長(zhǎng)管棚超前支護(hù)技術(shù)在路河山隧道中的應(yīng)用

張亞杰

摘 要：欽州至崇左高速公路路河山隧道施工中，隧道局部地質(zhì)情況復(fù)雜，開(kāi)挖過(guò)程中易坍塌。文章主要闡述采用長(zhǎng)管棚超前支護(hù)技術(shù)加固隧道周邊圍巖，使隧道開(kāi)挖通過(guò)軟弱巖層段時(shí)，避免開(kāi)挖中山體發(fā)生坍塌，以期為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道；圍巖；長(zhǎng)管棚超前支護(hù)；施工

中圖分類號(hào)：U452.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）09-0070-02

欽州至崇左高速公路是廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃“6橫7縱8支線”中“6橫”之一，即合浦至那坡高速公路的重要組成部分。該項(xiàng)目主線全長(zhǎng)129 km，總投資64.5億元，囊括雞排山、冉后山、路河山、四方山和雷帽山等5座隧道。本文就路河山隧道的長(zhǎng)管棚超前支護(hù)技術(shù)展開(kāi)討論。

1 項(xiàng)目概況

路河山隧道位于廣西壯族自治區(qū)南部防城港市上思縣境內(nèi)。進(jìn)口處于公正鄉(xiāng)信良村，出口處于那琴鄉(xiāng)龍樓村，為一座上下行分離的四車道高速公路長(zhǎng)隧道。隧道左線長(zhǎng)2 026 m，右線長(zhǎng)2 005 m。左右線縱坡為上坡，坡度為2.39%。

本隧道項(xiàng)目所處位置為低山地貌，地面高程介于190～420 m之間，高差約為272 m。隧道洞身段圍巖主要是泥質(zhì)粉砂巖和砂巖，在長(zhǎng)期風(fēng)化切割作用下，洞身穿越段山體較陡，地形切割較深，地表溝谷橫向發(fā)育，沉積覆蓋層沿山體普遍掩蓋，山體上植被較為茂密，線路局部地段見(jiàn)基巖出露。針對(duì)本隧道Ⅴ級(jí)圍巖淺埋段、偏壓地層段，采用長(zhǎng)管棚超前支護(hù)技術(shù)。

2 長(zhǎng)管棚施工工藝和方法

2.1 長(zhǎng)管棚超前支護(hù)法介紹

長(zhǎng)管棚超前支護(hù)法是近年發(fā)展起來(lái)的一種在軟弱圍巖中進(jìn)行隧道掘進(jìn)的新技術(shù)，是保證隧道工程開(kāi)挖工作面穩(wěn)定而采取的超前于掌子面開(kāi)挖的輔助措施的一種。其施工順序?yàn)椋菏紫妊厮淼篱_(kāi)挖外輪廓線鉆水平孔，然后安裝無(wú)縫粗鋼管，最后進(jìn)行注漿固結(jié)，從而使得隧道拱頂形成傘形的加固保護(hù)環(huán)，在該環(huán)的支撐下，循環(huán)進(jìn)行掘進(jìn)和支護(hù)。作為一種輔助隧道施工方法，通常適用于淺埋偏壓段、塌方體地段以及地質(zhì)條件較困難的隧道施工項(xiàng)目中。

2.2 長(zhǎng)管棚超前支護(hù)施工工藝

路河山隧道偏壓地層段、Ⅴ級(jí)圍巖淺埋段采用長(zhǎng)管棚超前支護(hù)技術(shù)，施工工藝，如圖1所示。

2.3 長(zhǎng)管棚超前支護(hù)施工方法

在路河山隧道長(zhǎng)管棚超前支護(hù)施工過(guò)程中，從施工準(zhǔn)備、導(dǎo)向墻施作、鉆水平孔、分節(jié)安裝Φ108鋼花管、注漿等幾道工序來(lái)介紹其施工要點(diǎn)。

2.3.1 施工準(zhǔn)備

施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作主要是合理布置管棚支護(hù)施工區(qū)域，同時(shí)平整及夯實(shí)地面，然后進(jìn)行攪拌站、臨時(shí)便道、配電房、空壓機(jī)房等臨時(shí)建筑設(shè)施的施工。施工技術(shù)準(zhǔn)備工作則是按照隧道施工圖紙和有關(guān)勘測(cè)資料，進(jìn)行測(cè)量放樣。

