淺埋隧道進出口管棚施工技術

摘要：六田隧道進口覆蓋層較薄，地質條件較差，采用常規方法施工易發生塌方。為保證隧道開挖的順利進行，對隧道進口段采用管棚預支護，減少了超挖量、提高了洞身整體性，提前控制了圍巖的穩定性，降低了開挖掘進塌方風險。該技術有效提升了隧道洞挖安全性，可為隧道施工提供參考。

關鍵詞：淺埋隧道; 管棚施工; 六田隧道

中圖法分類號：U455 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.S1.010

文章編號：1006 - 0081（2022）S1 - 0032 - 03

1 工程概況

六田隧道進口段覆蓋層主要分布厚6.5～8.3 m的全風化花崗巖，土層結構差，為Ⅴ類圍巖。該段覆蓋層較薄、地質條件較差，主要采用管棚+預注漿超前支護，徑向錨桿穩固圍巖、小導管鎖腳、鋼拱架+鋼筋網片和噴混凝土初期支護等措施，按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測、速反饋、控沉陷”的原則進行三臺階法施工。

2 施工地質情況

隧道進口洞身巖體為早白堊紀燕山期中、粗-中粒斑狀黑云母花崗巖。隧道區內地下水主要為第四系覆蓋層中的孔隙水、基巖裂隙水兩類。孔隙水賦存于場地內的第四系土層孔隙中，殘坡積土層厚度不大，富水性差、水量貧乏，補給來源主要為大氣降雨，由高往低向基巖裂隙密集發育帶及自然地形較低的沖溝排泄。基巖裂隙水賦存于下伏基巖裂隙中，補給來源主要為大氣降水和孔隙水[1]。

3 管棚施工工藝

管棚采用空氣潛孔錘鉆孔、頂進法入管的施工方法，洞口上半斷面開挖完成后及時施作導向墻，在導向孔口埋設套管;確保管棚鉆孔精度，避免管棚侵入隧道開挖線內、遠離開挖線或者相鄰管交于一處，使管棚管距、傾角及鋼管施工誤差達到設計要求。

管棚施工一般工序為：管棚套拱和導向孔口管施工→鉆孔→掃孔→下管→在鋼管內安放鋼筋籠→注漿。

3.1 管棚套拱和導向孔口管施工

管棚施工前，首先進行管棚套拱和導向孔口管施工。根據地質情況，采用的管棚長24 m，套拱長2.0 m，套拱內埋設四榀I18型鋼拱架，間距0.6 m。導向孔口管采用Φ127 mm無縫鋼管，每根長2.0 m，外傾角為1°（誤差在±0.5°以內）。孔口管的外傾角度與管棚的外傾角度一致。鋼拱架和導向孔口管外部澆注C25混凝土。管棚立面布置如圖1所示。

施工時，首先按照設計邊仰坡的坡比自上而下采用挖掘機分層開挖，按照“少刷坡、少擾動、強支護”的原則一次開挖到位，在明暗交界里程外預留3～5 m核心土做施工平臺。其次加工支撐護拱混凝土的拱架和模板。套拱在明洞外輪廓線以外，緊貼掌子面施做;套拱內埋設四榀I18號工字鋼制作而成的鋼拱架作為橫架，與管棚孔口管焊成整體，支撐穩固后，內外模采用木模安裝，管棚棚套必須與圍巖面緊密結合在一起，以免注漿時跑漿。最后進行套拱混凝土的施工，待套拱混凝土強度達到設計強度的85%后，開始管棚的施工。

大管棚套拱的導向孔口管間距須與大管棚中Φ108 mm的間距保持一致，且管棚棚套中Φ127 mm孔口管的外插角度須與大管棚的外插角度一致。管棚棚套的長度為2.0 m。

