李曉斌

摘? 要：文章結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)在隧道進(jìn)洞施工中的具體工藝流程、施工方案以及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)等進(jìn)行研究分析，以為有關(guān)實(shí)踐及研究提供參考。

關(guān)鍵詞：雙層;小導(dǎo)管超前支護(hù);隧道;進(jìn)洞施工;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U455.4? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）06-0157-02

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與交通事業(yè)快速發(fā)展影響下，道路工程的施工數(shù)量及規(guī)模也在不斷增長(zhǎng)，對(duì)施工技術(shù)的要求也不斷提高，尤其是特殊地質(zhì)路段的道路施工中，其施工技術(shù)與施工方案的合理選擇應(yīng)用，對(duì)道路施工的質(zhì)量和安全影響十分顯著。當(dāng)前，在公路及鐵路隧道施工中，對(duì)穿越覆蓋層或者是坡積層、風(fēng)化嚴(yán)重的軟弱破碎巖體路段施工中，多采用新奧法施工技術(shù)，其中，對(duì)淺埋破碎段隧道洞口進(jìn)洞施工以大管棚超前支護(hù)施工方案為主，但是，這種施工技術(shù)方案由于造價(jià)成本較高，再加上施工工藝復(fù)雜，對(duì)破碎地段的鉆孔成孔難度較大，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工困難突出等，使其在實(shí)際施工應(yīng)用中推廣應(yīng)用局限性較為顯著。為此，本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)在隧道進(jìn)洞施工中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以為相關(guān)實(shí)踐及研究提供參考。

1 工程概況簡(jiǎn)述

某鐵路隧道工程位于該地區(qū)北面坡體地段，整個(gè)隧道施工需穿越坡體地段的整個(gè)山體，該隧道開挖施工位于K112+455至K113+058樁段，為左右分離隧洞，其中，左線全長(zhǎng)約為554米，右線全長(zhǎng)約為602米，隧道洞口以上的地段，其地形坡度較陡，局部地段存在4至6m的砂巖陡坎，山腰部位分布有梯田，且以水稻田為主，斜坡坡度為30至35°;隧道出洞口為山體的東南坡面，與西北坡相比坡度較緩，坡上以梯田分布為主，其中局部區(qū)域存在4至5m高度的陡坎，橫向坡度變化在25至35°之間。此外，該隧道工程的最大埋深約為101m。

對(duì)上述隧道工程施工地區(qū)的地質(zhì)條件勘察分析顯示，其施工地區(qū)位于山體東西向構(gòu)造帶的南部，巖層分布向西北緩傾，局部存在受次級(jí)小構(gòu)造或透鏡體影響的東北或東南傾斜變化，巖層分布整體呈現(xiàn)相近變化，無(wú)斷層發(fā)育情況。此外，隧道開挖施工地段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以粉砂質(zhì)泥巖為主，局部呈現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)化作用的極/軟質(zhì)巖層及中/厚層構(gòu)造分布特征，存在風(fēng)化裂隙發(fā)育，且?guī)r層間結(jié)合相對(duì)較差，巖體呈碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)分布，其中，強(qiáng)風(fēng)化帶為松軟結(jié)構(gòu)區(qū)，巖層中分布有少量的基巖裂隙水，以點(diǎn)滴或淋雨?duì)顫B出。

2 隧道進(jìn)洞施工方案設(shè)計(jì)與對(duì)比分析

根據(jù)上述對(duì)隧道洞口開挖施工情況及地質(zhì)條件的分析，為確保該隧道施工的安全與順利開展，結(jié)合實(shí)際情況，制定了如下兩種隧道洞口開挖支護(hù)施工方案，即大管棚超前支護(hù)和雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)方案，下面就兩種施工方案的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行對(duì)比分析。

