徐慶輝

（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司，廣東 珠海 519020）

隧道雙層小導(dǎo)管支架出洞技術(shù)研究

徐慶輝

（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司，廣東 珠海 519020）

文章依靠工程實(shí)例，對(duì)雙層超前小導(dǎo)管與型鋼鋼架組合而成的預(yù)支護(hù)系統(tǒng)出洞方法進(jìn)行了研究并取得了成功，與大管棚技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，在經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。探索了一種替代大管棚的出洞技術(shù)，對(duì)隧道洞口工程施工具有一定指導(dǎo)意義。

隧道；雙層小導(dǎo)管；預(yù)支護(hù)；出洞

1 工程概況

那祿3#隧道位于云桂鐵路廣西段，時(shí)速200km，預(yù)留250km鐵路雙線隧道，線間距4.6m，最大埋深僅28m，隧道全長(zhǎng)240m，自進(jìn)口向出口方向單端掘進(jìn)。隧道出洞口下方為G323國(guó)道，洞口到國(guó)道水平距離為80米，高差約55m。進(jìn)洞口端自然坡度為15°～30°，坡面植被多為灌木，植被茂密。出洞口端山坡呈“V”型，坡面上覆第四系全新統(tǒng)坡洪積層和第四系全新統(tǒng)坡殘積層，下伏基層為三疊系中統(tǒng)百逢組第三段砂巖夾泥巖。巖層為第四系及基巖全、強(qiáng)分化層，巖層呈單斜狀，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，隧區(qū)內(nèi)巖層產(chǎn)狀為：N10oW/50～70oNE、N3～10oE/52～58oSE。強(qiáng)分化節(jié)理發(fā)育，節(jié)理連通性好，主要節(jié)理為：N10～85 oW/49～62oSW、N85oE/90o、N70oW/90o等，節(jié)理發(fā)育，裂隙分布密集，圍巖較破碎［1］。

由于那祿3#隧道出口端洞口位于斜坡之上，洞口下方為323國(guó)道，國(guó)道緊靠右江河道，現(xiàn)場(chǎng)立體交通條件復(fù)雜，山坡陡峭，無(wú)法修筑一條施工便道至出洞口端用。于施工，施工現(xiàn)場(chǎng)也無(wú)法組織大型機(jī)械設(shè)備施工?，F(xiàn)場(chǎng)很難按照原設(shè)計(jì)的采用進(jìn)洞口端施工方案—長(zhǎng)大管棚進(jìn)洞施工。

2 施工方案

鑒于上述現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，經(jīng)過(guò)多方現(xiàn)場(chǎng)考察，決定采取雙層小導(dǎo)管與型鋼鋼架組合而成的預(yù)支護(hù)系統(tǒng)替代大管棚出洞的施工方案，首先在隧道貫通前，出口開(kāi)挖線5米范圍先用木樁及砂袋做成攔擋防護(hù)網(wǎng)，防止石塊及其他物品滾落公路。正洞開(kāi)挖到達(dá)出洞端明暗分界里程后30m處在大拱腳臺(tái)階法的基礎(chǔ)上，超前支護(hù)采用雙層小導(dǎo)管注漿加強(qiáng)與型鋼鋼架組合的預(yù)支護(hù)系統(tǒng)出洞。

超前雙層小導(dǎo)管形式為：小導(dǎo)管采用外徑42mm無(wú)縫鋼管加工而成，無(wú)縫鋼管壁厚3～4mm，每根小導(dǎo)管長(zhǎng)度為4.5m。小導(dǎo)管沿隧道開(kāi)挖邊線環(huán)向打設(shè)，小導(dǎo)管環(huán)向間距為30cm，上下交錯(cuò)打設(shè)二排，第一排小導(dǎo)管外仰角控制為10～15°，第二排小導(dǎo)管外仰角控制為40～45°，縱向每2.4m打設(shè)一環(huán)，小導(dǎo)管在管壁上采用鉆機(jī)鉆孔，孔徑6～8mm，孔間距15～20cm，鉆孔呈梅花型布置。為了便于將導(dǎo)管送入打設(shè)的孔中，導(dǎo)管前端加工成圓錐形；尾部預(yù)留約30cm用于止?jié){。注漿采用KBY50/70雙液注漿泵，漿液采用純水泥漿或水泥—水玻璃漿液。水泥漿的水灰比（重量比）為0.8：1～1：1，水泥采用PO425普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度采用波美度Be'=40，模數(shù)為2.4～3.0。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原狀土實(shí)驗(yàn)，水泥漿：水玻璃漿液=1：0.8，緩凝劑采用NaH2PO4，摻量為3～4%。注漿壓力控制為0.5～1.0MPa，注漿壓力達(dá)到1.0MPa且不小于10min或單孔灌注量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量即可停止單孔注漿施工［2］。具體見(jiàn)圖1、圖2所示。

