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支護、隧道洞內(nèi)遇到斷層和破碎斷裂帶強化支護、洞內(nèi)塌方段處理、主洞和支洞交匯處等施工方案中。通過管棚施工，提前對圍巖進行棚護加固。主要介紹寒冷地區(qū)公路隧道管棚施工中環(huán)境溫度對混凝土強度、鋼管抗彎抗剪強度的影響，根據(jù)具體工程特點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；施工技術(shù)與應(yīng)用

1 管棚法支護種類和技術(shù)原理

1.1 管棚通常可以劃分為套拱管棚和超前支護管棚兩種

隧道洞口進洞前，考慮圍巖受力穩(wěn)定性差時優(yōu)先考慮增加套拱管棚。管棚長度的選擇設(shè)計基礎(chǔ)是圍巖類別。

隧道掘進施工時，圍巖等級不同采用的超前支護方法也不一樣。通常情況Ⅰ-Ⅱ類圍巖支護等級比較低，很多段落不需要支護；Ⅳ-Ⅴ類圍巖由于巖體破碎，整體性弱，支護考慮管棚支護形式。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施工。

1.2 工程技術(shù)原理

隧道管棚支護是指在施工過程城中，對開挖工作面(掌子面)前方圍巖進行預(yù)加固的支護措施。

2 施工工序及操作要點

2.1 隧道管棚支護總體施工工藝

隧道管棚支護總體施工工藝，見圖1。

圖1 管棚支護施工工藝框圖

2.2 管棚支護施工要點

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

(2)為了保證管棚施工質(zhì)量，嚴格控制成孔質(zhì)量和角度。適當選取2～3個孔作為試驗孔，找出地層特點，并進行注漿和砂漿充填試驗，校驗相關(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，壓力達到2.0MPa時注漿結(jié)束。雙液注漿按照先單后雙、先稀后濃的原則進行。

不久前，美國能源部能源效率與可再生能源辦公室決定投入1450萬美元研究經(jīng)費，聚焦地?zé)徙@井技術(shù)，促進地?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)，目的是填滿鋼管內(nèi)部空間以增強管棚剛度和強度。

(7)對于非注漿管棚，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)控量測數(shù)據(jù)及超前地質(zhì)預(yù)報，確定隧道開挖超前支護形式，確定超前支護方式?jīng)Q定是安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。

(2)圍巖等級差的地段必須堅持先支護施工(加強支護)。圍巖等級高地段掘進施工，及時初噴混凝土封閉巖面，減少巖層氧化皸裂。

(3)管棚支護所用鋼管等材料規(guī)格、型號、尺寸等符合設(shè)計計規(guī)范要求。

(4)布設(shè)范圍、間距、角度、深度及數(shù)量滿足設(shè)計要求。

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

3.2 質(zhì)量檢查控制標準

管棚支護施工質(zhì)量控制標準

4 安全措施及環(huán)境保護

(1)施工前認真檢查和處理作業(yè)區(qū)段的危石，施工機具應(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，并做好詳細的施工記錄。

(3)管棚鋼管注漿時，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)認真實施標準化作業(yè)，嚴格按安全操作規(guī)程進行施工，嚴肅勞動紀律，杜絕違章指揮與違章操作，保證防護設(shè)施的投入，使安全生產(chǎn)建立在管理科學(xué)、技術(shù)先進、防護可靠的基礎(chǔ)上。

(5)對全體參加施工人員進行安全培訓(xùn)，使其熟悉每個工作環(huán)節(jié)的安全操作要點及注意事項。

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

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

5 結(jié)束語

對于寒冷地區(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施工工藝，提前發(fā)揮超前支護作用，可以有效提高施工安全性和隧道穩(wěn)定性。管棚超前支護施工，降低塌方幾率，減少地表沉降。

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

[2] 中華人民共和國交通運輸部. 公路工程質(zhì)量檢驗評定標準(JTG F80/1-2004)[S].

U455

C

1008-3383(2017)08-0176-01

2016-11-06

李梓豐(1972-)，男，高級工程師，研究方向：隧道施工技術(shù)。