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        超前管棚支護(hù)在軟弱圍巖隧道施工中的應(yīng)用

        2020-03-07 20:16:55孫贊田偉
        關(guān)鍵詞:管棚孔口鋼管

        孫贊,田偉

        (95338部隊(duì),廣州 510000)

        1 工程概況

        本文選取某市市政工程隧道施工為進(jìn)行具體分析案例。該隧道長(zhǎng)302.5m,施工過(guò)程中,最大開挖跨度為12.58m。實(shí)地考察發(fā)現(xiàn),該隧道工程所在位置為軟弱圍巖地段,具體考察可知,該地段圍巖為5級(jí)和6級(jí)軟弱圍巖。實(shí)地考察發(fā)現(xiàn),該隧道工程進(jìn)洞段洞頂覆蓋層厚度在4~5m,隧道拱頂巖體很薄,拱頂覆蓋層厚度較小,跨徑較小,說(shuō)明該隧道工程屬于超淺埋隧道,難以保證隧道施工質(zhì)量。另外,隧道洞口上部存在大量人工堆積土料,這些土料非常松散,土層下部為破碎的巖石,具體包括石英巖、花崗巖等,已經(jīng)嚴(yán)重風(fēng)化,填充物為亞黏土,因此可知,這一地段的圍巖屬于軟弱松散圍巖,其強(qiáng)度較低,穩(wěn)定性較差,很容易發(fā)生垮塌,進(jìn)而對(duì)隧道的順利施工產(chǎn)生負(fù)面影響。基于以上分析,需要在施工過(guò)程中,在隧道洞口位置實(shí)施超前管棚支護(hù)措施,為后續(xù)施工的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)。

        2 預(yù)支方案比選

        當(dāng)前,針對(duì)隧道施工的超前支護(hù)方法種類較多,主要包括超前錨桿、超前小導(dǎo)管注漿和超前管棚支護(hù)等。不同的超前支護(hù)技術(shù)具有不同的優(yōu)點(diǎn)和施工要求,其中,超前錨桿和超前小導(dǎo)管注漿在施工過(guò)程中操作簡(jiǎn)單,而且施工技術(shù)難度較低,不需要復(fù)雜的機(jī)械配套設(shè)施,具有良好適應(yīng)性,其不足之處在于支護(hù)長(zhǎng)度較小,一般僅能夠支護(hù)3~5m的距離。部分情況下,由于錨桿和導(dǎo)管依然處于圍巖滑移面內(nèi),因此,難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的支護(hù)效果。這種情況下工作面很容易失穩(wěn),因此,容易造成嚴(yán)重的施工危險(xiǎn)。

        超前管棚也是超前支護(hù)的一種技術(shù),具體施工過(guò)程中,需要在隧道等襯砌外周邊對(duì)應(yīng)弧線位置進(jìn)行鉆孔,在此基礎(chǔ)上安裝相應(yīng)的鋼管,然后實(shí)施灌漿,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖的固定作用[1]。通過(guò)超前管棚支護(hù)施工,能夠促使隧道拱頂形成穩(wěn)定性良好的傘形保護(hù)結(jié)構(gòu)。這種支撐結(jié)構(gòu)能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道拱頂?shù)闹?,避免上層土層發(fā)生坍塌,為后續(xù)掘進(jìn)和施工打下基礎(chǔ)。

        3 管棚設(shè)計(jì)

        3.1 套拱設(shè)計(jì)

        為了保證管棚施工的順利進(jìn)行,以及起鉆支點(diǎn)的和鉆孔的準(zhǔn)確性,需要在隧道拱部襯砌對(duì)應(yīng)位置設(shè)置混凝土套拱,結(jié)合工程具體情況,將套拱厚度設(shè)置為600mm。套拱的作用在于為后續(xù)超前管棚支護(hù)實(shí)施導(dǎo)向作用,還可以達(dá)到對(duì)相關(guān)設(shè)施的固定作用。

        3.2 主要技術(shù)參數(shù)

        根據(jù)隧道工程所在地的圍巖的實(shí)際情況以及施工需要,綜合考慮洞口破碎圍巖長(zhǎng)度以及具體的鉆機(jī)施工能力,對(duì)超前管棚支護(hù)設(shè)置相關(guān)參數(shù)。具體來(lái)講,超前管棚支護(hù)的總長(zhǎng)度為24m。并對(duì)管棚的結(jié)構(gòu)、材料進(jìn)行科學(xué)的選擇和使用,本次施工中選用Q235鋼管,在鋼管上實(shí)施交錯(cuò)鉆孔,然后實(shí)施支護(hù)。本次工程共使用鋼管31根,長(zhǎng)度為744m。

        3.3 鋼筋籠

        為了提高導(dǎo)管整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性,需要在導(dǎo)管內(nèi)部加上4根相關(guān)規(guī)格的鋼筋,從而形成穩(wěn)定性的鋼筋籠,并以無(wú)縫鋼管作為其外部固定架,提高其整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

