長大管棚在高速公路隧道口預(yù)支護施工中的應(yīng)用

　 論文關(guān)鍵詞：長大管棚　預(yù)支護　設(shè)計　施工

論文摘 要：本文結(jié)合工程實例詳細(xì)地介紹了長大管棚在高速公路隧道口預(yù)支護施工中的設(shè)計及施工方法，該施工技術(shù)作為在不良地質(zhì)情況下隧道施工的預(yù)支護措施，具有廣泛的應(yīng)用前景。

一、前言
隨著我國公路建設(shè)的發(fā)展，將會面臨越來越多的公路隧道項目，公路隧道具有跨度大，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，施工難度大的特點，給設(shè)計和施工帶來諸多困難。尤其公路隧道經(jīng)常遇到淺埋松散軟弱層及破碎圍巖帶等不良地質(zhì)段，由于圍巖自穩(wěn)能力差，加之施工對圍巖的破壞擾動，極易造成塌方事故，加大了施工難度。此類特殊地質(zhì)經(jīng)常出現(xiàn)在隧道洞口端，因此能否確保安全、可靠、順利、及早的進洞施工，是前期隧道施工的關(guān)鍵所在。通常采用的開挖輔助支護措施是“超前長管棚+注漿”預(yù)支護措施。超前長管棚支護能有效的加固圍巖，起到良好的支護效果。
京珠高速公路粵北段一隧道采用108mm×6mm長大管棚,長度達(dá)42m，其施工技術(shù)要求高，施工難度大，具有典型性，本文介紹了該隧道的長大管棚施工實踐及采取的施工技術(shù)措施，并對長管棚超前支護技術(shù)進行了簡單的探討。
二、工程概況
位于京珠高速公路粵北段的某隧道，近東西走向，隧道長度近兩公里。該隧道地質(zhì)情況復(fù)雜多變，施工段圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度較大，節(jié)理發(fā)育，巖石破碎，隧道圍巖穩(wěn)定性差。隧道區(qū)水文條件較復(fù)雜，地下水豐富，對隧道施工形成重大影響。經(jīng)設(shè)計單位設(shè)計采用洞口長大管棚注漿加固措施，對隧道進、出口進行管棚預(yù)支護后，方可進行隧道開挖。
三、長大管棚的設(shè)計
針對隧道進、出口端特殊不良地質(zhì)段,優(yōu)先采用“長大管棚+注漿”超前預(yù)支護輔助措施，設(shè)計如下：
①管棚設(shè)計長度:隧道進口端為38m,出口端為42m，如遇基巖，則以入巖2m即可終孔。
②環(huán)向間距40cm，仰角1.50，保證適當(dāng)?shù)腵上抬量，防止鋼管侵入斷面。
③鋼管規(guī)格：ф108mm×6mm，節(jié)長3～4m，熱扎無縫鋼管，抗屈服力大于200MPa。
④注漿材料：選用425#普通硅酸鹽水泥，單孔吸漿量較大時則摻入適量速凝劑。
⑤注漿參數(shù)：水泥漿水灰比為1∶1，注漿初始壓力為0.5MPa，終壓為2MPa。
注漿結(jié)束后應(yīng)及時向管內(nèi)充填M30水泥砂漿，提高其抗屈服力。
四、長大管棚的施工
（一）洞口開挖及坡面防護
首先開挖洞口，將洞口邊坡、仰坡要一次挖到位，開挖后及時進行坡面防護，按設(shè)計要求施作系統(tǒng)錨桿，掛網(wǎng)噴砼。洞頂截水溝要提前施工，尤其正面仰坡噴漿封閉必須封閉密實,達(dá)到設(shè)計要求厚度。洞口開挖要預(yù)留核心土，以便長大管棚施工。
（二）套拱制作
長大管棚施工前應(yīng)做好套拱，套拱采用C25混凝土，利用套拱上預(yù)留孔作為長管棚鉆孔的導(dǎo)向孔。預(yù)留孔中預(yù)埋Φ130mm，厚4mm，長1m的孔口管，套拱制作先要用經(jīng)緯儀定位，做好孔口導(dǎo)向管角度、方位與設(shè)計準(zhǔn)確無誤。
（三） 搭設(shè)施工平臺
鉆機平臺須搭設(shè)牢固，利于鉆機安裝，通常用枕木構(gòu)成井字臺，防止鉆孔鉆進時不均勻下沉、擺動、位移。
（四） 鉆孔
鉆孔是長大管棚施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能否保證鉆孔精度、孔壁光滑以及不坍塌、不掉塊都直接關(guān)系到管棚的支護效果。因此，施鉆前須認(rèn)真分析可能影響鉆孔質(zhì)量的各種因素，提前采取有效措施保證鉆孔質(zhì)量。
