張鵬

（平頂山市凱達(dá)工程監(jiān)理處，河南 平頂山 467000）

1、工程概況。某設(shè)計(jì)為上下分離式4車道高速公路隧道，左線全455（明洞20）米，右線全長470（25）米，按新奧法設(shè)計(jì)施工。隧道左、右洞進(jìn)口屬淺埋地段，最薄覆蓋層分別為2～20米，3～18米，地表沖溝發(fā)育，左右洞暗洞洞口5米范圍內(nèi)為松散碎石土，穩(wěn)定性極差，左洞淺埋地段50米，右洞淺埋段70米，巖性除進(jìn)口段部分為松散碎石土外，均為元古界強(qiáng)一弱風(fēng)化片巖，灰-灰黃色，松散結(jié)構(gòu)，巖體破碎，節(jié)、片理極發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性差。地下水為裂隙水，接收大氣降水，沿裂隙滲入洞內(nèi)，施工中在雨季時(shí)洞內(nèi)有明顯滴水或線狀流水。設(shè)計(jì)采用φ89mm大管棚對洞口段軟弱圍巖一次性超前支護(hù)，沿隧道襯砌外緣一定距離打入一排縱向鋼管，向管內(nèi)注漿以固結(jié)軟弱圍巖，充填鋼管與孔壁之間的空隙，使管棚與圍巖固結(jié)緊密，以提高鋼管的強(qiáng)度。開挖后架設(shè)拱形鋼架支撐，形成牢固的棚狀支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2、施工工藝

2.1 施工順序

2.1.1 明挖至暗洞里程樁號

2.1.2 按設(shè)計(jì)坡比開挖仰坡，并完成邊仰坡錨噴加固及洞頂?shù)呐潘ぷ?/p>

2.1.3 按設(shè)計(jì)尺寸及位置埋設(shè)好導(dǎo)向管，施工混凝土護(hù)拱，打入管棚，注漿。

2.2 管棚施工工藝流程（見圖1）

2.2.1 完成明洞開挖及邊仰坡的加固后，在明暗洞交接處準(zhǔn)確測量定出護(hù)拱3榀工字鋼位置，架立內(nèi)外模板，完成護(hù)拱混凝土的澆筑。在澆筑之前，將導(dǎo)向管（φ108mm）按照外插5°的角度固定在工字鋼上，并做好密封工作，防止混凝土進(jìn)入導(dǎo)向管。

2.2.2 管棚參數(shù)

大管棚采用φ89mm熱軋無縫鋼管加工制成，壁厚5mm，節(jié)長 4m、6m；管眼直徑 12mm，間距15cm，按梅花形交錯(cuò)布孔以加大漿液的滲透能力，管頭加工成錐形以便于送入。管棚布設(shè)在129°的隧道拱頂，每根鋼棚之間的橫向間距為40cm，鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15cm，為確保接頭質(zhì)量，連接好后，用電焊將接頭滿焊。接頭要求在隧道縱向同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管的接頭至少需錯(cuò)開1m。為防止?jié){液倒流，每根管棚尾部均焊有止?jié){板，止?jié){板采用2cm厚鋼板制作，中間鉆有φ20mm帶有螺紋的孔，以備注漿時(shí)用。鋼管施工誤差要求徑向不大于20cm。鋼花管示意圖（圖2）。

2.3 施作混凝土護(hù)拱

2.3.1 混凝土護(hù)拱作為長管棚的導(dǎo)向墻，護(hù)拱在明洞輪廓線以外，緊貼掌子面施作，護(hù)拱內(nèi)埋設(shè)3榀工字鋼支撐，工字鋼之間用鋼筋連接成一個(gè)整體。

2.3.2 孔口管作為管棚的導(dǎo)向管，它安設(shè)的平面位置、傾角的準(zhǔn)確度直接影響管棚的質(zhì)量。用全站儀以坐標(biāo)法在工字鋼架上定出其平面位置；用水準(zhǔn)儀配合坡度板設(shè)定孔口管的傾角?？卓诠芾喂毯附釉诠ぷ咒摷苌希乐?jié)仓炷習(xí)r產(chǎn)生位移。

圖1

圖2

2.3.3 架立混凝土內(nèi)外模完后澆筑護(hù)拱。

2.4 搭鉆孔平臺安裝鉆機(jī)

2.4.1 鉆機(jī)平臺可用方木和鋼管腳用架搭設(shè)，平臺應(yīng)一次搭好，采用一臺鉆機(jī)由高孔位向低孔位對稱進(jìn)行，可縮短移動鉆機(jī)與搭設(shè)平臺時(shí)間，便于鉆機(jī)定位。

2.4.2 平臺支撐在預(yù)留的核心土上，連接要牢固、穩(wěn)定。防止在施工時(shí)鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻下沉、擺動、位移等影響鉆孔質(zhì)量。

