軟弱圍巖管棚支護(hù)施工工藝

薛冰

（中鐵十一局集團(tuán)有限公司第一工程有限公司）

管棚支護(hù)是利用已開(kāi)挖架設(shè)好的鋼拱架為支點(diǎn)，向掌子面地層打入若干鋼管，形成鋼棚架，對(duì)地層進(jìn)行超前支護(hù)和加固的一種措施。管棚鋼架支護(hù)為初期支護(hù)的一部分。對(duì)于開(kāi)挖后自穩(wěn)時(shí)間很短或不能自穩(wěn)的地層，如斷層帶、巖土堆積體、坍方體等，采用管棚超前支護(hù)，是防止隨挖隨坍有效的施工措施。

為保證管棚支護(hù)施工質(zhì)量和施工安全，特制定本施工工藝，科學(xué)組織施工。

1 施工準(zhǔn)備

收集分析地質(zhì)勘探提供的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)資料，必要時(shí)需要進(jìn)一步補(bǔ)充施工地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上編制施工組織設(shè)計(jì)，根據(jù)施工組織要求備足材料和施工機(jī)械設(shè)備。施工前進(jìn)行中線、水平測(cè)量中線施工控制點(diǎn)在直線地段每10m設(shè)1個(gè)，曲線段每5m設(shè)1個(gè)，設(shè)于拱頂處，水平施工控制點(diǎn)每10m設(shè)1個(gè)，布設(shè)在拱腳以上1m處。檢查已開(kāi)挖斷面的中線、水平線及開(kāi)挖輪廓線是否符合設(shè)計(jì)要求。

1.1 施工順序

洞口段開(kāi)挖及防護(hù)→測(cè)量定位→混凝土套拱施作→搭設(shè)平臺(tái)→安裝鉆機(jī)→鉆孔(加工管棚鋼管)→管棚插入及孔口處理→注漿→導(dǎo)坑開(kāi)挖支護(hù)。

1.2 施工具體項(xiàng)目

1.2.1 洞口段開(kāi)挖及防護(hù)。洞口邊、仰坡開(kāi)挖至設(shè)計(jì)坡率后，施作小導(dǎo)管及注漿，再掛網(wǎng)噴射混凝土，進(jìn)行坡面及地表的深層防護(hù)。為便于鉆機(jī)鉆孔，注漿作業(yè)，應(yīng)在作套拱前；洞口土石方開(kāi)挖應(yīng)分臺(tái)階進(jìn)行，上臺(tái)階高度在起拱線附近作為管棚施作平臺(tái)，平臺(tái)高度(指鉆孔軸心至鉆機(jī)底座距離，應(yīng)考慮鉆機(jī)升降能力。)、長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)鉆孔設(shè)備和管棚鋼管最長(zhǎng)節(jié)長(zhǎng)度確定，在施作套拱范圍，挖機(jī)挖至一定標(biāo)高后由人工修整為設(shè)計(jì)要求的形狀作為套拱底模平臺(tái)。

12.3開(kāi)挖要注意不超挖不欠挖，必須做好測(cè)量挖，嚴(yán)格掌握按設(shè)計(jì)斷面尺寸進(jìn)行開(kāi)挖，保證鋼架支撐的正確位置，減少由于超挖增加的噴射混凝土數(shù)量。下半斷面開(kāi)挖，應(yīng)左右錯(cuò)開(kāi)短進(jìn)尺，單邊每次開(kāi)挖長(zhǎng)度1.0～3.0m。為防止初期支護(hù)有過(guò)大的變形，必須及時(shí)打仰拱封閉成環(huán)。從掌子面開(kāi)挖到打仰拱各工序間盡量縮短距離，縮短施工時(shí)間，仰拱施工要緊跟拱墻襯砌。仰拱開(kāi)挖長(zhǎng)度，一般為3～4m，根據(jù)地質(zhì)和初期支護(hù)變形情況而定。對(duì)拱墻初期支護(hù)的變形情況要隨時(shí)監(jiān)測(cè)，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取措施。

1.2.2 混凝土套拱施作。采用C30混凝土套拱做長(zhǎng)管棚導(dǎo)向墻，混凝土套拱厚1.0m、長(zhǎng)3.0m，套拱內(nèi)埋設(shè)四榀I20b工字鋼拱架，導(dǎo)向管采用Ф108mm×4.5mm無(wú)縫鋼管，工字鋼和導(dǎo)向管焊成整體，并用“∏”型Ф16鋼筋固定，確保導(dǎo)向管穩(wěn)定，方向準(zhǔn)確?；炷撂坠笆┳骱煤笈c其相臨面進(jìn)行噴混凝土封閉，保證注漿時(shí)不跑漿。