本工程采用兩臺MD—50型潛孔鉆機，該型鉆機為全液壓雙動力頭，以風(fēng)動沖擊 + 電動液壓回旋法鉆進。鉆孔開鉆前，對鉆機的位置、鉆桿傾角及方位角都要認(rèn)真校對，保證鉆具軸線與導(dǎo)向管軸線一致。鉆進以排屑順暢為準(zhǔn)，針對不同地層采取不同的鉆進方法。如遇卡鉆與塌孔，要及時處理，或告知技術(shù)人員。保證在下鋼管時鉆孔精度、孔壁光滑以及不坍塌、不掉塊。
（五） 頂進鋼管
鋼管接頭采用絲扣連接,絲扣長8～10cm。鉆到預(yù)計長度后，用高壓風(fēng)清孔，退出鉆桿，把接好的鋼管一邊旋轉(zhuǎn)一邊頂入。此時，應(yīng)及早發(fā)現(xiàn)并采取措施防止造成過大的彎曲，為此要進行經(jīng)常的彎曲測定。
（六） 鋼管注漿
通常采用向鋼花管注漿以加固地層，向鋼實管中只注砂漿充填,用以檢查注漿情況。根據(jù)本隧道地質(zhì)情況，全部使用鋼花管，為保證注漿效果，注漿前將導(dǎo)向管與鋼管間隙密封以防漿液外流，且孔口應(yīng)設(shè)氣孔。
注漿時，采用先低壓、中流量注入，注漿過程壓力逐漸升高，注漿流量逐漸減少。當(dāng)壓力升至終壓時，繼續(xù)壓注5min，再結(jié)束注漿。
注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿終壓達(dá)到設(shè)計值，注漿量達(dá)到設(shè)計漿量90%以上，或注漿壓力未達(dá)到設(shè)計值、注漿量已達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，或注漿壓力達(dá)到終壓80%時出現(xiàn)較大的跑漿，經(jīng)間歇注漿后，可結(jié)束單孔注漿。
五、施工中遇到的問題及采取的措施
長大管棚注漿超前支護在破碎堆積層中注漿效果較好，開挖后可看到管棚之上破碎石塊被膠結(jié)成整體，并且長管棚中補注的水泥砂漿也增大了鋼管棚的截面模量，提高了橫擔(dān)荷載的能力。但在具體施工過程中會遇到許多的問題，應(yīng)采取相應(yīng)的措施及時進行解決。
（一）由于地質(zhì)條件原因，在鉆孔過程中各孔均出現(xiàn)不同程度的漏風(fēng)，無渣排出現(xiàn)象，容易引起卡鉆并導(dǎo)致鋼管下不到位。采取慢進慢出多次竄動，每鉆進10cm即退出20cm，同時以高壓風(fēng)不斷吹動，然后緩慢鉆進，每鉆進一條鉆桿則退出兩三條，待正常排渣后，再加鉆桿鉆入。
（二）遇上硬至可塑粘土，因粘性強，風(fēng)動沖擊無法把渣排出來，可加適量清水，把粘土形成泥漿方式排出來。
（三）在鉆進過程中，注意鉆孔速度、返回介質(zhì)的成份數(shù)量、地下水等資料的收集與記錄，發(fā)現(xiàn)異常及時解決。
（四）鉆進過程如遇嚴(yán)重的塌孔、漏風(fēng)等現(xiàn)象，應(yīng)停止鉆進，進行注漿，待漿液凝固后，繼續(xù)鉆進。
（五）在施工中，水平鉆孔難免有些彎曲，且總是向隧道設(shè)計斷面彎曲，為此，給以適當(dāng)?shù)纳咸Я�，�?yīng)經(jīng)常測量軸線與襯砌外緣夾角。
六、結(jié)束語
該隧道進、出口端長大管棚設(shè)計與施工，均取得良好的效果，為今后在風(fēng)化剝蝕、不良地質(zhì)情況進行類似施工積累了施工經(jīng)驗，具有一定的借鑒意義。但在工程應(yīng)用中還應(yīng)注意以下幾個問題：
（一）鉆孔：鉆孔是管棚施工的關(guān)鍵工序，首先要將鉆機穩(wěn)固在鋼管腳手架上，其次是在鉆進過程中要慢進慢出，多次竄動。鉆孔完成后還需高壓風(fēng)清孔。
（二）頂管：頂管是施工的重要工序，頂管時要緩慢推進，邊由鉆機回旋轉(zhuǎn)進，邊同時由前動力頭加壓推入。
（三）注漿：注漿是控制施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序，先低壓后高壓，要按設(shè)計的終灌壓力及注漿量進行停漿控制。

參考文獻：
1.林宗元主編.巖土工程治理手冊[M]．.沈陽科學(xué)出版社：1993.
2.黃生根、張希浩、曹輝.地基處理與基坑支護工程[M]．武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1999.

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