李偉

（中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司，合肥 230000）

淺析某隧道施工大管棚施工技術(shù)

李偉

（中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司，合肥 230000）

在隧道工程施工建設(shè)過(guò)程中，當(dāng)遇到地質(zhì)環(huán)境比較差的施工地段時(shí)，為了保證隧道安全施工，需要采用大管棚施工技術(shù)進(jìn)行支護(hù)?；诖?，論文以實(shí)際工程為例，對(duì)隧道施工中大管棚施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

隧道施工；大管棚；導(dǎo)向墻

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.033

1　工程概況

某隧道工程DK123+712～DK123+813下穿段非風(fēng)化嚴(yán)重的泥巖夾砂巖，地下水有一定的腐蝕性，節(jié)理發(fā)育，覆蓋層薄、圍巖差，車輛通行密度大。需要使用工字鋼架進(jìn)行全環(huán)支護(hù)，并使用大管棚在拱部進(jìn)行超前支護(hù)，保證隧道施工安全開(kāi)展。

2　工程前的水文地況

1)結(jié)構(gòu)底板的埋置較穩(wěn)定：結(jié)構(gòu)底板主要埋在黏土層，極少部分穿越了粉土層。

2)頂板距離底板2m以上，中間局部有飽和粉土，對(duì)施工影響較大。

3)結(jié)構(gòu)頂板主要埋置于結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的粉質(zhì)黏土層。

4)邊墻位于穩(wěn)定性較好的粉土層和黏土層，但由于地下水的原因，施工時(shí)有可能出現(xiàn)坍塌、流沙等現(xiàn)象。因第3層地下水的水頭要比頂板高出1～3m，且受到第2層水和側(cè)向徑流的補(bǔ)給，所以，復(fù)雜的水文變化有可能增加施工難度。

3　采用大管棚施工

3.1開(kāi)挖的方法

開(kāi)挖洞身的施工方案：首先使用正臺(tái)階法進(jìn)行開(kāi)挖，且要求上下臺(tái)階間距為2.5m，在自制的3層簡(jiǎn)易開(kāi)鑿平臺(tái)上使用氣腿式風(fēng)鉆鉆眼，另外，還要用挖掘機(jī)、側(cè)翻裝載機(jī)裝渣。使用微震光面爆破技術(shù)進(jìn)行爆破，每次進(jìn)展距離為0.8m。在施工時(shí)要準(zhǔn)確掌握周邊眼的準(zhǔn)確方向，減少欠挖、超挖的現(xiàn)象。用微差爆破時(shí)，要調(diào)大雷管的微差時(shí)間，可以有效保證施工人員的安全。此外，為了降低震動(dòng)效應(yīng)，保證圍巖較差地段和公路隧道的穩(wěn)定，雷管的藥量不能太大。

支護(hù)的方案：一般的支護(hù)措施有掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土、系統(tǒng)錨桿等。加強(qiáng)支護(hù)時(shí)用I16工字鋼架和35m/根的75mm大管棚，縱向間距按33m/環(huán)，搭接的長(zhǎng)度為2m，環(huán)距0.4m，每環(huán)30根。另外，還需要保證鎖腳錨桿的數(shù)量和長(zhǎng)度滿足施工要求，鋼架和圍巖之間用混凝土墊塊塞緊[1]。在對(duì)洞身進(jìn)行襯砌時(shí)，仰拱跟隨下導(dǎo)坑開(kāi)挖面而施工，施工距離小于20m，鋼筋砼襯砌工序跟隨仰拱施工。

3.2大管棚施工

3.2.1擴(kuò)挖洞室及測(cè)孔定位

大管棚的施工流程如圖1所示。將洞身拱部的開(kāi)挖擴(kuò)大50cm，且擴(kuò)挖長(zhǎng)度為4m，用鉆機(jī)鉆眼定位。而定位前要用16.665cm(5寸)臺(tái)放大50cm畫出符合設(shè)計(jì)要求的孔為輪廊。為了保證鉆孔面的穩(wěn)固性，施工前先要噴一次素混凝土用來(lái)防水。如果開(kāi)始面位于軟弱帶可適當(dāng)調(diào)節(jié)空位，但要保證在10cm以內(nèi)。

