淺析鐵路隧道大管棚施工技術(shù)

摘 要：通過衢寧鐵路（福建段）前乾隧道的施工實(shí)踐，詳細(xì)總結(jié)了隧道大管棚超前支護(hù)的施工工藝及施工控制要點(diǎn)，為今后隧道超前支護(hù)施工提供更有力的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：隧道施工；超前支護(hù)；大管棚

一、工程概況

中鐵十二局集團(tuán)承建的衢寧鐵路（福建段）前乾隧道起于福建省屏南縣白玉村附近，止于福建省屏南縣吳峰村東北側(cè)1.6公里，隧址區(qū)為中低山區(qū)，進(jìn)口段為丘陵溝谷區(qū)，山體陡峻，流水侵蝕切割劇烈，地形起伏較大，自然坡度約30*～50*，局部為陡崖。植被較發(fā)育，主要為松樹林、杉木、毛竹及灌木叢。測(cè)區(qū)內(nèi)最高標(biāo)高1303.2m，最低標(biāo)高276.2m，相對(duì)高差1027m。隧道進(jìn)口通有道路，交通較為便利，出口處于山區(qū)，交通不便利。隧道全長(zhǎng)7815.27m，單線單洞，最大埋深約858m。

二、大管棚施工

（一）大管棚施工工藝流程見圖1

（二）管棚的加工制作。管棚鋼管直徑一般為70mm～180mm熱軋無縫鋼管，單節(jié)長(zhǎng)度通常為4～6m，接頭采用15～30cm長(zhǎng)螺紋套管連接（套管采用內(nèi)螺紋，鋼管端部采用外螺紋）以保證連接強(qiáng)度和順直；鋼花管孔徑宜為10～16mm，間距10～15cm，一周四排左右，呈梅花形排列，前端為尖形，尾部不小于1m范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段。

（三）測(cè)量定位。根據(jù)設(shè)計(jì)的大管棚和導(dǎo)向墻的位置，分別用全站儀和精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行管棚位置和導(dǎo)向墻位置放樣，特別要控制大管棚位置與隧道開挖線之間的距離，以免出現(xiàn)大管棚位置侵入隧道初期支護(hù)空間范圍的現(xiàn)象。

（四）開挖工作室、施作導(dǎo)向墻。在洞內(nèi)為提供管棚鉆孔施工空間，應(yīng)開挖工作室，工作室的開挖尺寸應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)的規(guī)格確定，一般應(yīng)超出隧道外輪廓線0.5m～1.0m，并設(shè)鋼支架。施作導(dǎo)向墻：為便于施鉆和鉆孔精度，在明挖和暗挖交界處設(shè)置混凝土導(dǎo)向墻。

圖1管棚施工工藝流程圖

1、導(dǎo)向墻在隧道外輪廓線以外施作，內(nèi)埋設(shè)3～4榀工字鋼支撐，鋼支撐與管棚導(dǎo)向管焊成整體，導(dǎo)向管孔徑比管棚鋼管大20～30mm。

2、導(dǎo)向管間距、位置及方向應(yīng)準(zhǔn)確。用全站儀在工字鋼架上定出其平面位置，用激光導(dǎo)向儀設(shè)定導(dǎo)向管外插腳，導(dǎo)向管與鋼架焊接牢固，避免澆筑混凝土過程中脫落。

（五）安裝管棚鋼管。1、清孔。成孔后先利用高壓風(fēng)或高壓水進(jìn)行沖洗，然后用特制清孔鉤認(rèn)真進(jìn)行清孔。2、管件制作。管棚ф108mm無縫鋼管，預(yù)制鋼管時(shí)，第一根鋼管前端要焊上合金鋼片空心鉆頭。以防管頭頂彎或劈裂，鋼管間聯(lián)接用加工好的管節(jié)聯(lián)接套，預(yù)先焊在每節(jié)鋼管兩端，以便于聯(lián)接。相鄰管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開，避免接頭在同一截面上，隧道縱向同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，且兩相鄰管接頭必須錯(cuò)開1m以上，以滿足管棚受力要求。3、頂管。頂進(jìn)鋼管利用電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)液壓馬達(dá)，以及挖掘機(jī)配合人工作業(yè)。偶數(shù)號(hào)孔采用無縫鋼管，奇數(shù)號(hào)孔采用注漿鋼花管。當(dāng)?shù)谝桓摴芡七M(jìn)孔內(nèi)，孔外剩余30～40cm時(shí)，人工進(jìn)行接管，嚴(yán)格控制角度，人工持鏈鉗進(jìn)行鋼管聯(lián)接，使兩節(jié)鋼管在聯(lián)接套處聯(lián)成一體。然后再低速推進(jìn)鋼管，根據(jù)管棚設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，按同樣方法繼續(xù)接長(zhǎng)鋼管。

（六）管棚注漿。1、止?jié){墻制作。注漿前，必須進(jìn)行堵露處理。沿插管周圍噴射20cm厚C20混凝土一圈，封閉該工作面，再用木塞和紙塞把無縫鋼管未注漿的管頭堵死，這樣，止?jié){墻便形成。噴射砼時(shí)加入一定量的速凝劑，以滿足施工要求。2、漿液配置。注漿漿液多采用水泥砂漿或水泥-水玻璃雙漿液。水泥砂漿漿液水膠比宜為（0.5：1）～（1：1）；雙漿液配合比為水泥漿：水玻璃（體積比）=1：1。水泥一般采用42.5R以上普通硅酸鹽水泥。3、注漿控制。（1）注漿管路連接好后，先壓水檢查管路是否漏水，待設(shè)備正常后，對(duì)圍巖做壓水實(shí)驗(yàn)，以沖洗巖石裂隙，擴(kuò)大漿液通路，增加漿液擴(kuò)散密實(shí)性，核實(shí)圍巖的滲透性。（2）注漿分兩步完成，當(dāng)?shù)谝淮巫{的漿液充分收縮后，進(jìn)行第二次注漿。注漿由拱腳至拱頂左右對(duì)稱交替進(jìn)行。初壓0.5～1MPa為宜，終壓控制在2MPa，持壓3～5min后停止注漿。（3）注漿結(jié)束后及時(shí)清除管內(nèi)漿液，并用等級(jí)不低于30MPa的水泥砂漿填充，增強(qiáng)管棚的剛度和強(qiáng)度。（4）注漿時(shí)要記錄注漿時(shí)間及注漿量。

三、施工控制要點(diǎn)

（一）鉆孔施工控制要點(diǎn)：1、鉆孔角度誤差控制在0.5°以內(nèi)，平面誤差小于或等于1cm。2、鋼管管節(jié)聯(lián)接絲扣要認(rèn)真檢查，有脫扣裂紋的管節(jié)棄用。3、施鉆時(shí)鉆頭選擇：必須大于棚管外徑1～2cm，以便于頂管。4、施工時(shí)鋼管采用奇偶數(shù)編號(hào)進(jìn)行制作，頂管時(shí)應(yīng)實(shí)行“對(duì)號(hào)入座”。

（二）注漿施工控制要點(diǎn)：1、注漿時(shí)如遇竄漿或跑漿，必須及時(shí)進(jìn)行封堵處理，然后方可注漿。2、注漿時(shí)如發(fā)現(xiàn)泵壓突然升高，先判斷是否堵塞，若堵管則進(jìn)行堵管處理，否則往管道內(nèi)注入清水，待泵壓正常后再繼續(xù)進(jìn)行單液注漿。3、注漿一般采用由下向上、左右交替進(jìn)行。4、注漿時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確掌握漿液配合比，并使?jié){液在管內(nèi)充填密實(shí)。