3.2 鉆 孔

采用空氣潛孔錘，并可用PG115型管棚鉆機進行鉆孔。鉆孔前，先噴一層素混凝土封閉掌子面，防止管棚漿液漏漿和掌子面坍塌。鉆孔由中間向兩邊依次進行，鉆孔外傾角1°（誤差在±0.5°以內），鉆機立軸方向必須準確控制，以防止管棚侵入隧道開挖線內、遠離開挖線或者相鄰管交于一處;鉆進中應經常采用測斜儀量測鋼管鉆進的偏斜度，如發現偏斜度超過設計要求應及時糾正。鉆孔中遇到砂層易塌孔時，用泥漿或水泥漿護壁;如果成孔困難，應進行根管鉆進。為防止塌孔，鉆孔后應立即頂進鋼管。鉆孔速度應保持勻速，當遇到夾砂層或者泥層時，應控制鉆孔速度，防止夾鉆。

3.3 掃 孔

掃孔時用巖芯管注入高壓空氣吹洗，以清除孔內巖碴并使孔道順通，為下管提供良好條件。掃孔由內向外進行，伸入長度以靠近空口末端為宜。如遇入管困難，應連續多次循環送入巖芯管，直到孔內清掃干凈。

3.4 下 管

管棚使用Φ108 mm×6 mm鋼管，管壁采用梅花型打孔，打孔直徑約為15 mm，孔間距約為25 cm;導管尾部留約2.5 m不打孔段，為止漿段，與套管有效結合。根據JTG F80/1-2017《公路工程質量檢驗評定標準》，為使鋼管接頭錯開，對每個孔管棚鋼管按順序進行編號，且同一斷面內接頭數不大于50%、相鄰鋼管的接頭至少錯開3 m;管棚孔位序號為奇數的第一節管采用6 m長鋼管，孔位序號為偶數的第一節管采用3 m長鋼管，之后每節均采用6 m長鋼管，以有效錯開連接接頭。下管時，若孔壁不易坍塌，則采用擊打法將管棚鋼管推送至設計位置;若孔壁容易坍塌，則采用導管緊跟鉆頭同時送進的方法。鋼管入孔后，及時將鋼管與鉆孔壁間縫隙填塞密實：先用麻布條封堵管棚鉆孔空隙，后用環形楔環頂緊，最后用電焊將楔形環焊接在管棚上;在鋼管外露端焊上法蘭盤、止漿閥，并垂直向上接入Φ25 mm、長2 m的無縫鋼管，用做注漿排氣。如鋼管無法頂進，應停止作業，分析原因，根據需要重新掃孔后推送鋼管，直至到達設計位置。根據鉆進速度、灰塵顏色、鉆機壓力等情況可判斷出管棚地段的地質情況，為下一道工序如開挖方式、進度安排及資源配置等提供可靠數據。

3.5 鋼筋籠安放

根據地質情況，如果覆蓋層含有大孤石、無法移動的重型物體，為增加鋼管的承載力，可在管棚鋼管中插入鋼筋籠作為骨架以增加穩定性和安全性。鋼筋籠可采用Φ42 mm鋼管周圍焊接4根Φ20 mm的鋼筋組成。鋼筋籠在鋼筋加工場制作完成后，放入已安置好的管棚鋼管內。如果圍巖條件較好，可不放置鋼筋籠。

3.6 注 漿

施工前做壓漿試驗以確定合格的注漿參數并作為施工根據。該工程管棚長24 m，為使管內漿液飽滿密實，采用從孔口一次注入的方式注漿。要求漿液配料準確、誤差不大于規定值，并且無任何雜物被帶入漿液內;進入注漿機的漿液必須經過篩網過濾，以防止不合格料注入管內。排氣孔有漿液流出時，可進行終壓注漿，直至達到設計注漿壓力或設計注漿量，然后終止并關閉閥門。

4 結 語

在軟弱圍巖及松散地層中，特別是隧道進出口段，管棚+預注漿超前支護不但提高了洞身整體穩定性、一定程度上保證了進洞安全，而且提高了工作效率，節約了工程投資。該研究對淺埋隧道進出口管棚施工技術做了簡要分析，可為隧道施工提供一定參考。建議在今后的施工過程中，不斷探索更為安全可靠的施工工藝和開挖支護方式、不斷提高隧道淺埋段施工水平。

參考文獻：

[1] 中國能源建設集團廣西電力設計研究院有限公司.南寧抽水蓄能電站對外交通銜接道路工程Ⅱ標段（K3+800～K6+100）一階段施工圖設計[R].南寧：中國能源建設集團廣西電力設計研究院有限公司，2020.

（編輯：高小雲）