圖1　大管棚施工流程

3.2.2對(duì)導(dǎo)向墻進(jìn)行澆筑

圖2　大管棚構(gòu)造圖

3.2.3實(shí)施鉆孔

開(kāi)鉆前，先將鉆機(jī)移動(dòng)到鉆孔部位，然后調(diào)整鉆機(jī)的高度，讓鉆機(jī)干進(jìn)入導(dǎo)管中，從而讓鉆桿、鉆機(jī)轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)向管處在一條直線上，同時(shí)用儀器測(cè)量這條線的實(shí)際角度。當(dāng)鉆孔的角度和方向達(dá)到了設(shè)計(jì)要求時(shí)即可開(kāi)鉆（儀器的測(cè)量追隨鉆孔的全過(guò)程），起步開(kāi)鉆時(shí)用低檔，初次鉆到一定的位置后，即可退出鉆桿、加接鉆桿、繼續(xù)鉆進(jìn)。盡量讓鉆機(jī)位置保持穩(wěn)定，以此減少鉆桿角度的變化。為了保證鉆孔的方向，每鉆入5m就要用儀器復(fù)核鉆孔的角度變化。如果發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜過(guò)大時(shí)，可用特殊的鉆頭實(shí)施修正處理[2]。例如：偏斜方位向下時(shí)，一般采用水泥砂漿填充斜孔并使之凝固，之后再?gòu)钠崎_(kāi)始位置重新鉆；若偏向了上面，則可換上特制的合金鉆頭二次鉆入。開(kāi)始下管前，先要對(duì)每個(gè)鉆孔的鋼管按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行編號(hào)和配管，同時(shí)為了達(dá)到同一斷面的接頭數(shù)低于50%的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該每隔一個(gè)安設(shè)2.5m長(zhǎng)的鋼管做短管?？紤]到地質(zhì)條件差的因素，要在鉆孔穩(wěn)定時(shí)快速、及時(shí)地將鋼管送達(dá)孔底。前期送管子時(shí)，可以采用人力送管的方法，但隨著阻力的加大必須借助鉆機(jī)的力量來(lái)將管子頂?shù)街付ㄎ恢?。接下?lái)就是注漿，每完成一根大管棚就用芯管進(jìn)行后退式灌注1根。為了使管棚填充密實(shí)，注漿需要分兩次完成，第二次注入水泥砂漿時(shí)要等到第一次注沖的水泥砂漿收縮之后進(jìn)行。在實(shí)際的施工中要注意以下幾點(diǎn)：

1）由于地質(zhì)條件復(fù)雜化，假如遇到鉆孔不宜成型時(shí)，宜注漿成孔一步鉆孔法。

2）鉆孔要求按由高孔位向底孔位原則進(jìn)行，而且規(guī)定成孔達(dá)到一半時(shí)就要進(jìn)行孔方向檢查和校正。由于拱腰處的孔就不好控制。對(duì)此，項(xiàng)目采用經(jīng)緯儀斜側(cè)法進(jìn)行鉆孔測(cè)斜，詳細(xì)如下：抽出鉆桿、鉆頭，接著把特制的光源放入管內(nèi)的測(cè)定位置[3]。為了測(cè)出偏差量，就需在距離洞口一定位置，沿管棚設(shè)計(jì)軸安裝枧板兩個(gè)，因?yàn)樵O(shè)有十字絲，在觀測(cè)時(shí)，如果光源和兩個(gè)十字絲處在一條直線上，說(shuō)明鉆孔沒(méi)有偏差。終孔后，用2.5m左右的芯管掃孔、清孔。