首先，對(duì)上述隧道洞口開挖施工的大管棚超前支護(hù)施工方案設(shè)計(jì)中能夠，采用108mm的熱軋無(wú)縫鋼管作為大管棚超前支護(hù)管，其管壁厚度為6mm，在管壁上還加工設(shè)置有梅花狀的透漿孔，按照單循環(huán)設(shè)計(jì)管棚35根，管棚環(huán)向間距設(shè)置為40cm，外插角控制為1至2°，同時(shí)沿隧洞拱頂120°范圍進(jìn)行分布設(shè)置，單個(gè)管棚長(zhǎng)度控制為30m。此外，在隧洞開挖超前支護(hù)施工中，采用1：1的純水泥漿進(jìn)行注漿施工，并結(jié)合鐵路隧道施工經(jīng)驗(yàn)，在隧道洞口淺埋以及偏壓、軟弱破碎圍巖段采用大管棚超前支護(hù)施工，以對(duì)開挖施工隧洞巖層整體性進(jìn)行保障，在該隧道洞口開挖支護(hù)施工中，大管棚超前支護(hù)施工方案的超前支護(hù)長(zhǎng)度能夠達(dá)到30至40米左右，并且能夠有效減少其隧道開挖支護(hù)中的循環(huán)次數(shù)，在確保隧道洞口開挖施工的安全順利進(jìn)行方面，具有顯著的作用效果。但是，值得注意的是，根據(jù)上述隧道施工支護(hù)方案，在實(shí)際施工應(yīng)用中，具有造價(jià)成本高、施工工序復(fù)雜，對(duì)破碎地段的支護(hù)施工鉆孔成孔難度較大，現(xiàn)場(chǎng)操作困難，對(duì)施工外插角控制困難突出等問(wèn)題，此外，在進(jìn)行隧道施工的水平巖層開挖時(shí)還容易出現(xiàn)大面積掉落巖塊等問(wèn)題，對(duì)施工開展存在一定的不利影響。

針對(duì)上述技術(shù)方案在實(shí)際施工中存在的問(wèn)題，為節(jié)約施工成本，確保隧道施工按期順利開展，提高隧道施工的安全性，綜合該隧道施工的具體情況與地質(zhì)環(huán)境，還制定了雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)施工方案，通過(guò)在隧道拱頂120°進(jìn)行小導(dǎo)管布設(shè)，其中，小導(dǎo)管長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為5m，其單排環(huán)相間距與雙層排距均設(shè)置為40cm，導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度控制為2m，以內(nèi)層小導(dǎo)管外插角為8°、外層小導(dǎo)管內(nèi)插角控制為40°，同時(shí)，內(nèi)層小導(dǎo)管數(shù)量設(shè)置為35根、外層小導(dǎo)管數(shù)量設(shè)置為37根的方案進(jìn)行分布設(shè)置，以用于隧道洞口開挖的超前支護(hù)。此外，該隧道開挖超前支護(hù)施工中采用的小導(dǎo)管為熱軋無(wú)縫鋼管加工制成，導(dǎo)管直徑為42mm，管壁厚度為4mm，并且在管壁上設(shè)置有注漿孔，孔徑為8mm，間距為10cm，注漿孔呈梅花狀布置，在導(dǎo)管尾部60cm范圍內(nèi)不進(jìn)行鉆孔設(shè)置，同時(shí)，對(duì)大管棚超前支護(hù)方案中隧道洞口段30m范圍的拱架間距調(diào)整設(shè)置為60cm，以確保在隧道開挖支護(hù)施工中，其開挖施工段的結(jié)構(gòu)安全，避免發(fā)生隧道塌陷、滑落等問(wèn)題。如下圖1所示，即為該隧道進(jìn)洞口施工中雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)方案示意圖。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)隧道進(jìn)洞施工方案，其在隧道進(jìn)洞施工中的超前支護(hù)作用機(jī)理主要表現(xiàn)為，通過(guò)內(nèi)側(cè)一層注漿小導(dǎo)管的外插角8°傾斜，對(duì)即將開挖隧道外輪廓線附近圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定固結(jié)，并形成一層注漿固結(jié)圈，同時(shí)由外側(cè)一層外插角40°傾斜注漿小導(dǎo)管在與第一層注漿圈形成搭接后，構(gòu)成第二層的注漿加固圈，來(lái)促進(jìn)圍巖固結(jié)區(qū)范圍加大，從而形成良好的支撐效果，對(duì)隧道進(jìn)洞開挖施工安全以及開挖后洞口下沉變化進(jìn)行控制和保障，確保其順利施工進(jìn)行。該技術(shù)方案與大管棚超前支護(hù)方案相比，施工造價(jià)與成本相對(duì)較低，且施工操作相對(duì)方便，技術(shù)難度較低，對(duì)機(jī)械化的要求不高，更加適用于上述隧道施工工程。但是，該技術(shù)方案在施工中由于能夠超前支護(hù)的長(zhǎng)度較小，一般在3至6米之間，導(dǎo)致其循環(huán)次數(shù)增加，需要頻繁進(jìn)行工序交換進(jìn)行。

