPa，持壓15min后停止注漿。注漿量一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限，未達到壓力要求，應調整漿液濃度繼續注漿，直到符合注漿質量標準，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；注漿結束后及時的清除管內漿液，并用30號水泥砂漿緊密充填，增強管棚的剛度和強度。

4 影響管棚方向的因素

開口時方向沒控制好。在管棚施工中為了使管栩前端不致侵限，往往在打管時要設外插角，這樣便有外插角計算準確度及施打時外插角如何準確掌握的問題，各種不利因素要考慮齊全，還有待于進一步研究。開口掌握不好，以后就很難控制。巖層不均質。在鉆孔打管過程中，由于圍巖軟硬不勻，特別是粘土及夾卵石，使鉆頭偏向軟的一側.而此偏斜方向很難估計。鉆頭自重產生的下撓。不能精確計算不撓度。操作手施鉆技術素質，熟練程度及鉆機型號也是影響管棚方向的因素。

5 控制鋼管方向的主要措施

準確計算鋼管的外插角，根據摩天嶺隧道的縱坡和圍巖的軟硬程度，外插角為1.050-1.10，導向墻位置及標高要嚴格控制測量，鉆孔前要精確的測定孔的平面位置、傾角、外插角，并對每個孔進行編號。

控制鉆頭的下撓，對于鉆頭鉆進中因其自重產生的撓度的控制，采取如下措施:

適當加大拱頂部分管棚的外插角，加大值根據圍巖情況和注人的漿液強度確定。鉆桿加扶正器。采取先鉆設有孔鋼花管，注漿后再鉆設無孔鋼管，盡力使圍巖的承托力加大，以減少鉆頭的下撓。調整鉆孔順序，嚴格按從兩側拱腳開始對稱依次向拱頂鉆孔頂管，使下部注漿有力地支托其上部的鉆進和頂管。巖層不均質時:采取控制鉆速，調整沖孔水量，用扶正器調整偏斜。加強對操作人員的培訓，保證熟練操作。加強鉆機的檢查、維修，保證鉆機質量，使鉆機不發生故障。根據各孔的實際情況及時調整漿液的配合比。為保證鉆孔方向準確，運用測斜儀量測鋼管鉆進的偏斜度，并及時糾正。

參考文獻

[1]《公路隧道施工技術規范》

[2]《長大管棚在隧道淺埋段的施工技術》陳榮典，林愛芬華東公路2002年第4期

[3]《巖溶隧道管棚支護工法》人民交通出版社，1993