羅海順

摘 要：隨著我國(guó)隧道淺埋施工的不斷發(fā)展，其在施工過(guò)程中穩(wěn)定性較差，由其是在黃土隧道淺埋段施工存在容易坍塌冒頂?shù)陌踩[患，為了確保隧道淺埋段的施工安全，該文結(jié)合蘭合鐵路黃家?guī)X隧道淺埋段施工介紹長(zhǎng)大管棚在黃土隧道淺埋段的施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：管棚 黃土隧道 施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）12（a）-0059-02

1 工程概況

黃家?guī)X隧道為蘭州至合作鐵路控制性工程，隧道全長(zhǎng)5 881 m，位于黃土梁峁區(qū)，工程地質(zhì)以砂質(zhì)黃土和泥巖為主，最大埋深約403 m，最小埋深2 m，為單線Ⅰ級(jí)電氣化鐵路。其中DK53+943處為一深切“V”字型沖溝，溝心縱坡大，沖刷嚴(yán)重，節(jié)理較發(fā)育，溝心距離隧道拱頂1.6 m；DK53+985處發(fā)育一黃土陷穴，呈“豎井狀”，直徑約4～5 m，深13.5 m，底部距離隧道拱頂約2 m。DK54+000～DK53+934段隧道埋深2～17 m，圍巖主要以濕陷性黃土為主，穩(wěn)定性差，隧道施工風(fēng)險(xiǎn)較高，因此，采用長(zhǎng)管棚超前支護(hù)穿越該淺埋段。

2 管棚參數(shù)

（1）導(dǎo)向管規(guī)格：無(wú)縫鋼管φ114 mm，壁厚6 mm，長(zhǎng)度為145 cm；（2）管棚規(guī)格：管棚長(zhǎng)度30 m，無(wú)縫鋼管φ89 mm，壁厚6 mm，每環(huán)設(shè)18根。節(jié)長(zhǎng)2 m、3 m，鋼管間采用長(zhǎng)30 cm的全絲扣無(wú)縫鋼管連接；（3）鋼筋籠：鋼筋籠采用φ18螺紋鋼和φ32螺紋鋼固定環(huán)焊接，固定環(huán)設(shè)置間距為1.5 m；（4）管距：鋼管環(huán)向間距40 cm；（5）傾角：外插角為5°；（6）注漿材料：1∶1水泥漿液，水泥采用P.O42.5；（7）設(shè)置范圍：隧道拱部120°范圍內(nèi)。

3 工藝流程

工藝流程見(jiàn)圖管棚施工工藝流程圖：施工準(zhǔn)備—管棚工作室施做—施做套拱—搭鉆機(jī)平臺(tái)—（管棚加工）鉆機(jī)就位及鉆孔—跟管鉆孔，安裝鋼筋籠—綜合檢查驗(yàn)收—噴射混凝土封閉工作—連接注漿管路，調(diào)—管棚注漿（漿液制備）—封堵注漿孔—管棚驗(yàn)收。

4 管棚施工工藝

4.1 管棚工作室

隧道洞內(nèi)掘進(jìn)在接近管棚施做地點(diǎn)前逐漸擴(kuò)大到洞內(nèi)斷面，施做管棚工作室，管棚工作室應(yīng)綜合考慮管外插角、管棚機(jī)型號(hào)、施做斷面前后支護(hù)情況及施工可操作性。黃家?guī)X隧道管棚操作作業(yè)面長(zhǎng)度設(shè)置為6 m，隧道斷面擴(kuò)大50 cm。為了保證鉆機(jī)移動(dòng)的靈活性及管棚的頂進(jìn)，斷面前方預(yù)留6 m×0.5 m環(huán)向管棚操作室。