3 雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)在隧道進(jìn)洞施工中的應(yīng)用

根據(jù)上述設(shè)計(jì)的雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)方案，在該隧道進(jìn)洞施工中，其具體工藝流程如圖2所示。

根據(jù)該隧道進(jìn)洞的雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)施工方案，在施工過(guò)程中，進(jìn)行明洞開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行注漿混凝土噴射以對(duì)開挖洞口的邊仰坡以及開挖輪廓面、掌子面進(jìn)行封閉，以形成良好的支撐效果，避免引起開挖巖體掉落或下滑等發(fā)生，對(duì)施工安全造成不利影響。

其次，在隧道進(jìn)洞施工中，對(duì)雙層小導(dǎo)管的布設(shè)需要根據(jù)進(jìn)洞洞口的拱頂外輪廓中心高度以及支護(hù)距離進(jìn)行合理布孔放樣，并使用插釬標(biāo)記，對(duì)小導(dǎo)管布設(shè)間距及排距進(jìn)行合理控制，確保其符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

在鉆孔與小導(dǎo)管安設(shè)施工環(huán)節(jié)，對(duì)鉆孔直徑要求比小導(dǎo)管的鋼管中大20mm以上，對(duì)超前小導(dǎo)管支護(hù)設(shè)置按照環(huán)向間距為40cm、內(nèi)層單排設(shè)置35根、外插角控制為8°，外層單排設(shè)置37根、外插角控制為40°的標(biāo)準(zhǔn)，在導(dǎo)管縱向預(yù)留2m用于搭接實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行超前支護(hù)小導(dǎo)管布設(shè)，對(duì)布設(shè)小導(dǎo)管需要嚴(yán)格按照技術(shù)方案設(shè)計(jì)以熱軋無(wú)縫鋼管制成，其導(dǎo)管直徑應(yīng)為42mm，管壁厚度為4mm，單根導(dǎo)管長(zhǎng)度為5m，以確保其超前支護(hù)的效果。此外，在小導(dǎo)管超前支護(hù)布設(shè)中，對(duì)導(dǎo)管前端注意加工成錐形，并對(duì)導(dǎo)管尾部進(jìn)行加筋箍焊接，將管壁四周按照10cm間距進(jìn)行鉆孔設(shè)置，單孔直徑為8mm，鉆孔呈梅花狀分布。

注漿施工環(huán)節(jié)，采用純水泥漿注漿，注漿壓力控制在0.6至1MPa，注漿的水灰比為0.8：1，注漿水泥使用425標(biāo)號(hào)水泥，注漿過(guò)程中為避免對(duì)工作面造成壓裂，需要加強(qiáng)注漿量的控制，在單根導(dǎo)管的注漿量滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)立即停止注漿操作，同時(shí)在導(dǎo)管孔口壓力與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)相符合但注漿量不足的情況，也應(yīng)立即停止注漿，避免有關(guān)問(wèn)題發(fā)生。在注漿結(jié)束后需對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，注漿效果檢查采用鉆孔檢查方式，對(duì)未滿足要求的注漿孔要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿，以確保其在隧道進(jìn)洞施工中的超前支護(hù)效果。此外，對(duì)上述隧道進(jìn)洞施工中的雙層超前支護(hù)小導(dǎo)管全部在型鋼支撐上進(jìn)行焊接固定，以促進(jìn)其施工開展。

需要注意的是，在上述隧道進(jìn)洞雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)施工中，對(duì)小導(dǎo)管需要按照設(shè)計(jì)位置及角度在隧道進(jìn)洞開挖輪廓線上進(jìn)行打入，且其打入孔位誤差要控制在10cm以內(nèi)，同時(shí)插入角度誤差控制在3°以內(nèi)，對(duì)誤差較大的小導(dǎo)管需要對(duì)距離偏大孔間進(jìn)行補(bǔ)管后，再進(jìn)行注漿施工，以避免對(duì)施工效果產(chǎn)生不利影響;此外，對(duì)每根導(dǎo)管的打入長(zhǎng)度應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度進(jìn)行，且不能低于設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的情況，需要在隧洞開挖1米后進(jìn)行補(bǔ)管和注漿操作，以對(duì)其超前支護(hù)效果進(jìn)行保障。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)在隧道進(jìn)洞施工中的應(yīng)用分析，有利于促進(jìn)其在隧道施工實(shí)踐中的推廣應(yīng)用，從而對(duì)隧道施工的質(zhì)量和安全進(jìn)行保障，具有十分積極的作用和意義。

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