1.2.3 鉆孔。搭建施工平臺(tái)，安裝鉆機(jī)，鉆機(jī)平臺(tái)由上而下，由中間至兩邊，根據(jù)孔位依次搭好，要求鉆機(jī)平臺(tái)搭建牢固，利于安裝固定鉆機(jī)；開(kāi)孔時(shí)，要低速低壓，等成孔數(shù)米后，再加速加壓，鉆孔測(cè)斜用經(jīng)緯儀測(cè)斜法，成孔一半時(shí)側(cè)斜。鉆孔側(cè)斜測(cè)定方法是先抽出鉆桿鉆頭，然后把專門制作的光源插入管內(nèi)，送到測(cè)定位置，使用安裝在鉆機(jī)口的方向十字絲，使兩個(gè)十字絲重合再看光源，測(cè)定其偏差值。二是采用全站儀測(cè)定，其方法是用全站儀從孔口直接看光源，根據(jù)光源在孔內(nèi)位置及孔徑大小大致制定偏斜情況。

1.2.4 管棚插入及孔口處理。超前管棚管徑可選用φ32～φ40mm鋼管，一般選用φ32mm鋼管，特殊地質(zhì)條件可選用φ80mm鋼管。管棚鋼管長(zhǎng)度（L）一般采用3.5～4.0m，特殊地段可采用8.0～10.0m。鋼管長(zhǎng)度L=a+b+c*注:a、b、c值可根據(jù)地質(zhì)情況，每循環(huán)掘進(jìn)進(jìn)尺來(lái)確定。管棚應(yīng)沿隧道開(kāi)挖輪廓線向外傾斜，其傾角一般不宜大于10℃。管棚鋼管沿隧道拱部開(kāi)挖輪廓線布設(shè)，布設(shè)寬度一般為鋼架跨度的1/2～1/3。管棚橫向間距視地質(zhì)條件而定，一般為0.2～0.4m，沿拱部開(kāi)挖外輪廓布置。

1.2.5 注漿。采用注漿機(jī)注漿，按照鉆一孔注一孔漿的原則進(jìn)行，全孔一次壓入，注漿參數(shù)為:

泥漿水灰比1∶1；注漿壓力:初壓0.5Mpa～1.0MPa，終壓 2.0MPa，漿液擴(kuò)散半徑≥0.5m，當(dāng)注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)數(shù)量或注漿。

終壓達(dá)到2.0MPa而漿液注不進(jìn)時(shí)，再穩(wěn)壓3～5min即可結(jié)束注漿。同時(shí)，注漿的漿壓濃度及壓力應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

3 施工注意事項(xiàng)

3.1 根據(jù)施鉆部位的地質(zhì)情況，選取合適的傾角角度，角度過(guò)小，將可能導(dǎo)致管棚遠(yuǎn)端下垂至隧道開(kāi)挖輪廓內(nèi)影響后期施工，角度過(guò)大，管棚離開(kāi)挖輪廓距離過(guò)大，管棚下方的三角土體坍塌給洞身開(kāi)挖支護(hù)帶來(lái)很大困難。

3.2 長(zhǎng)管棚注漿超前支護(hù)在破碎堆積物中注漿效果較好，但有時(shí)管棚之下所謂擴(kuò)散半徑以內(nèi)的巖體自然脫落形成超挖，管棚由于間距達(dá)40cm-50cm，石塊及土層在地下水作用下，經(jīng)常沿縫隙流塌而形成塌穴的現(xiàn)象，必須及時(shí)回填封閉或在后期開(kāi)挖過(guò)程中施作超前小導(dǎo)管注漿進(jìn)行支護(hù)。

3.3 鉆孔過(guò)程中如出現(xiàn)不均勻地質(zhì)或孤石，為防止偏孔，在兩種地層特別是從較軟地層到較硬地層或孤石時(shí)，必須進(jìn)行擴(kuò)孔。

3.4 檢查開(kāi)挖斷面符合設(shè)計(jì)后，開(kāi)始噴射混凝土，噴射混凝土必須用強(qiáng)制式拌合機(jī)拌和，采用雙水環(huán)噴頭。拌合時(shí)先放砂、石子，再放水泥攪拌均勻，顏色應(yīng)一致?；炷翍?yīng)隨拌隨用，拌合料存放時(shí)間，一般未摻速凝劑不準(zhǔn)超過(guò)2小時(shí)，摻速凝劑時(shí)不準(zhǔn)過(guò)30分鐘。噴射混凝土作業(yè)時(shí)噴頭應(yīng)垂直受噴面，噴頭距噴面1m左右為宜。噴射混凝厚度，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，當(dāng)局部有超挖時(shí)要求以噴混凝土補(bǔ)齊，使拱部噴混凝土面基本圓順。在噴射混凝土中，一次噴射厚度不宜過(guò)薄、過(guò)厚，后一層噴射應(yīng)在前一層噴射混凝土終凝后進(jìn)行，但也不宜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。噴頭處的水壓應(yīng)大于風(fēng)壓，一般噴頭處的水壓為0.2～0.3MPa，噴射機(jī)的工作風(fēng)壓為0.1～0.15MPa。冬季施工噴射料應(yīng)在+5℃以上，如低于+5℃應(yīng)采取防寒措施。