古留隧道管棚施工技術(shù)

摘 要：隧道超前支護(hù)的方法有很多，其中超前管棚在軟弱圍巖隧道施工中能起到非常重要的作用。本文針對田德鐵路古留隧道出口段開挖過程中通過巖溶洼地時，在遭遇突泥突水及掌子面嚴(yán)重塌方情況下，采取管棚進(jìn)行超前支護(hù)后，順利通過軟弱圍巖地段，保證了施工安全及工期要求。

關(guān)鍵詞：隧道;管棚;施工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.108

1 工程簡介

田東至德保鐵路谷留隧道，中心里程為DK50+308，隧道全長1632m。其中DK49+500～DK49+968.94段位于線路曲線上，其余地段位于直線上。全隧Ⅱ級圍巖965m，占59.1%，Ⅲ級圍巖415m，占25.4%，Ⅳ級圍巖200m，Ⅴ級圍巖52m。Ⅱ、Ⅲ級圍巖采用全斷面開挖，Ⅳ級圍巖采用短臺階法開挖，Ⅴ級圍巖段為充填溶洞地段，設(shè)計處理方案為根據(jù)施工具體情況，采用大管棚通過或其它施工方案。

該隧道位于中低山峰叢洼地區(qū)，地勢起伏較大，山峰間溶蝕洼地零星分布，地形陡峻隧道進(jìn)出口處植被稀疏，基巖裸露。隧道最大埋深167m，洞頂及兩側(cè)溶蝕洼地發(fā)育，在洞頂及兩側(cè)可見溶芽、溶隙等。地下水的補給來源主要受大氣降水，其徑流條件受地形、巖溶發(fā)育程度與巖溶管道類型的控制，DK50+500～DK50+700強(qiáng)富水段，隧道穿越封閉地區(qū)，暴雨后對隧道危害極大。隧道洞身底部分布一條直徑為3～5m的暗河，與線路在DK50+490位置呈40°的角度相交，暗河在線路位置走向為N60°E。暗河進(jìn)口在巴屯，高程約為495m，出口在隴部，高程約為488m。暗河在線路處頂板厚度約為20m。

隧道在施工過程中，出口段在開挖至DK50+795里程時，地質(zhì)情況出現(xiàn)極破碎巖塊夾充填性軟質(zhì)泥土，掌子面出現(xiàn)大塌方，無法正常掘進(jìn)。根據(jù)業(yè)主設(shè)計、監(jiān)理及施工單位現(xiàn)場辦公給出的處理方案為：在該地段拱部采用φ89管棚進(jìn)行超前支護(hù)，然后采用超短臺階開挖掘進(jìn)，并結(jié)合型鋼鋼架加強(qiáng)初期支護(hù)。

2 管棚施工技術(shù)

2.1 管棚設(shè)計參數(shù)

對已開挖的DK50+795～DK50+810段回填至上半臺階作成大管棚工作臺。

管棚設(shè)計全長40.0m，按單循環(huán)長22.0m施作一個管棚，共設(shè)2個循環(huán)，里程分別為DK50+790～DK50+770、DK50+790～DK50+770，2循環(huán)間的搭接長度為4.0m。管棚采用I16工字鋼鋼架配合固定，鋼架間距采用0.50m。

管棚鋼管采用φ89mm熱軋無縫鋼管，壁厚5mm，每節(jié)長度分別為3.0m、6.0m。管棚環(huán)向間距為50cm。外插角0°42′00″。為了加強(qiáng)超前支護(hù)效果，在管棚鋼管加工過程中，鉆出直徑為15mm的注漿孔，注漿孔的距離為25cm，各孔間呈三角形布置，每一環(huán)鉆2個孔，在鋼管端部100cm之內(nèi)不鉆孔，該段作為注漿時的止?jié){段。

在掌子面前端施作套拱，套拱采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在混凝土的套拱內(nèi)埋設(shè)4榀I16型工字鋼架，工字鋼架與φ89×5mm 管棚孔口套管焊成整體。

