管棚施工技术_浅析隧道塌方段长大管棚施工技术

　　【摘 要】文章以广州增城至从化高速公路小迳凹隧道为例，详细介绍了隧道塌方段长大管棚的施工技术，为今后类似地质条件下的隧道塌方段处理提供参考。　　【关键词】隧道塌方；长大管棚；软弱围岩；注浆
　　1、工程概况
　　广州增城至从化高速公路第十三合同段小迳凹隧道，左线隧道起讫桩号：ZK6+880～ZK7+785，全长905m；隧道平面线型进口为直线，出口为圆曲线，曲线半径R=1800m；纵面线型为+1.3%和-2.5%的人字坡。右线隧道起迄桩号YK6+875～YK7+785，全长910m，隧道平面线型进口为直线，出口为圆曲线，曲线半径R=2000m；纵面线型为+1.3%和-2.5%的人字坡。设计上ZK7+631.6里程为III级围岩，主要由微风化云母片岩组成，局部为中风化云母片岩及中风化泥质粉砂岩，岩石强度中等—较高，裂隙发育部位有滴水、渗水。但从ZK7+631.6塌方下来的地质分析：掌子面前方及上方存在大量白色高岭土（当地人称“陶瓷土”）和极其松散状的堆积土，没有粘结强度，遇水极其软弱。从现场掌子面塌方土体来看，上方还未发现渗水现象，但是在线路左侧的拱脚处却有水渗出，对处理塌方非常不利。
　　2、长大管棚施工技术要求
　　在掌子面附近，水沟里施打降水井原则上要求孔径为30cm（孔径根据现场实际情况而定）。
　　塌方空腔注浆凝固后，打超前探孔，确定无空洞、松散土后撤除从止浆墙往外数第2～4榀护拱进行施做大管棚（导向墙尺寸根据现场实际情况进行施作），管棚长度初步确定15米，下一循环施工根据现场围岩情况再做调整，决定是否继续施作大管棚。尽量沿初期支护外侧打，长度视打的情况确定，以顶到未塌方位置以上3米为好。
　　管棚按照设计外插角10°施工，注意埋设导向管，并注意导向管的角度。导向管采用Ф127×4mm空口管，长度为1.0m。
　　管棚采用Ф108×6mm注浆管，环向间距40cm（因为塌方处理用注浆小导管较密，管棚打不动时可以对位置进行调整，但保证数量38根），长度按照3m、6m一节两种长度，将管棚连接部位错开，并采用15cm长的丝扣连接。管材设置1.0m不开孔段，其余段落按照15cm间距环向错位打孔，每处打孔断面布置2个Ф1cm注浆孔。
　　注浆浆液采用42.5号水泥浆，浆液配比初拟参数：水泥浆水灰比1：1，注浆压力0.5～1.5MPa，终压2MPa。每循环注浆前设置50cm止浆墙。现场注浆必须通知业主、监理、项目部三方进行工程量确定。
　　3、长大管棚具体施工方法
　　3.1管棚导向套拱施工
　　在靠近ZK7+631.6止浆墙的3榀护拱支护20b工字钢，在3榀护拱支护内预埋?127×4mm孔口管，孔口管长度为1.0米。20b工字钢之间采用螺栓连接，并将端头连接钢板骑缝焊，纵向要做好加固支撑，避免在浇注混凝土时移位。φ22固定钢筋与孔口管、20b工字钢采用双面焊接，焊缝长度大于5d。
　　3.2搭钻孔平台安装钻机
　　对大管棚孔位进行编号，从一侧顺次编号；钻机要着实地，确保钻机稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量；钻机定位：钻机要求与已设定好的预埋导向管方向平行，必须精确核定钻机位置。反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
　　3.3钻孔
　　根据导向墙中预埋的导向钢管进行钻孔。掌子面必须按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙，以确保掌子面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌；若钻进时出现坍孔、卡钻、涌水，需补注浆后再钻进；钻机开钻时，先宜低速钻进，待成孔10m后可加快钻进速度，但要根据地质情况对钻进速度进行调整，避免成孔卡钻现象及保证成孔质量；钻进过程中经常用检测钻杆角度及位置；认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报，作为指导洞身开挖的依据。
　　3.4清孔
　　清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔；再用高压气通过钻杆，从孔底逐渐向孔口清理钻渣。
　　3.5管棚预注浆
　　管棚安装完毕后，即进入注水泥浆，利用浆液的渗透作用，将周围岩体预先加固及堵住围岩裂隙水，既能起到超前预支护的作用，同时又加强了管棚的强度和刚度。注浆前对大管棚孔位进行编号，从两侧边缘向中间按顺序注浆。
　　3.5.1注浆设计
　　灌注浆液：水泥采用42.5（R）普通硅酸盐水泥；注浆参数：水泥浆水灰比为1：1（重量比）；注浆压力初压为0.5～1.5MPa，终压为2.0MPa；浆液扩散半径：不小于0.4m。
　　3.5.2管棚注浆施工
　　合适的浆液配比既能提高浆液的扩散加固范围又能控制浆液的胶凝时间，上述注浆设计中，注浆参数及单根钢管注浆量均已得到，实际施工进浆速度一般为20～30L/min；每根管的注浆结束与否，不能以时间来判断，而是以注浆压力来控制，当进浆量小于20～25L/min；注浆压力逐步升高，达到设计终压后稳定10min以上，该管注浆才可结束。注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。
　　注浆过程应派专人负责，填写《注浆记录表》，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。
　　对注浆加固区进行钻孔取芯，观察注浆充填情况。在进行无孔钢管钻孔时观察孔内涌水颜色及涌水量，水颜色如较澄清或夹带水泥渣块，涌水量小于0.4L/min，则注浆效果较好，如涌水为泥浆颜色或涌水量较大时，应补注或重注。
　　4、结束语
　　对于隧道软弱破碎围岩地段的塌方采用长大管棚施工工艺，提前发挥超前支护作用，增加了施工安全度，提高隧道的长期稳定性，具有显著的经济效益和社会效益。

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