淺談隧道洞口長管棚施工方法及要點

張林青

摘 要：處于軟弱砂礫地層或軟巖、巖堆、破碎地帶層的隧道，在施工時，為了防止周圍巖層坍塌，以保證掘進與后續(xù)支護工藝安全運作，需采用長管棚施工方法，先行加固松散圍巖體，對隧道進洞開挖起到有效的超前支護。文章結(jié)合烏阿隧道對長管棚施工方法進行了分析與總結(jié)，以期能為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：套拱；長管棚；隧道

中圖分類號：U455.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）03-0167-01

在目前的超前支護方法中，主要有超前錨桿、超前小導(dǎo)管注漿、超前管棚幾種方法。超前錨桿和超前小導(dǎo)管注漿具有施工便捷、技術(shù)易掌握，機械化配套程度要求不高等優(yōu)點，但存在支護長度?。▋H3～5m），錨桿或小導(dǎo)管伸入工作面前端滑動線內(nèi)距離短，開挖循環(huán)進尺受限制的缺陷。一般在淺埋松散地層中循環(huán)進尺多控制在15～17 m；循環(huán)次數(shù)增加，工序交換頻繁，特別是在自穩(wěn)能力極差的圍巖中，錨桿和導(dǎo)管前端仍在滑移面內(nèi)，起不到超前支撐保護的作用，極易造成工作面失穩(wěn)，存在較大的安全隱患，而此時采用長管棚施工可有效控制這些問題。

1 工程概況

阿爾格勒特山隧道為一座上、下行分離的四車道高速公路長隧道，隧道位于新疆維吾爾自治區(qū)和布克賽爾縣境內(nèi)。隧道右線起訖樁號為K189+260～K191+695，全長2 435 m，明洞占20 m，明暗洞分界樁號為K189+280，左線起訖樁號為ZK189+

273～ZK191+672，明洞占20 m，明暗洞分界樁號為K189+293，全長2 399 m。

2 工程地質(zhì)

2.1 地形地貌

阿爾格勒特山隧道位于低山丘陵區(qū)，微地貌為山梁、基巖坡。海拔高程995.12～1 113.54 m，最大相對高差118.42 m。隧道最大埋深約95 m，暗洞最小埋深約6 m。

2.2 地層巖性

阿爾格勒特山隧道基本處于基巖裸露區(qū)，基巖為泥盆系呼吉爾斯特組和朱魯木特組安山巖、安山玢巖等。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

隧道位于阿爾加提隆褶區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造相對復(fù)雜，隧址區(qū)為一短軸背斜軸部，發(fā)育有一系列斷層和褶皺，在隧道擬穿越地段，發(fā)育有一條斷裂。在YK189+285～YK189+500段內(nèi)，發(fā)育有斷裂一條，與洞身呈大角度相交，斷層附近地層為變質(zhì)砂巖，斷層破碎帶充填有綠泥石片巖，且洞口處巖石較為破碎。

3 進洞施工

隧道進口的主要工作項目洞口及明洞段的土石方、洞門、防排水、洞口邊坡防護、大管棚施工。整體施工步驟有：準(zhǔn)備工作、測量放線、洞口明挖、邊仰坡刷坡與支護、洞頂截水溝施工、管棚套拱和大管棚施工。

4 噴錨支護

在長管棚施工前必須先進行洞口刷坡，成型后及時施工永久性邊仰坡支護，即掛網(wǎng)噴砼C25，確保邊坡穩(wěn)定。

5 管棚套拱及洞口段管棚施工

由于隧道洞口地質(zhì)條件差，設(shè)計采用長管棚進行超前支護。

5.1 施工工藝

套拱施工、鉆機就位、測量放樣、鉆機固定、鉆孔、鉆機退出、分節(jié)頂進、焊接管棚鋼管、安放鋼筋籠、管棚鉆機撤出、漿液制備、注漿、效果檢查

5.2 設(shè)置長管棚導(dǎo)向墻——套拱

為保證鉆孔方向以及成洞面穩(wěn)定，先開挖洞口段土石方，并在洞口處留一個作平臺，在明洞襯砌外緣洞口段設(shè)置60 cm厚、2 m長的C25混凝土套拱做為管棚的固定端。套拱內(nèi)設(shè)4榀20 b工字鋼，工字鋼上布設(shè)47個Φ150 mm孔口導(dǎo)向管?？卓诠艿膶?dǎo)向直接影響管棚的質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制安裝。

5.3 長管棚施工方法

管棚為Φ108 mm壁厚6 mm熱軋無縫鋼花管，長32.4 m（有效長度30 m，其中管尾段留2.25 m不鉆孔作為止?jié){段，管頭15 cm做成尖錐狀）。管節(jié)長度4～6 m，管棚設(shè)置于襯砌拱部180 ？觷范圍內(nèi)，環(huán)向間距45 cm，斷面上設(shè)置47根，外插角1 ？觷，鋼管上設(shè)注漿孔，孔徑10～16 mm。

5.3.1 搭設(shè)平臺

搭設(shè)鉆孔操作平臺，引入水電管線，水壓力≥3.5 kg/cm2，安裝鉆孔機接通水管即可開鉆，必須備有若干個異型接頭，管前端安裝環(huán)形鉆頭，一邊鉆孔一邊高壓水將鉆碴沖出。