2.2 測量定位

（1）根據(jù)線路中心線控制點坐標(biāo)，利用全站儀放出洞口里程中心樁并抄出樁頂標(biāo)高。（2）利用洞口里程中心樁，根據(jù)隧道設(shè)計圖給出的輪廓線與中心線的關(guān)系，利用全站儀放出隧道左、右洞室洞口處的隧道軸線中心樁，并抄出樁頂標(biāo)高。（3）根據(jù)隧道軸線中心樁，利用全站儀及水平儀根據(jù)隧道設(shè)計尺寸，放出管棚輪廓線，然后根據(jù)設(shè)計間距逐個定出管棚中心位置。（4）放樣完畢后向監(jiān)理工程師報驗，批復(fù)才能后按定位樁施工;并在施工過程隨時檢查其中線水平偏位情況，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。

2.3 鉆孔及安放管棚

（1）為了保證鋼管順利安放，鉆孔孔徑采用φ108mm。（2）鉆孔過程中，由于圍巖破碎，易發(fā)生塌孔現(xiàn)象，因此，在鉆孔前必須采用優(yōu)質(zhì)粘土造漿，并根據(jù)孔內(nèi)地質(zhì)情況，采用合適的泥漿濃度。（3）遇特殊情況，鉆孔泥漿也不足以保證鉆孔順利進(jìn)行時，則采用管棚鋼棚跟進(jìn)的方法，也就是將φ108mm鉆頭焊接在φ89mm的鋼管上，用鋼管作為鉆桿，鉆到設(shè)計深度后，不需將鉆頭及鋼管拔出，而將其直接作為管棚使用。（4）鉆孔接近至設(shè)計深度后，提前報監(jiān)理工程師現(xiàn)現(xiàn)場做好檢驗準(zhǔn)備工作，一到設(shè)計深度后，立即進(jìn)行清孔檢驗。（5）孔位檢驗后，應(yīng)即進(jìn)行管棚鋼管安放，其時間間隔盡量不超過20min，以保證孔內(nèi)不塌方。（6）為了保證鋼管接長同一截面的接頭不大于50%，所有孔的第一節(jié)鋼管采用配管，從左至右，奇數(shù)孔首節(jié)鋼管長采用1.5m，偶數(shù)孔首節(jié)鋼管長采用3.0m。之后，各孔的鋼管均采用相同的3.0m（或6.0m）管。（7）鋼管安放后，及時將施作止?jié){段。止?jié){段采用硬質(zhì)橡膠圈箍套住長管棚，橡膠管箍外徑與鉆孔相同，隨長管棚一起打進(jìn)孔內(nèi)。鋼管橡膠圈加工見圖1。

2.4 注漿施工

（1）漿液采用水泥砂漿按1：2的比例配制。注漿前先檢查管路和機(jī)械狀況，確認(rèn)正常后做壓漿試壓。（2）為了保證管棚鋼管剛度，在注漿前，鋼管內(nèi)需放入鋼筋骨架，骨架采用3根φ12mm的螺紋鋼組成。（3）注漿采用注漿壓力及注漿量的雙控制指標(biāo)。當(dāng)注漿壓力達(dá)到3.0Mpa時，不管注入的漿量有多少，只需保持該壓力3min，便可停止注漿?；蛘?，單孔注漿量達(dá)到5.0m3時，即使注漿表壓力沒有達(dá)到3.0Mpa，也立即停止注漿。（4）注漿過程應(yīng)有監(jiān)理工程師在場，每注完一孔，及時封堵管孔，并由現(xiàn)場監(jiān)理確認(rèn)注漿量及注漿情況。

（5）為了檢驗注漿效果，在注漿24h后，可采用超聲波進(jìn)行檢測。對于有疑問的管孔注漿情況，可采用鉆孔取芯的方法進(jìn)行驗證。

3 結(jié)語

采用管棚進(jìn)行超前支護(hù)后，古留隧道在開挖過程中沒有再遇到塌方現(xiàn)象發(fā)生。在進(jìn)行兩環(huán)管棚共40m的管棚施工，加上開挖及支護(hù)的總時間，也沒有超過兩個月。保證了合同約定的工期目標(biāo)，同時也保證了開挖過程的安全及質(zhì)量要求。所以，在古留隧道的特殊地段采用管棚進(jìn)行超前支護(hù)的施工方案，是正確的選擇，是完全切實可行的，在同類工程中具有一定的借鑒意義。

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作者簡介：劉祖軍（1977-），男，廣西全州人，本科，工程師，教師，主要研究方向：交通土建工程。