管棚在軟弱圍巖隧道施工中的應(yīng)用朱金濤

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1、管棚在軟弱圍巖隧道施工中的應(yīng)用朱金濤中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司北京100142摘要：在軟弱圍巖隧道進(jìn)行的施工時(shí)，極易出現(xiàn)掌子面失穩(wěn)及地表下沉的現(xiàn)象。以科學(xué)、合理的支護(hù)方法增強(qiáng)支撐力，能夠有效控制施工問(wèn)題的出現(xiàn),管棚技術(shù)就是其中一種有效的方法。木文以某軟弱隧道工程為例探討了其施工技術(shù)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：管棚；軟弱圍巖；注漿一、工程概況長(zhǎng)壽山隧道位于黃河北岸的大砂坪鄉(xiāng)與富民村之間，橫穿蘭州市兩區(qū)一縣，起點(diǎn)里程HDK41+910，終點(diǎn)里程HDK54+425，全長(zhǎng)為12515m,屬于中鐵二十局集團(tuán)蘭州樞紐項(xiàng)目控制性節(jié)點(diǎn)工程。自開(kāi)工以來(lái)，項(xiàng)目部把長(zhǎng)壽

2、山隧道列為創(chuàng)獸班獎(jiǎng)工程。隧道進(jìn)HDK54+265?HDK54+425段有一個(gè)喇叭口斷面，為雙線集裝箱喇叭U隧道，該里程段隧道地質(zhì)條件較差，施工難度大，技術(shù)含量高，線路穿越V級(jí)全~強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。洞口段表層為坡積土，層厚0.5m~2m,進(jìn)洞口30m淺埋段為全風(fēng)化花崗巖，巖體呈角礫碎塊松散狀結(jié)構(gòu)，巖體完整性差，洞口邊仰坡及圍巖自穩(wěn)能力弱。自隧道準(zhǔn)備開(kāi)始進(jìn)洞，隨著清除洞口表層土后，仰坡地表處產(chǎn)生裂縫,最大裂縫5cm,形成3?4cm的錯(cuò)臺(tái)，且裂隙水入滲時(shí)，有滴水現(xiàn)象，洞口開(kāi)挖工作面產(chǎn)生坍塌，施工進(jìn)洞網(wǎng)難。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合其他隧道施工經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為

3、較為合理的施工方法是采用長(zhǎng)管棚超前預(yù)注漿，先對(duì)洞口段進(jìn)行固結(jié)處理,以保證洞口淺埋段經(jīng)濟(jì)、快速、安全的進(jìn)洞。二、管棚注漿法工藝原理注漿管棚通過(guò)注漿填充圍巖裂隙，提高圍巖的強(qiáng)度和剛度，從而提高圍巖的整體承載能力。通過(guò)向圍巖注漿形成的加固圈起到“承載拱”的作用，支承“承載拱”上部的巖層重量，使拱內(nèi)部的圍巖與支護(hù)系統(tǒng)處于免壓狀態(tài)。拱內(nèi)部的圍巖與支護(hù)系統(tǒng)受到的力僅是由于隧道變形引起的形變壓力，當(dāng)管棚為慣性力矩較大的厚壁鋼管，且沿隧道開(kāi)挖輪廓線周密布置時(shí)，加固圈的變形較小，因此，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的上部荷載大大減小。另外，在管棚進(jìn)口端一般加冇套拱基礎(chǔ)

4、，另一端深入到隧道圍巖較為完整、堅(jiān)硬處，這樣可以對(duì)上部的破碎軟弱圍巖形成一個(gè)穩(wěn)定的“簡(jiǎn)支梁”支撐結(jié)構(gòu)，此簡(jiǎn)支梁可起到承受上部壓力或者傳遞上部荷載的作用。管棚作為隧道施工的輔助方法之一，適用于軟弱砂土質(zhì)地層、砂卵礫石地層，膨脹性軟流塑、硬可塑狀粉質(zhì)粘土地層，裂隙發(fā)育巖體、斷層破碎帶、淺埋大偏壓等圍巖，并對(duì)地層變形有嚴(yán)格要求的工程。通常情況下，在穿越鐵路修建地下工程、穿越地面及地下結(jié)構(gòu)物修建地下工程、修建大斷面地下工程、隧道洞U段加固等特殊地段施工吋，一般采用管棚進(jìn)行超前支護(hù)。三、管棚在軟弱圍巖隧道施工中的應(yīng)用（一）施工參數(shù)1、長(zhǎng)度的選擇管棚