5.3.2 鉆 孔

鉆孔順序：先從兩側(cè)拱腳開始，先鉆單孔號，后鉆雙孔號，對稱向拱頂鉆孔頂管，使下部注漿體有力地支托其上部鉆進和頂管，既能防止坍孔，又便于頂管。

施鉆時，將減速器升上限位置，把鉆桿旋緊后，開啟氣動馬達，待空載正常后，再慢慢開啟推氣缸，待釬頭置于工作面上，關(guān)閉推進氣缸，再開啟沖擊器，徐徐鉆進，待釬頭鉆進100 mm左右時，再以全風(fēng)門沖擊。在鉆進過程中，視進程速度慢慢開啟或關(guān)閉推進氣缸，使鉆具始終保持一定推進力。

工藝要求：①鉆機就位時用全站儀、掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機桿軸線和導(dǎo)向軸線相吻合；②鉆孔時隨時檢查孔眼的方向與仰角，發(fā)現(xiàn)誤差超限應(yīng)及時糾正，至終孔仍然超限者應(yīng)封孔，原位重鉆；③在鉆孔時，若出現(xiàn)卡鉆、塌孔時應(yīng)注漿后再鉆。鉆孔時，應(yīng)認(rèn)真填好鉆孔記錄，除記錄鉆孔深度、方向角外，還應(yīng)根據(jù)孔出屑或取芯情況記錄不同孔時的圍巖情況，達到超前探測圍巖的目的?？足@完之后應(yīng)進行清孔。

5.3.3 頂 管

①清孔：鉆眼達到設(shè)計長度后，檢查管內(nèi)鉆碴是否沖洗干凈，否則再用較小鉆頭加高壓水在管內(nèi)鉆除余碴；②管件制作：管棚ф108 mm無縫鋼管，分為管尖端、標(biāo)準(zhǔn)段、管頂段。預(yù)制鋼管時，第一根鋼管前端要焊上合金鋼片空心鉆頭，以防管頭頂彎或劈裂，鋼管間聯(lián)接用加工好的管節(jié)聯(lián)接套，預(yù)先焊在每節(jié)鋼管兩端，以便于聯(lián)接；③頂管：頂進鋼管利用電動機啟動液壓馬達，以及挖掘機配合人工作業(yè)。當(dāng)?shù)谝桓摴芡七M孔內(nèi)，孔外剩余30～40 cm時，人工進行接管，嚴(yán)格控制角度，人工持液壓鉗進行鋼管聯(lián)接，使兩節(jié)鋼管在聯(lián)接套處聯(lián)成一體。然后再低速推進鋼管，根據(jù)管棚設(shè)計長度，按同樣方法繼續(xù)接長鋼管。

5.3.4 鋼筋籠安裝

安裝鋼筋籠，鋼筋籠由4根主筋和固定環(huán)組成，主筋型號為HRB335，直徑為20 mm，鋼筋之間每1.5 m間距用5 cm長，φ42 mm壁厚為4.5 mm鋼管連接。

5.3.5 止?jié){墻制作

鋼筋籠安裝完成后準(zhǔn)備注漿。在注漿前，必須進行堵露處理。沿插管周圍噴射15 cm厚C20混凝土一圈，封閉該工作面，形成止?jié){墻。由于施工要求，濕噴法噴射砼時加入一定量的速凝劑，以滿足施工要求。

5.3.6 長管棚注漿

管棚安裝完畢后，開始注漿。利用漿液的滲透作用，將周圍巖體預(yù)先加固，起到超前支護的作用，同時又加強了管棚的強度和剛度。漿液采用水灰比為1？誜1的水泥漿液，如遇地下水較發(fā)育可添加水泥漿液體積5%的水玻璃，水玻璃濃度35 ？觷B■，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗合格注漿參數(shù)。注漿順序原則上由低孔位向高孔位進行。

工藝要求：①注漿前應(yīng)采用噴混凝土加注漿或其它的方式對開挖工作面進行封閉，形成止?jié){墻，防止?jié){液回流影響注漿效果；②注漿的順序原則上由低向高依次進行，有水時從無水孔向有水孔進行，一般采用逐孔注漿；③注漿壓力根據(jù)巖層性質(zhì)、地下水情況和注漿材料的不同而定，一般情況下注漿初始壓力取0.5～1.0 MPa，注漿終壓取1.0～2.0 MPa；④注漿方式：在管棚口直接注漿，注漿管深入管棚內(nèi)0.2～0.5 m；⑤以單孔設(shè)計注漿量和注漿壓力作為注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，其中應(yīng)以單孔注漿量控制為主，注漿壓力控制為輔，注漿到φ108 mm無縫鋼管（壁厚6 mm）與導(dǎo)向管之間的空隙連續(xù)流出水泥漿為止；注漿時要注意對地表以及四周進行觀察，如壓力一直不上升，應(yīng)采取間隙注漿方法，以控制注漿范圍。

6 結(jié) 語

長管棚施工法是隧道工程建設(shè)中一項十分重要的工序，掌握其施工方法可有效控制洞口圍巖坍塌。本文結(jié)合工程實例對長管棚施工方法進行了分析總結(jié)，希望能對工程建設(shè)者有一定的作用。

參考文獻：

[1] 林希鶴，盧清國，馬艷春.超前管棚支護在隧道工程中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2006，（8）.