        3.4 注漿

        結(jié)合實(shí)際需要選擇砂漿材料,本工程以采用M30水泥砂漿。注漿過(guò)程中,需要確保砂漿充分填充鋼管空隙并達(dá)到一定的密實(shí)度,還需要對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè),結(jié)合壓力、注漿量進(jìn)行考察,確保達(dá)到最佳穩(wěn)定效果。

        4 管棚施工

        4.1 套拱施工

        套拱施工主要包括以下步驟:

        1)土模施工。開挖過(guò)程中,需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況做好設(shè)計(jì)和施工,利用套拱的土料作為后續(xù)澆筑的土胎膜,并針對(duì)超挖部分進(jìn)行回填。

        2)拱架制作安裝。制作需要使用的鋼架,并注意預(yù)防鋼架在運(yùn)輸施工過(guò)程中發(fā)生變形。在安裝過(guò)程中,使用相應(yīng)的錨桿對(duì)鋼架進(jìn)行固定,保證鋼架的穩(wěn)定安裝。

        3)孔口管安裝。在鋼拱架上準(zhǔn)確確定相關(guān)孔口管的方向,并實(shí)施焊接,需要注意利用水平儀對(duì)其進(jìn)行檢查,確??卓诠艿纳涎龈叨?,并對(duì)其上仰高度實(shí)施有效確定。

        4)套拱混凝土澆筑。完成孔口管的安裝后,需要迅速開展套拱的混凝土施工,施工過(guò)程中,需要確保套拱內(nèi)部混凝土保持對(duì)稱,以避免拱架發(fā)生變形,或者對(duì)孔口管的方向產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

        4.2 鉆機(jī)安裝就位

        超前管棚支護(hù)施工過(guò)程中,管棚的鉆孔采用相應(yīng)的工程鉆機(jī),這種鉆機(jī)具有良好的鉆進(jìn)能力,而且操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單,同時(shí),其安全性良好,因此,具有良好的使用價(jià)值。實(shí)踐施工過(guò)程中,鉆孔直徑在110~130mm,鉆進(jìn)深度最大達(dá)到60m。

        4.3 鉆孔及鋼管安裝

        鉆機(jī)安裝好后,要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其鉆桿進(jìn)行調(diào)整,確保鉆桿位于導(dǎo)向孔的正中間;在鉆孔過(guò)程中,一般從中間開始,然后向兩邊轉(zhuǎn)移。早期鉆進(jìn)過(guò)程中,需要控制速度,當(dāng)鉆進(jìn)達(dá)到1~1.5m時(shí),合理調(diào)整速度,鉆進(jìn)2m時(shí),停止鉆進(jìn),接入鉆桿,繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn),達(dá)到相應(yīng)深度。如果鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)坍塌等情況,需要實(shí)施注漿,然后再次實(shí)施鉆進(jìn),確保達(dá)到良好的孔道施工效果。

        4.4 注漿

        注漿前,需要填充密封導(dǎo)向管和鋼管之間的縫隙,一般使用塑膠泥進(jìn)行密封。完成密封后,安裝止?jié){塞,并實(shí)施壓水試驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,利用水泥和水玻璃進(jìn)行注漿,需要根據(jù)工程需要科學(xué)控制水泥漿與玻璃比例,還需要科學(xué)控制注漿壓力。

        注漿過(guò)程中,為了避免液體快速凝固,需要加入一定的磷酸氫二鈉緩凝劑。為了避免液體出現(xiàn)串流,需要科學(xué)控制注漿操作,一般要從孔道兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行。

        5 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)某隧道的施工案例進(jìn)行分析得到以下結(jié)論:

        1)在軟弱圍巖地區(qū)進(jìn)行隧道施工,需要做好超前支護(hù)。如果隧道進(jìn)洞口埋深較淺,洞口圍巖條件軟弱,可以結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際科學(xué)實(shí)施超前管棚支護(hù)。在此基礎(chǔ)上實(shí)施微臺(tái)階法施工,挖后及時(shí)進(jìn)行錨噴網(wǎng)及鋼支撐聯(lián)合支護(hù),同時(shí),積極做好仰拱和襯砌的封閉,保證隧道順利通過(guò)洞口段,確保施工安全。

        2)針對(duì)軟弱圍巖地區(qū)實(shí)施超前管棚支護(hù),能夠有效避免常規(guī)分部開挖頻繁的工序交接,這種情況下,可以有效減少臨時(shí)支護(hù)施工過(guò)程中煩瑣的安裝及拆除,減少了工程施工量,降低了工程費(fèi)用,不僅如此,這種操作還可以為后續(xù)機(jī)械化作業(yè)提供條件,因此,能夠從整體上提高工程施工進(jìn)度。在該段的開挖中,循環(huán)進(jìn)尺控制在0.5~0.75m,日進(jìn)度約為1.25m,實(shí)現(xiàn)了安全、快速施工。

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