3）絲扣是連接鋼管的對(duì)接部件，其長(zhǎng)8～10cm，頂進(jìn)鋼管就采用絲扣連接。清孔后鋼管應(yīng)利用鉆機(jī)的鉆桿頂住特制的管箍，逐漸頂入，直到指定位置，為了錯(cuò)開(kāi)接頭，應(yīng)加工些3～4m的短鋼管，而標(biāo)準(zhǔn)的鋼管是6～7m。有時(shí)會(huì)遇到鋼管頂?shù)街虚g時(shí)頂不進(jìn)去，這就要先旋轉(zhuǎn)頂進(jìn)，若還是無(wú)法頂進(jìn)，可以抽出管子，重新清空、繼續(xù)頂入。

3.2.4安設(shè)管棚

在鉆好孔后為了防止坍孔應(yīng)及時(shí)安設(shè)管棚鋼管。送至施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼管需在場(chǎng)外按焊縫的要求搭配到位，且把滲漿孔鉆好。檢查好絲扣的質(zhì)量，從而保證鋼管在逐節(jié)頂入時(shí)的連接強(qiáng)度。鋼管頂推到位后及時(shí)用水泥砂漿填塞鋼管和孔壁之間的縫隙，并對(duì)鋼管外露端焊接法蘭盤，檢查其焊接強(qiáng)度。

3.2.5給管棚注漿

1）檢查管路和機(jī)械狀況是注漿前必須進(jìn)行的工作。

2）做壓漿試驗(yàn)是為了取得合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，從而提供施工依據(jù)。

3）用純水泥漿注入，壓力要求1.5MPa，時(shí)間為10min。

4）對(duì)導(dǎo)向管和鋼管間的縫隙進(jìn)行密封，孔口要設(shè)氣孔，這些也是注漿前的準(zhǔn)備工作。注漿按打一孔注一孔的方法進(jìn)行。鑒別注漿成功的標(biāo)準(zhǔn)：?jiǎn)慰鬃{量是否達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，以此作為注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)，在注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓時(shí)，進(jìn)漿量還不能達(dá)到設(shè)計(jì)漿量，則可停止注漿。還應(yīng)注意：若注漿壓力達(dá)到終壓的80%時(shí)，突然出現(xiàn)較大的跑漿，對(duì)此可采用間歇注漿完成，但單孔漿量按設(shè)計(jì)漿量進(jìn)行。

3.2.6檢查注漿效果

1）當(dāng)注孔壓力達(dá)到1.0MPa，且穩(wěn)定持續(xù)5min以上時(shí)，證明該注漿孔注漿成功。

2）若注漿完成，可用鐵錘敲擊鋼管，如響聲低沉則說(shuō)明漿已注滿，如響聲清脆則說(shuō)明漿未充滿，需要補(bǔ)注。

3）查找開(kāi)挖后的巖壁面和鋼管周圍20cm的縫隙并填塞，還要作好記錄。

4　結(jié)論

本隧道工程項(xiàng)目通過(guò)使用管棚支護(hù)，有效控制了地表下沉的情況，施工過(guò)程中圍巖沒(méi)有出現(xiàn)坍塌的情況，對(duì)隧道進(jìn)行大管棚支護(hù)保證了隧道施工安全。

【1】徐強(qiáng).長(zhǎng)大管棚在諸暨一號(hào)隧道中的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2006 (8):65-67.

【2】鄧礦輝.大管棚預(yù)注漿超前支護(hù)在大跨隧道施工中的應(yīng)用[J].西部探礦工程,2004(5):124-125，128.

【3】曾潤(rùn)忠.淺埋雙層大管棚施工引起地表沉降分析[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2011(1):38-41.

Analysis of Tunnel Construction Large Pipe Shed Construction Technology

LI Wei
(The First Engineering Co.Ltd.，of Ctce Group,Hefei 230000,China)

In the process of tunnel construction,when the relatively poor geological environment encountered in the construction site,in order to ensure the safety of the tunnel construction and need to the construction technique of big pipe shed support.Based on this,this article take the actual project as an example to discuss the construction technology of large pipe shed for the tunnel construction.

tunnel construction;pipe roof;guide wall

U445.49

B

1007-9467（2016）05-0119-03

李偉（1980～），男，安徽靈璧人，工程師，從事鐵路、高速公路施工研究，（電子信箱）543800337@qq.com。

2015-12-28