圖1 預(yù)支護(hù)系統(tǒng)出洞橫斷面圖

圖2 預(yù)支護(hù)系統(tǒng)出洞橫縱斷面圖

3 監(jiān)控量測(cè)驗(yàn)證

為驗(yàn)證該方案的實(shí)際效果，在隧道隧道出洞口端布設(shè)地表沉降觀測(cè)點(diǎn)。由于出洞口端位于陡峭山坡上，地表沉降觀測(cè)點(diǎn)沿線路里程方向每5m布設(shè)一組，每組布設(shè)5～7個(gè)點(diǎn)。洞內(nèi)拱頂下沉及斷面收斂測(cè)量沿線路方向每5m設(shè)置一組監(jiān)控點(diǎn)，每組監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)7個(gè)點(diǎn)，其中水平收斂測(cè)線兩條、拱頂沉降測(cè)線三條。具體如下圖3所示。

圖3 洞內(nèi)監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)布設(shè)斷面圖

根據(jù)每天2次監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，仰拱施工前，地表沉降觀測(cè)點(diǎn)基本無(wú)位移變化，拱頂三條沉降測(cè)線最大值沉降值發(fā)生在距出洞10m位置，沉降值為29mm；兩條水平收斂測(cè)線最大收斂值發(fā)生在距出洞5m偏壓位置，收斂值為27mm。

4 對(duì)比分析

超前大管棚、鋼架、導(dǎo)向墻等組合成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)，能一次加固長(zhǎng)度超過(guò)30m自穩(wěn)能力極低的圍巖，通過(guò)進(jìn)洞口端及其他同類隧道監(jiān)控量測(cè)分析，超前大管棚預(yù)支護(hù)體系能有效防止軟弱圍巖的下沉，減少周邊圍巖對(duì)初期支護(hù)的擠壓，有效減少圍巖收斂值，特別是仰拱開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)隧道拱頂下沉及圍巖收斂的抑制效果顯著。對(duì)自穩(wěn)能力差，巖體結(jié)構(gòu)松散破碎或出于全風(fēng)化層、土質(zhì)地層的隧道淺埋段洞口進(jìn)行出洞。安全有效，整體受力好，沉降及收斂效果非常好。但要求有供施工配套設(shè)備鋪開(kāi)的作業(yè)場(chǎng)地和進(jìn)場(chǎng)道路，對(duì)地形要求較高，施工過(guò)程對(duì)洞口范圍環(huán)境破壞較大。

雙層超前小導(dǎo)管與型鋼鋼架組合而成的預(yù)支護(hù)系統(tǒng)出洞，能預(yù)加固隧道掌子面前方4～6m范圍內(nèi)圍巖和對(duì)拱部144°范圍圍巖起承托作用明顯。有效約束一定范圍內(nèi)圍巖不松弛坍塌，在有一定自穩(wěn)性的隧道洞口出洞效果好，成本低，工期短，無(wú)場(chǎng)地要求。但滑動(dòng)層寬度大于3m以上的地質(zhì)不適應(yīng)。

5 結(jié)論

雙層超前小導(dǎo)管與型鋼鋼架組合而成的預(yù)支護(hù)系統(tǒng)出洞，取得良好效果。在保證安全質(zhì)量的前提下，避免了在臨近既有道路的陡峭邊坡上修筑施工便道，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，縮短了施工工期，節(jié)約了大量成本，順利達(dá)到了施工預(yù)期目標(biāo)，得到了業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位的一致好評(píng)，該實(shí)用新型技術(shù)也獲得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實(shí)用新型專利證書(shū)。

［1］朱永全.隧道工程（第二版）［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.

［2］許家華，吳鋒.大管棚超前支護(hù)施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2009（05）：126-129.

Research on the Shield Moving-out Technology of Double Small Tube Supporting System in Tunnel

XU Qing-hui
（NO.7 Engineering China Rail Way 19th Bureau Group，Zhuhai Guangdong 519020）

Relying on the engineering example in this paper，preliminary support system of the combination of double advanced small pipe and steel steel on the shield moving-out technology is researched and achieved success，comparison and analysis has been done with the great tent technology，it has obvious advantages in the aspect of economy and practicality。To explore a kind of alternative fill of shed out of the hole technology，that has certain guiding significance for the tunnel portal construction.

Tunnel；Double Small Tube；Preliminary Support；Shield Moving-out

G512.74

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.011

1672-7304（2015）04-0022-02

（責(zé)任編輯：雷 君）

徐慶輝（1981-），男，遼寧朝陽(yáng)人，工程師，研究方向：隧道施工與管理。