強風(fēng)化砂板巖隧洞管棚施工技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要 本文針對覆蓋層薄，圍巖穩(wěn)定性差，破碎帶松散帶發(fā)育的Ⅳ、Ⅴ類圍巖為主的軟弱地層條件下的地下洞室工程進洞難問題，采用設(shè)置混凝土導(dǎo)向墻及導(dǎo)向管的管棚施工工藝，降低了施工難度，保證了施工安全和質(zhì)量，加快了施工進度，節(jié)約了施工成本，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，并通過工程實踐，效果良好，其關(guān)鍵技術(shù)通過中國電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會專家評審，屬于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

關(guān)鍵詞 強風(fēng)化巖；隧洞；管棚施工技術(shù)

1 研究背景

對于覆蓋層薄，圍巖穩(wěn)定性差，破碎帶松散帶發(fā)育的Ⅳ、Ⅴ類圍巖為主的軟弱地層條件下的地下洞室工程在進洞處理時，較為普遍的采用管棚施工技術(shù)，在施工過程中由于受地質(zhì)條件限制，輔助準備工作時間長、工效低，進度緩慢，導(dǎo)致施工成本加大，而且質(zhì)量、安全問題不能得到有效的保證[1]。

以云南省苗尾水電站灌溉取水交通洞進口開挖支護工程為研究背景，開展技術(shù)研究，采用設(shè)置混凝土導(dǎo)向墻及導(dǎo)向管的管棚施工工藝， 降低了施工難度，保證了施工安全和質(zhì)量，加快了施工進度，節(jié)約了施工成本，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。該關(guān)鍵技術(shù)通過中國電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會專家評審，屬于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2 技術(shù)創(chuàng)新

⑴洞臉邊坡巖體軟弱破碎，在洞口管棚施工部位設(shè)置混凝土導(dǎo)向墻，改善進洞條件，確保了施工安全。

⑵在破碎巖體中未灌漿前設(shè)置導(dǎo)向管，鉆機就位后可直接進入較完整的巖體中進行造孔，可以大大降低造孔時因調(diào)整鉆機鉆桿方位角的時間，高效精確，提高了造孔的成孔率 。

⑶設(shè)置的導(dǎo)向管與管棚之間形成的間隙可采用錨固劑或麻絲封堵，簡單有效。

3 技術(shù)原理

隧洞進洞段采用大管棚超前固結(jié)灌漿措施，在洞口注漿管棚區(qū)域增設(shè)導(dǎo)向墻，導(dǎo)向墻內(nèi)設(shè)置導(dǎo)向管，有效解決在軟弱破碎地層造孔時的塌孔問題，加快鉆機就位，避免灌漿封孔不徹底的問題，可快速、優(yōu)質(zhì)、安全的形成洞臉，為后續(xù)洞室的順利開挖支護創(chuàng)造有利條件[2]。

4 工序流程及操作要點

4.1 施工工序流程

施工準備→導(dǎo)向鋼架施工→導(dǎo)向墻澆筑→鉆孔平臺搭設(shè)與鉆機就位→鉆孔→管棚鋼管的制作與安裝→管棚注漿→封孔。

4.2 操作要點

進洞口兩側(cè)邊坡支護完成后，洞口頂拱120°范圍的開口輪廓外0.5m處布置一排注漿管棚、1.0m處布置一排鎖口錨筋束。

⑴導(dǎo)向鋼架施工

管棚施工前，在管棚設(shè)計位置安放至少三榀用工字鋼組拼的管棚導(dǎo)向拱架，導(dǎo)向拱架頂部設(shè)置導(dǎo)向管。要做到導(dǎo)向拱架底腳堅實、導(dǎo)向管位置準確。

⑵導(dǎo)向墻澆筑

導(dǎo)向墻混凝土澆筑前，導(dǎo)向管管口采用塑料布進行封堵，防止混凝土進入導(dǎo)向管。按照圖紙澆筑尺寸進行立模澆筑，混凝土標號要求不低于C20。

⑶鉆孔平臺搭設(shè)與鉆機就位

鉆機平臺支撐于穩(wěn)固的地基上，采用鋼管腳手架搭設(shè)，一次性搭好，鉆孔由1～2臺鉆機由高孔位向低孔位進行。

鉆孔前精確定位、編號。鉆進時產(chǎn)生坍孔、卡鉆時，需補注漿后再鉆進。鉆機開鉆時，應(yīng)低速低壓，待成孔10m后可根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速及風(fēng)壓。鉆進過程中經(jīng)常用測斜儀測定其位置，確保動力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進。及時對孔口巖屑進行地質(zhì)判斷、描述，作為洞身開挖時的地質(zhì)預(yù)測預(yù)報參考資料。

⑷鋼花管的制作與安裝

鋼花管采用φ102mm、δ=8mm的熱軋無縫鋼管加工而成。棚管頂進采用裝載機和管棚機鉆進相結(jié)合的工藝。管棚安裝后，管口用麻絲和錨固劑封堵鋼管與孔壁間空隙，連接壓漿管及三通接頭。

⑸注漿

管棚注漿前，向開挖工作面、拱圈及孔口管周圍巖面噴射5～10cm厚的混凝土形成止水墻，注漿時按照“由低到高、先兩側(cè)后中間、先單后雙”的原則進行施灌，注漿壓力為0.5～1.0MPa。單孔注漿結(jié)束后，及時關(guān)閉孔口閘閥，以免漿液流出；施工中設(shè)專人觀察洞臉巖層變化情況，若有異常變化，及時通知停機，等采取處理措施后，再恢復(fù)施工。

5 小結(jié)

⑴本項技術(shù)在云南苗尾水電站灌溉取水交通洞進口開挖支護施工中應(yīng)用，通過對傳統(tǒng)管棚施工工藝改進，采用優(yōu)化施工工藝，解決了埋深淺、砂板巖等軟弱、破碎地質(zhì)條件下地下洞室進洞難的問題，確保股洞口圍巖穩(wěn)定，進洞安全，為后期隧洞施工提供了安全保障，應(yīng)用效果良好。

⑵本技術(shù)施工工序簡單化，避免了在軟弱、破碎巖層條件下成孔難、造孔方位角難控制的問題，提高了設(shè)備使用效率，保證了施工安全和質(zhì)量，加快了施工進度，節(jié)約了施工成本。

⑶通過設(shè)置導(dǎo)向管，解決了管棚與松散巖壁之間封堵難的問題，消除了灌漿過程中跑漿、漏漿問題。使得傳統(tǒng)管棚施工技術(shù)的施工復(fù)雜性得到有效改善，為以后類似地下洞室工程施工提供了可靠的技術(shù)支撐和手段，具有明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益

參考文獻

[1]陳長金.管棚超前支護在牛欄江滇池補充工程隧洞中的應(yīng)用[J].甘肅水利水電技術(shù)，2010，46（2）：59-60.

[2]闕慶珍.密實砂卵石地層中超前小導(dǎo)管施工技術(shù)研究[J].山西建筑，2010，36（3）：329-330.

作者簡介

邸書茵，女，工程師，中國葛洲壩集團第六工程有限公司，云南昆明。