2.3.2 導(dǎo)向墻施作

導(dǎo)向墻（套拱）是在隧道洞口段施工時(shí)，采用管棚超前支護(hù)，固定或支撐管棚端部的拱形結(jié)構(gòu)。為了后期安設(shè)鉆機(jī)方便和保證鉆孔方向準(zhǔn)確，本項(xiàng)目采用C25混凝土套拱做長(zhǎng)管棚導(dǎo)向墻?；炷撂坠伴L(zhǎng)2.0 m，套拱內(nèi)設(shè)有4榀18號(hào)工字鋼，環(huán)向間距為0.6 m，工字鋼與管棚孔口管焊成整體。長(zhǎng)管棚無(wú)縫粗鋼管直徑選用108 mm，套拱內(nèi)孔口管直徑選用127 mm，用Φ25鋼筋固定于鋼拱架上。

2.3.3 鉆水平孔

先搭設(shè)施工平臺(tái)，再安裝管棚鉆機(jī)（型號(hào)為MGJ-50型）。要求鉆機(jī)平臺(tái)由中間至兩邊，由上而下，且依據(jù)設(shè)計(jì)孔位按順序搭設(shè)完成。鉆機(jī)平臺(tái)的搭設(shè)要牢固，以利于鉆機(jī)的安裝和固定。為保證鉆孔方向，套拱施工完畢，達(dá)到強(qiáng)度后才可開(kāi)始進(jìn)行鉆孔施工。鉆孔施工誤差要求徑向不大于20 cm，沿相鄰鋼管方向不大于10 cm。

2.3.4 分節(jié)安裝Φ108鋼花管

本項(xiàng)目長(zhǎng)管棚采用長(zhǎng)3 m、6 m，壁厚6 mm，Φ108 mm的熱扎無(wú)縫粗鋼管。鋼管環(huán)向間距為50 cm，傾角為1 °，與線路中線平行。為確保管棚受力要求，使鋼管接頭錯(cuò)開(kāi)，具體做法為：偶數(shù)編號(hào)的第一節(jié)鋼管長(zhǎng)6 m，奇數(shù)編號(hào)的第一節(jié)鋼管長(zhǎng)3 m，以后采用的鋼管長(zhǎng)度均為6 m。

鋼管接長(zhǎng)的具體過(guò)程為：

①鉆機(jī)推進(jìn)前一節(jié)鋼管入孔；

②當(dāng)孔外剩余30～40 cm時(shí)，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)反轉(zhuǎn)，使套管與鋼管脫離，此時(shí)鉆機(jī)退回原位；

③人工用管鉗聯(lián)接下一節(jié)鋼管，注意與上一節(jié)鋼管端部對(duì)齊。按設(shè)計(jì)將鋼管全部頂入后，待注漿結(jié)束，清除管內(nèi)殘?jiān)M(jìn)行管內(nèi)充填。

2.3.5 注 漿

采用2TGZ-120型注漿泵分段注漿，鉆一孔注一孔，注漿采用從孔口一次性注入。設(shè)計(jì)的注漿參數(shù)為：水灰比1：1，水泥漿與水玻璃體積比1：0.5，根據(jù)需要摻速凝劑；注漿終壓為2.0 MPa，初壓為0.5～1.0 MPa。為使注漿飽和，注漿時(shí)及時(shí)排出孔內(nèi)空氣，于每根鋼管中全長(zhǎng)設(shè)置1根規(guī)格為Φ20 mm塑料排氣管。待排氣孔有漿液流出時(shí)終壓注漿，直到設(shè)計(jì)注漿量或設(shè)計(jì)注漿壓力（注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓并延時(shí)不少于5 min）時(shí)終止，然后關(guān)閉閥門(mén)。

注漿作業(yè)結(jié)束后，對(duì)所有的機(jī)具設(shè)備認(rèn)真清洗干凈，收好并撤出洞外，定期檢查、保養(yǎng)，使其處于良好狀態(tài)，以備下次使用。

3 結(jié) 語(yǔ)

長(zhǎng)管棚超前支護(hù)技術(shù)通常適用于淺埋偏壓段、塌方體地段以及地質(zhì)條件較困難的隧道工程項(xiàng)目中。因其方法成熟可靠、工藝流程簡(jiǎn)單明確、施工過(guò)程無(wú)需大型施工機(jī)具設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。

在管棚支護(hù)施工作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件和作業(yè)規(guī)模制定合理的管棚支護(hù)施工作業(yè)方案。

在執(zhí)行方案的過(guò)程中，應(yīng)注意施工準(zhǔn)備、導(dǎo)向墻施作、鉆水平孔、分節(jié)安裝Φ108鋼花管、注漿等幾道工藝流程的施工要點(diǎn)，還應(yīng)加強(qiáng)施工動(dòng)態(tài)監(jiān)控量測(cè)，控制地表下沉，以避免開(kāi)挖中山體發(fā)生坍塌，使隧道開(kāi)挖工作順利進(jìn)行。路河山隧道采用管棚超前支護(hù)、固結(jié)灌漿，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，安全性可靠，經(jīng)濟(jì)性合理，為其他類似工程提供施工借鑒。

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