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        超前管棚支護在軟弱圍巖隧道施工中的應(yīng)用

        2020-03-07 20:16:55孫贊田偉
        工程建設(shè)與設(shè)計 2020年2期
        關(guān)鍵詞:管棚孔口鋼管

        孫贊,田偉

        (95338部隊,廣州 510000)

        1 工程概況

        本文選取某市市政工程隧道施工為進行具體分析案例。該隧道長302.5m,施工過程中,最大開挖跨度為12.58m。實地考察發(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級和6級軟弱圍巖。實地考察發(fā)現(xiàn),該隧道工程進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,其強度較低,穩(wěn)定性較差,很容易發(fā)生垮塌,進而對隧道的順利施工產(chǎn)生負面影響?;谝陨戏治?,需要在施工過程中,在隧道洞口位置實施超前管棚支護措施,為后續(xù)施工的順利進行打下基礎(chǔ)。

        2 預(yù)支方案比選

        當前,針對隧道施工的超前支護方法種類較多,主要包括超前錨桿、超前小導(dǎo)管注漿和超前管棚支護等。不同的超前支護技術(shù)具有不同的優(yōu)點和施工要求,其中,超前錨桿和超前小導(dǎo)管注漿在施工過程中操作簡單,而且施工技術(shù)難度較低,不需要復(fù)雜的機械配套設(shè)施,具有良好適應(yīng)性,其不足之處在于支護長度較小,一般僅能夠支護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,難以實現(xiàn)預(yù)期的支護效果。這種情況下工作面很容易失穩(wěn),因此,容易造成嚴重的施工危險。

        超前管棚也是超前支護的一種技術(shù),具體施工過程中,需要在隧道等襯砌外周邊對應(yīng)弧線位置進行鉆孔,在此基礎(chǔ)上安裝相應(yīng)的鋼管,然后實施灌漿,最終實現(xiàn)對圍巖的固定作用[1]。通過超前管棚支護施工,能夠促使隧道拱頂形成穩(wěn)定性良好的傘形保護結(jié)構(gòu)。這種支撐結(jié)構(gòu)能夠有效實現(xiàn)對隧道拱頂?shù)闹危苊馍蠈油翆影l(fā)生坍塌,為后續(xù)掘進和施工打下基礎(chǔ)。

        3 管棚設(shè)計

        3.1 套拱設(shè)計

        為了保證管棚施工的順利進行,以及起鉆支點的和鉆孔的準確性,需要在隧道拱部襯砌對應(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)超前管棚支護實施導(dǎo)向作用,還可以達到對相關(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際情況以及施工需要,綜合考慮洞口破碎圍巖長度以及具體的鉆機施工能力,對超前管棚支護設(shè)置相關(guān)參數(shù)。具體來講,超前管棚支護的總長度為24m。并對管棚的結(jié)構(gòu)、材料進行科學(xué)的選擇和使用,本次施工中選用Q235鋼管,在鋼管上實施交錯鉆孔,然后實施支護。本次工程共使用鋼管31根,長度為744m。

        3.3 鋼筋籠

        為了提高導(dǎo)管整體強度和穩(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,并以無縫鋼管作為其外部固定架,提高其整體穩(wěn)定性和強度。

        3.4 注漿

        結(jié)合實際需要選擇砂漿材料,本工程以采用M30水泥砂漿。注漿過程中,需要確保砂漿充分填充鋼管空隙并達到一定的密實度,還需要對其進行檢驗和監(jiān)測,結(jié)合壓力、注漿量進行考察,確保達到最佳穩(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。開挖過程中,需要結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況做好設(shè)計和施工,利用套拱的土料作為后續(xù)澆筑的土胎膜,并針對超挖部分進行回填。

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

        3)孔口管安裝。在鋼拱架上準確確定相關(guān)孔口管的方向,并實施焊接,需要注意利用水平儀對其進行檢查,確??卓诠艿纳涎龈叨龋ζ渖涎龈叨葘嵤┯行Т_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,施工過程中,需要確保套拱內(nèi)部混凝土保持對稱,以避免拱架發(fā)生變形,或者對孔口管的方向產(chǎn)生嚴重影響。

        4.2 鉆機安裝就位

        超前管棚支護施工過程中,管棚的鉆孔采用相應(yīng)的工程鉆機,這種鉆機具有良好的鉆進能力,而且操作過程比較簡單,同時,其安全性良好,因此,具有良好的使用價值。實踐施工過程中,鉆孔直徑在110~130mm,鉆進深度最大達到60m。

        4.3 鉆孔及鋼管安裝

        鉆機安裝好后,要根據(jù)實際情況對其鉆桿進行調(diào)整,確保鉆桿位于導(dǎo)向孔的正中間;在鉆孔過程中,一般從中間開始,然后向兩邊轉(zhuǎn)移。早期鉆進過程中,需要控制速度,當鉆進達到1~1.5m時,合理調(diào)整速度,鉆進2m時,停止鉆進,接入鉆桿,繼續(xù)進行鉆進,達到相應(yīng)深度。如果鉆孔過程中出現(xiàn)坍塌等情況,需要實施注漿,然后再次實施鉆進,確保達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,一般使用塑膠泥進行密封。完成密封后,安裝止?jié){塞,并實施壓水試驗,根據(jù)實驗結(jié)果,利用水泥和水玻璃進行注漿,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)對稱進行。

        5 結(jié)語

        通過某隧道的施工案例進行分析得到以下結(jié)論:

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

        2)針對軟弱圍巖地區(qū)實施超前管棚支護,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,可以有效減少臨時支護施工過程中煩瑣的安裝及拆除,減少了工程施工量,降低了工程費用,不僅如此,這種操作還可以為后續(xù)機械化作業(yè)提供條件,因此,能夠從整體上提高工程施工進度。在該段的開挖中,循環(huán)進尺控制在0.5~0.75m,日進度約為1.25m,實現(xiàn)了安全、快速施工。

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