王宇寧

（遼寧省水資源管理集團有限責任公司，遼寧沈陽110003）

1 工程概況

遼寧省重點輸供水工程三段隧洞施工一標2號洞為輸水淺埋隧洞，洞口洞頂埋深12.0～22.0m，上部覆蓋巖層厚5.0～16.0m，巖石巖性以較軟的、強度低的凝灰?guī)r為主（遇水易軟化）；節(jié)理裂隙較發(fā)育，節(jié)理面平直光滑無填充，部分夾淤泥；巖體完整性差，較破碎；巖體透水性較弱，地下水呈滴水狀態(tài)；隧洞進口20.0m地質預報均為Ⅴ類圍巖。隧洞斷面型式為圓形，成洞洞徑為5.8m，進口段開挖洞徑設計為7.5m；初期支護參數(shù)：系統(tǒng)架設HW150型鋼鋼架，間距500mm；φ25系統(tǒng)錨桿，長3.5m，間距1000mm×500mm，隨型鋼鋼架垂直打入巖壁，可代替鎖定錨桿；φ8鋼筋網，間距150mm×150mm；C30噴射混凝土，厚200mm，要求濕噴；超前預支護超前小導管φ42，間距300mm，長4.0m；φ72mm管棚，間距400mm，長25.0m。

2 無工作室管棚核心技術

隧洞超前預支護方式中的無工作室管棚施工技術，是在常規(guī)管棚施工技術基礎上的一種優(yōu)化設計。為管棚推進器創(chuàng)造工作空間，遂在隧洞開挖外輪廓線擴挖40cm，長180cm。為進行管棚鉆孔布置，按照隧洞施工技術規(guī)范采用最大外插角3°造孔，位于初期支護內側約40cm處。待鉆孔施工完成后，將鉆桿與管棚連接逐根推進孔內，若出現(xiàn)管噴侵占初期支護空間，使用管棚推進器將管棚推至隧道開挖線以外，侵占部位解決方式主要靠前一循環(huán)管棚與之進行有效搭接。[1-4]

3 無工作室管棚施工

3.1 施工參數(shù)

管棚施工型號采用φ72無縫鋼管，管壁厚6 mm，每節(jié)長4.0～6.0m，總長25.0m，設計外插角3°，縱向搭接長3.0m，環(huán)向間距40cm，布設范圍頂拱120°，共35根。

鋼管周身梅花形布設φ8mm溢漿孔，溢漿孔間距控制在20～30cm，為便于管棚安裝，每根管棚端頭施作成錐形狀封閉，管棚末端2.0m范圍內不造孔。接頭處內套管采用長度為0.5m的φ60無縫鋼管焊接連接，以保證鋼管之間的連接強度。根據(jù)鉆機使用參數(shù)確定管棚推進器工作空間，空管鉆進長度L=3.8m，φ72mm，用長25.0m的大號管棚鉆深28.8m。

3.2 施工工藝

管棚施工工藝流程見圖1。

圖1 管棚施工工藝流程圖

3.3 施工方法

3.3.1 止?jié){墻

為了方便管棚鉆孔、預防掌子面冒漿、提高掌子面平整度，決定在掌子面處制作一道厚0.6m、強度為C20三級配的止?jié){墻，現(xiàn)場架設鋼模板，分層澆筑。

3.3.2 孔口管

測量工程師按照40cm間距布設起鉆點，并標識出來，方便施工人員操作。待鉆機校準位置及施鉆角度后，跳孔鉆入1.2m深度，然后退出。φ100mm孔口管安裝頂入，當孔口管與法蘭端部距離為0.3m和0.6m時，纏繞棉紗，同時將錨固劑裝入孔內，最后將孔口管頂入孔內，保證裝入錨固劑與鋼管壁四周緊密接觸無縫隙，防止漏漿[4]。

3.3.3 管棚孔

φ90鉆頭一次性完成管棚鉆孔。待鉆機就位后，調整后機身位置與鉆桿角度，鉆桿順著孔口管施鉆。當鉆孔完成以后，采用高壓風槍、高壓水槍輪流清洗鉆孔，為了預防出現(xiàn)串漿情況，施工采用跳孔施鉆。