4.2 施做套拱

套拱作為管棚導(dǎo)向墻，在管棚工作室內(nèi)掌子面附近施作。套拱采用C25混凝土，厚度100 cm。

套拱內(nèi)埋設(shè)3榀I16工字鋼鋼架，鋼架間距為30 cm，鋼架間采用φ22鋼筋縱向焊接，間距0.5 m。

每榀鋼架徑向打設(shè)雙鎖腳，與鋼架焊接牢固。同時(shí)安裝導(dǎo)向管，角度設(shè)置為5°，通過(guò)調(diào)整鋼拱架外輪廓來(lái)控制外插角。導(dǎo)向管采用φ114鋼管與鋼架外緣及固定鋼筋焊接，焊接長(zhǎng)度大于5 d。套拱內(nèi)外均鋪掛φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距20 cm×20 cm，以增強(qiáng)套拱的整體穩(wěn)定性。

4.3 搭設(shè)鉆機(jī)平臺(tái)安裝鉆機(jī)

（1）鉆機(jī)平臺(tái)采用鋼管腳手架搭設(shè)，腳手架要支撐于穩(wěn)定的地基上并墊木板。腳手架連接要牢固穩(wěn)定，防止在鉆孔時(shí)鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻沉降、擺動(dòng)、位移而影響鉆孔質(zhì)量。（2）鉆機(jī)平臺(tái)頂面采用厚度不小于30 cm的木板鋪設(shè)，搭接要留有余量。平臺(tái)邊緣要設(shè)置安全防護(hù)圍欄。（3）鉆機(jī)角度調(diào)節(jié)采用數(shù)顯角度儀控制。鉆機(jī)就位后，鉆進(jìn)主軸對(duì)準(zhǔn)孔位，保證鉆機(jī)鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

4.4 鉆孔

（1）管棚鉆頭直徑為φ102 mm，管棚和鉆頭連接在一起。自拱頂向拱腰對(duì)稱(chēng)間隔依次鉆孔。（2）鉆機(jī)開(kāi)鉆時(shí)，低速運(yùn)轉(zhuǎn)，待成孔2～3 m后，根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整轉(zhuǎn)速及風(fēng)壓。（3）鉆進(jìn)過(guò)程中利用數(shù)顯角度儀測(cè)定其位置，并根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)的狀態(tài)判斷成孔質(zhì)量，及時(shí)進(jìn)行糾偏處理。（4）每節(jié)管棚跟進(jìn)至尾部時(shí)連接下一節(jié)管棚，直至一次性鉆至設(shè)計(jì)深度。鋼管接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)量不大于50%，相鄰鋼管接頭錯(cuò)開(kāi)至少1 m。（5）鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中冷卻液采用較環(huán)保的水冷卻，避免施工過(guò)程粉塵超標(biāo)。冷卻水使用要適量，防止浸泡引起黃土濕陷坍塌。施工污水集中抽排出洞外。（6）認(rèn)真做好鉆進(jìn)過(guò)程的原始記錄，及時(shí)對(duì)孔口巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷、描述，作為開(kāi)挖洞身的地質(zhì)預(yù)探預(yù)報(bào)及指導(dǎo)洞身開(kāi)挖的依據(jù)。

4.5 安裝鋼筋籠

（1）每根管棚跟進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，及時(shí)安裝鋼筋籠。（2）鋼筋籠分段長(zhǎng)度為5 m、7 m等不同的長(zhǎng)度，錯(cuò)開(kāi)鋼筋籠接頭。每節(jié)鋼筋籠4個(gè)鋼筋接頭也要錯(cuò)開(kāi)一定長(zhǎng)度，焊接時(shí)長(zhǎng)短對(duì)齊連接。（3）鋼筋籠利用鉆機(jī)頂進(jìn)，每節(jié)鋼筋籠頂進(jìn)至剩余1 m左右時(shí)進(jìn)行接長(zhǎng)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

4.6 封閉掌子面

管棚安裝完畢后，對(duì)開(kāi)挖工作面、拱圈及孔口管周?chē)鷰r面掛網(wǎng)噴射5 cm厚的C25混凝土，以防止管棚注漿時(shí)掌子面裂隙跑漿，影響注漿效果。