2.4.3 鉆機(jī)要求與已設(shè)定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機(jī)位置。用全站儀、掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機(jī)鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

2.5.1 為便于安裝鋼管，鉆頭采用φ100mm。

2.5.2 巖質(zhì)較好的可以一次成孔，鉆進(jìn)產(chǎn)生坍孔、卡鉆現(xiàn)象時(shí)，需補(bǔ)注漿后再鉆進(jìn)。

2.5.3 為避免鉆桿太長，鉆頭因自重或遇到孤石鉆進(jìn)方向不易控制等現(xiàn)象，開鉆時(shí)上挑角度將其控制在外插角5°范圍之內(nèi)，并隨時(shí)用測斜儀量測角度和鉆進(jìn)方向；根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)的現(xiàn)象及時(shí)判斷成孔質(zhì)量，并及時(shí)處理鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的事故。

2.5.4 認(rèn)真作好鉆進(jìn)過程的原始記錄，及時(shí)對孔口巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷、描述，作為開挖洞身的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，指導(dǎo)洞身開挖。

2.6 清孔驗(yàn)孔

2.6.1 用地質(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭進(jìn)行來回掃孔，清除浮渣至孔底，確保孔徑、孔深符合要求，防止堵孔。

2.6.2 用高壓風(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣。

2.6.3 用全站儀、測斜儀等檢測孔深、傾角、外插角。

2.7 安裝管棚鋼管

2.7.1 棚管頂進(jìn)采用先鉆于棚管直徑的引導(dǎo)孔，然后用人工配合挖掘機(jī)慢慢頂進(jìn)。

2.7.2 接長鋼管應(yīng)滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開，同一斷面內(nèi)的接頭婁不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯(cuò)開1米。

2.8 注漿

2.8.1 注漿前先檢查管路和機(jī)械狀況，確認(rèn)正常后做壓漿實(shí)驗(yàn)，確定合理的游資參數(shù)，據(jù)以施工。

2.8.2 注漿過程中隨時(shí)檢查孔口、鄰孔、覆蓋層較薄部位有無串漿現(xiàn)象，如發(fā)生串漿現(xiàn)象，應(yīng)立即停止注漿或采用間歇式注漿封堵串漿口，也可采用麻紗、木楔、快硬水泥砂漿或錨固劑封堵，直到不再串漿時(shí)再繼續(xù)注漿。注漿過程中壓力如突然升高，可能發(fā)生堵管，應(yīng)停機(jī)檢查。

2.8.3 注漿參數(shù)

水泥漿水灰比0.8:1,采用GHB2擠壓式注漿機(jī)將漿液注入管棚鋼管內(nèi)，初壓0.5Mpa～1.0Mpa,終壓2.0MPa,持壓5min后停止注漿。漿液擴(kuò)散半徑不小于0.5m,若注漿量超限，未達(dá)到壓力要求時(shí)，應(yīng)調(diào)整漿液濃度糾結(jié)注漿，直到符合注漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍間隙均勻?yàn)闈{液填充，方可終止注漿，并及時(shí)封堵注漿口。

2.8.4 注漿過程派專人負(fù)責(zé)填寫《注漿記錄》，記錄注漿時(shí)間、漿液消耗量及注漿壓力等數(shù)據(jù)，觀察壓力表值，監(jiān)控連通裝置，避免因壓力猛增而發(fā)生異常情況。

2.8.5 注漿效果評定

在進(jìn)行相鄰鋼管鉆孔時(shí)觀察孔內(nèi)涌水顏色及涌水量，水顏色如較澄清或帶水泥渣塊，涌水量小，則注漿效果好，如涌水為水泥漿顏色或涌水量較大時(shí)，就補(bǔ)注或重注。

3、效果評價(jià)

該段暗洞采用上下導(dǎo)坑法進(jìn)行開挖后，為保證施工安全及檢查大管棚的實(shí)施效果，對V級軟弱圍巖的凈空收斂進(jìn)行量測，在右洞洞口20米埋設(shè)了2條收斂基線，監(jiān)測數(shù)據(jù)分析如表1所示。從量測情況看，埋設(shè)初期2條曲線收斂增長較慢，下導(dǎo)坑開時(shí)收斂變形急劇增長，然后趨于穩(wěn)定，均滿足設(shè)計(jì)要求。充分說明了大管棚預(yù)注漿超前支護(hù)對防止圍巖惡化，控制隧道變形作用是顯著的。

結(jié)語

利用大管棚作為穿越軟弱圍巖的超前支護(hù)，其成功之處在于能過注漿軟弱圍巖固結(jié)起來，利用大管棚支護(hù)圍巖，注漿體和管棚連成一個(gè)整體而受力，在隧道開挖輪廓線外形成一個(gè)環(huán)向的支撐體，有效地阻止了軟弱體出現(xiàn)坍塌，為隧道洞身安全、順利地施工創(chuàng)造條件，是新奧法與其他輔助施工方法的完美結(jié)合。