3.3.4 預注漿堵水

有的鉆孔出水量很大，采用預先注漿以起到堵水作用。止?jié){塞采用法蘭盤，全孔一次性完成注漿施工，水灰比控制在0.6∶1～1∶1，終壓注漿控制標準為1.6MPa。現(xiàn)場實際注漿可適當調整。

3.3.5 管棚頂進

內套管焊接工藝頂進施工，鉆完一孔即頂進以管棚鋼管，如此循環(huán)。已進行了預注漿的孔，完成掃孔后需進行管棚頂進，在同一個斷面上，鋼管的接頭數(shù)量不應超過50%，鄰近鋼管錯開距離應大于1.0m為好。最后一節(jié)鋼管管棚尾部應加工成凹榫型，利用與凹榫相吻合的推進器推力將其推入孔內，推進終點開挖輪廓線以外。

3.3.6 管棚注漿

跳孔方式開展注漿施工，采用先奇后偶的方式打設鋼花管注漿，與此同時檢查其注漿效果。鋼管頂進到設計深度位置，尾部留有15cm露出巖體，待注漿備用。采用WDSJ200型注漿機進行注漿施工，止?jié){塞套在鋼管上塞入孔中，注漿壓力控制在0.5～1.6MPa，注漿水灰比控制在0.6∶1～1∶1，水灰比可根據(jù)現(xiàn)場實際注漿情況調整設置參數(shù)。

單孔注漿量采用定量與定壓相結合的雙重控制標準。定量標準：每延米注漿量控制在0.3～0.6m3，若單孔注漿量已達設計標準上限而注漿壓力不增高時，調整注漿配合比，加濃漿液等級注漿，使得注漿壓力上升縮短凝結時間，達到灌漿目的。定壓標準：終壓注漿控制標準為上限1.6MPa，頂拱部位采用較低注漿壓力，而中下部采用較高注漿壓力，當進漿速度降至初始進漿速度的25%時達閉漿標準，即為設計注漿壓力。

4 對比分析

4.1 安全性

常規(guī)管棚施工方式需要的工作室空間很大，需要在原有開挖斷面尺寸基礎上擴挖0.8m左右，長度達到10.0m。根據(jù)地質預報，在Ⅴ類圍巖且大部分為凝灰?guī)r的情況下，擴挖極易造成塌方等事故，應盡可能少破壞原始地應力平衡，以保證施工安全；待常規(guī)管棚施工完成后需要混凝土回填。0.8m厚度混凝土自重較大，對鎖口段二次襯砌模板提出較高要求，其強度、剛度、穩(wěn)定性能否滿足要求需加以驗證，存在較大的安全隱患。而無工作室管棚在盡量不增加擴挖空間情況下，完成管棚施工，保障了施工安全。

4.2 經濟性

常規(guī)管棚施工空間較大，隨之而來的是石方開挖工程量增加，對應的隧道初期支護所用鋼筋網、型鋼鋼架、噴射混凝土等工程量增加，隧道二次襯砌混凝土量增加，人工費增加等等一系列成本增加問題，部分工程量對比情況見表1。

表1 無工作室與常規(guī)管棚方案工程量對比表

根據(jù)表1可以看出，無工作室管棚可比常規(guī)管棚施工節(jié)省投資，降低工程成本。

4.3 技術性

1）無工作室管棚施工控制參數(shù)滿足規(guī)范、設計相關要求，其外插角控制在3°，超前預支護效果良好。

2）管棚推進器的應用，可將管棚末端一直推進到隧道開挖輪廓線以外，提前解決了在隨后隧道開始施工時遇到的鋼管切割問題。

3）施工方便靈活，斷面轉換空間小，在進度上滿足不良地質段快速掘進施工的要求。

5 結語

隨著地下隧道工程施工技術的迅猛發(fā)展，作為超前預支護的管棚施工技術也得到了飛躍的進步，無工作室管棚施工靈活、操作工藝簡單，尤其在降低施工成本、保障施工安全等方面比常規(guī)管棚施工更具優(yōu)勢。無工作室管棚施工技術在三段隧洞2號進口段得到了很好地應用，并為后續(xù)開挖、襯砌施工起到了保駕護航作用，可為其他同類工程提供一定的參考。