寒冷地區(qū)公路隧道管棚施工技術(shù)與應(yīng)用

李梓豐

(龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

寒冷地區(qū)公路隧道管棚施工技術(shù)與應(yīng)用

李梓豐

(龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

公路隧道管棚主要用在隧道洞口加強(qiáng)支護(hù)、隧道洞內(nèi)遇到斷層和破碎斷裂帶強(qiáng)化支護(hù)、洞內(nèi)塌方段處理、主洞和支洞交匯處等施工方案中。通過(guò)管棚施工，提前對(duì)圍巖進(jìn)行棚護(hù)加固。主要介紹寒冷地區(qū)公路隧道管棚施工中環(huán)境溫度對(duì)混凝土強(qiáng)度、鋼管抗彎抗剪強(qiáng)度的影響，根據(jù)具體工程特點(diǎn)合理制定施工方案和應(yīng)用合理技術(shù)，可以有效杜絕安全隱患確保安全生產(chǎn)。

寒冷地區(qū)；公路隧道；管棚支護(hù)；施工技術(shù)與應(yīng)用

1 管棚法支護(hù)種類(lèi)和技術(shù)原理

1.1 管棚通常可以劃分為套拱管棚和超前支護(hù)管棚兩種

隧道洞口進(jìn)洞前，考慮圍巖受力穩(wěn)定性差時(shí)優(yōu)先考慮增加套拱管棚。管棚長(zhǎng)度的選擇設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是圍巖類(lèi)別。

隧道掘進(jìn)施工時(shí)，圍巖等級(jí)不同采用的超前支護(hù)方法也不一樣。通常情況Ⅰ-Ⅱ類(lèi)圍巖支護(hù)等級(jí)比較低，很多段落不需要支護(hù)；Ⅳ-Ⅴ類(lèi)圍巖由于巖體破碎，整體性弱，支護(hù)考慮管棚支護(hù)形式。隧道內(nèi)圍巖破碎帶、塌方段、涌砂層等不良地質(zhì)段需要選用管棚支護(hù)施工。

1.2 工程技術(shù)原理

隧道管棚支護(hù)是指在施工過(guò)程城中，對(duì)開(kāi)挖工作面(掌子面)前方圍巖進(jìn)行預(yù)加固的支護(hù)措施。

2 施工工序及操作要點(diǎn)

2.1 隧道管棚支護(hù)總體施工工藝

隧道管棚支護(hù)總體施工工藝，見(jiàn)圖1。

圖1 管棚支護(hù)施工工藝框圖

2.2 管棚支護(hù)施工要點(diǎn)

(1)管棚支護(hù)施工有鉆孔作業(yè)和注漿作業(yè)內(nèi)容，所以需要搭建穩(wěn)固的工作平臺(tái)。

(2)為了保證管棚施工質(zhì)量，嚴(yán)格控制成孔質(zhì)量和角度。適當(dāng)選取2～3個(gè)孔作為試驗(yàn)孔，找出地層特點(diǎn)，并進(jìn)行注漿和砂漿充填試驗(yàn)，校驗(yàn)相關(guān)參數(shù)。

(3)鉆孔后立即清孔并安裝鋼管，鋼管在安裝之前需要加工。鋼管頭需要做成錐形，靠近錐形管端1.5～3.0 m范圍內(nèi)適當(dāng)在管壁上鉆孔，孔直徑大約在10～20 mm。

(4)管棚鋼管安裝結(jié)束，外漏端需要封閉并焊接注漿管接頭。鋼管與套拱預(yù)留孔口管縫隙需要封堵嚴(yán)密。

(5)管棚通常情況下采用循環(huán)注漿，注漿量參照壓力控制，壓力達(dá)到2.0MPa時(shí)注漿結(jié)束。雙液注漿按照先單后雙、先稀后濃的原則進(jìn)行。

不久前，美國(guó)能源部能源效率與可再生能源辦公室決定投入1450萬(wàn)美元研究經(jīng)費(fèi)，聚焦地?zé)徙@井技術(shù)，促進(jìn)地?zé)崮茉醇夹g(shù)創(chuàng)新，加快地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

(6)待注漿液初凝后，需要向管棚內(nèi)部填充水泥砂漿(濃度需要稍大一些)，目的是填滿(mǎn)鋼管內(nèi)部空間以增強(qiáng)管棚剛度和強(qiáng)度。

(7)對(duì)于非注漿管棚，直接用水泥砂漿填充。

3 施工質(zhì)量控制

3.1 質(zhì)量保證措施

(1)收集圍巖監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，確定隧道開(kāi)挖超前支護(hù)形式，確定超前支護(hù)方式?jīng)Q定是安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。

(2)圍巖等級(jí)差的地段必須堅(jiān)持先支護(hù)施工(加強(qiáng)支護(hù))。圍巖等級(jí)高地段掘進(jìn)施工，及時(shí)初噴混凝土封閉巖面，減少巖層氧化皸裂。

(3)管棚支護(hù)所用鋼管等材料規(guī)格、型號(hào)、尺寸等符合設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范要求。

(4)布設(shè)范圍、間距、角度、深度及數(shù)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

(5)注漿錨固材料質(zhì)量、配合比符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，注漿加固效果滿(mǎn)足開(kāi)挖要求。

3.2 質(zhì)量檢查控制標(biāo)準(zhǔn)

管棚支護(hù)施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

4 安全措施及環(huán)境保護(hù)

(1)施工前認(rèn)真檢查和處理作業(yè)區(qū)段的危石，施工機(jī)具應(yīng)布置在安全地帶。

(2)施工期間需不間斷觀察地形、地貌的變化以及地下水的變異情況，預(yù)防突事故的發(fā)生，并做好詳細(xì)的施工記錄。

(3)管棚鋼管注漿時(shí)，注漿罐內(nèi)應(yīng)該保留一定數(shù)量漿液，避免系統(tǒng)放空，砂漿噴出傷人。

(4)認(rèn)真實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，嚴(yán)格按安全操作規(guī)程進(jìn)行施工，嚴(yán)肅勞動(dòng)紀(jì)律，杜絕違章指揮與違章操作，保證防護(hù)設(shè)施的投入，使安全生產(chǎn)建立在管理科學(xué)、技術(shù)先進(jìn)、防護(hù)可靠的基礎(chǔ)上。

(5)對(duì)全體參加施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，使其熟悉每個(gè)工作環(huán)節(jié)的安全操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

(6)施工中剩余少量的混凝土不得隨地丟棄，生產(chǎn)中的廢棄物及時(shí)處理，運(yùn)到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)指定的地點(diǎn)棄置。

(7)施工時(shí)洞內(nèi)要通風(fēng)，灑水防塵。清洗機(jī)械排出的污水要有排放措施，不得隨意流淌。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于寒冷地區(qū)公路隧道軟弱破碎圍巖地段、淺埋地段優(yōu)先選擇采用管棚支護(hù)施工工藝，提前發(fā)揮超前支護(hù)作用，可以有效提高施工安全性和隧道穩(wěn)定性。管棚超前支護(hù)施工，降低塌方幾率，減少地表沉降。

[1] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部. 公路隧道施工技術(shù)規(guī)范(JTG F60-2009)[S].

[2] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部. 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTG F80/1-2004)[S].

U455

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1008-3383(2017)08-0176-01

2016-11-06

李梓豐(1972-)，男，高級(jí)工程師，研究方向：隧道施工技術(shù)。