5、長(zhǎng)度應(yīng)視隧道所處地形、地質(zhì)等情況而定，首先必須要穿過(guò)掌子面上的土體破裂面一定的長(zhǎng)度，使土壓力傳到已封閉的支護(hù)結(jié)構(gòu)上，蘇次滿足鉆機(jī)設(shè)備的工作參數(shù)要求。特別是在地質(zhì)重要任務(wù)比較復(fù)雜的情況下，一般應(yīng)沿隧道軸向進(jìn)行試鉆，取得詳細(xì)資料，從而決定長(zhǎng)管棚的施工區(qū)長(zhǎng)度。本隧道管棚長(zhǎng)度為32m。2、鋼管的選擇管棚鋼管型號(hào)的選擇根據(jù)地質(zhì)條件和支護(hù)條件，本隧道采用0108mm熱乳無(wú)縫鋼管，壁厚6mm,節(jié)長(zhǎng)分別為4m和6m3、鋼管的間距管棚環(huán)向布設(shè)鋼管間距多為30?50mm。間距布設(shè)對(duì)防止洞口上方土體坍落及松馳有很大的影響，施工中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合理的間距。本

6、隧道鋼管采用33cm。4、注漿參數(shù)注漿采用水灰比1:1（重量比）單液水泥漿，在早期強(qiáng)度要求較高吋可采用雙液漿。在鋼管最外端1.5m范圍內(nèi)不設(shè)置注漿孔，采用M10水泥砂漿灌注?？卓谟煤穸?-5mm鋼板鑿孔焊接注漿管等直徑小導(dǎo)管來(lái)封堵；鋼管與孔壁空隙得封堵，利用自制工具將早強(qiáng)水泥砂漿塞入孔口封堵，封堵材料入孔內(nèi)不小于lm長(zhǎng)度，確保封堵質(zhì)量。注漿量及注漿結(jié)束與否，不是以時(shí)間來(lái)判斷，而是以注漿壓力來(lái)控制，當(dāng)注漿壓力持續(xù)升高，接近或達(dá)到注漿額定壓力吋，該管注漿即可結(jié)束。注漿初壓0.5?l.OMpa,終壓2?2.5Mpa。單孔注漿量：式中為漿液擴(kuò)散半

7、徑，取=0.6,為鋼花管長(zhǎng)，取0.85為注漿飽滿系數(shù)，為地層孔隙率，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土工試驗(yàn)測(cè)得，由此算得單孔注漿量為0.9?2.0。（二）施工技術(shù)1、安設(shè)鉆機(jī)采用MGj—50型錨桿工程鉆機(jī)，無(wú)伸縮臂功能，鉆機(jī)升降采用在底架上用千斤頂升降，加設(shè)枕木垛調(diào)節(jié)所需高度。2、開(kāi)孔開(kāi)孔前必須檢査設(shè)備，保證設(shè)備狀況良好，對(duì)組合好的鉆具要檢查絲扣聯(lián)結(jié)是否緊密，偏心擴(kuò)孔器轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活。在架設(shè)好鉆機(jī)、調(diào)整好孔位的水平位置及仰角后，采用大于鋼套管直徑1?2級(jí)的潛孔錘，鉆鑿2?3m深的孔口，然后退出潛孔錘。3、安裝管棚鋼管、鋼花管（1）頂進(jìn)鋼管采用4m和6m兩種長(zhǎng)度規(guī)

8、格，管棚鋼管、鋼花管節(jié)與節(jié)之間通過(guò)絲扣接頭連接，絲扣長(zhǎng)15cm。為使鋼管接頭錯(cuò)開(kāi)，編號(hào)為奇數(shù)的第一節(jié)管采用3m鋼管，編號(hào)為偶數(shù)的第一節(jié)管釆用6m鋼管，以后每節(jié)鋼管采用6m長(zhǎng)鋼管，以保證同一斷面