4.7 管棚注漿

（1）安裝止?jié){閥，將注漿機(jī)的管路與管棚進(jìn)漿孔連接，管路連接好后進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以檢查止?jié){效果和注漿管路是否有跑水、滲水現(xiàn)象。（2）漿液采用1 m3全自動(dòng)拌和機(jī)進(jìn)行拌制，水泥漿水灰比為1：1；材料用量為水泥750kg、水750 kg，水泥采用P.O42.5水泥。（3）利用注漿機(jī)將漿液注入管棚鋼管內(nèi)。注漿采用奇偶數(shù)管棚間隔注漿，自拱腰至拱頂、由左至右的順序依次進(jìn)行。（4）注漿壓力確定初壓為0.5-1.0 MPa，終壓為2.0 MPa。注漿時(shí)密切監(jiān)視壓力變化，如壓力達(dá)到2.0 MPa并持續(xù)穩(wěn)定恒壓15 min后結(jié)束注漿。（5）注漿完成后關(guān)閉止?jié){筏，封堵注漿孔。（6）注漿過(guò)程應(yīng)認(rèn)真做好記錄，以便分析解決施工中出現(xiàn)的問(wèn)題。

5 管棚施工控制要點(diǎn)

（1）施工準(zhǔn)備。施做套拱前對(duì)導(dǎo)向管安設(shè)要精確測(cè)定，保證導(dǎo)向管平面位置、傾角、外插角方向、方位的準(zhǔn)確，并對(duì)每個(gè)管孔進(jìn)行編號(hào)。（2）管棚傾角的確定。管棚鉆孔外插角應(yīng)根據(jù)圍巖等級(jí)及地質(zhì)情況確定，鉆孔仰角的確定應(yīng)視鉆孔深度及鉆桿強(qiáng)度確定。（3）安裝校驗(yàn)。（4）施工過(guò)程控制。施工過(guò)程中要經(jīng)常監(jiān)測(cè)管孔的傾斜度，發(fā)現(xiàn)偏差超限的及時(shí)糾正，至終孔仍超限者應(yīng)拔出鋼管并封孔，原位重鉆。（5）監(jiān)控量測(cè)。（6）漿液配置。漿液配置要嚴(yán)格計(jì)量，保證漿液流動(dòng)度、凝固時(shí)間、強(qiáng)度發(fā)展均符合設(shè)計(jì)要求。（7）施工安全。施工過(guò)程中，電工及測(cè)試、技術(shù)人員必須跟班作業(yè)，保證作業(yè)面照明及用電安全，通風(fēng)良好。（8）強(qiáng)度試驗(yàn)。管棚注漿時(shí)做同條件養(yǎng)護(hù)試件，以檢測(cè)注漿強(qiáng)度發(fā)展情況，注漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值得90%以上方可進(jìn)行隧道掘進(jìn)作業(yè)。

6 結(jié)語(yǔ)

隧道淺埋段施工安全風(fēng)險(xiǎn)高，尤其是黃土隧道淺埋段施工風(fēng)險(xiǎn)更高。在黃家?guī)X隧道淺埋段施工前，我們邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)隧道專(zhuān)家組成專(zhuān)家組現(xiàn)場(chǎng)研究，制定了切實(shí)可行的施工專(zhuān)項(xiàng)方案，加強(qiáng)了施工前的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和施工過(guò)程的監(jiān)控量測(cè)，嚴(yán)格隧道施工過(guò)程控制，確保了隧道淺埋段的施工安全。黃土隧道淺埋段采用長(zhǎng)管棚跟管頂進(jìn)施工，克服了黃土地段管棚鉆孔容易堵塞孔口或塌孔等施工難題；管棚鋼管內(nèi)增設(shè)鋼筋籠，增強(qiáng)了管棚的強(qiáng)度和剛度，為黃土隧道淺埋段施工提供了安全保障。

參考文獻(xiàn)

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