第３６卷第３５期 ・３０４・ ２ ０ １ ０年１ ２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ＶｏＩ＿３６ Ｎｏ．３５ Ｄｅｃ． ２０１０ 文章编号：１００９—６８２５（２０１０）３５－０３０４－０２ 长大管棚在隧道浅埋偏压段的施工技术 郭明宇 摘要：结合具体工程实例，介绍了浅埋偏压隧道采用３５ ｍ长大管棚超前支护的施工技术，并在参数确定、机具选择、进 度情况、质量控制４个方面作了具体介绍，指出了施工过程中的操作关键及注意事项，为今后同类隧道施工提供了宝贵 经验。 关键词：隧道，长大管棚，施工技术，质量控制 中图分类号：Ｕ４５５．４ 文献标识码：Ａ 能力，在导管内增设钢筋笼。 开挖支护边坡，施作套拱 钻机就位 钻孔预注浆护 Ｌ １ 工程概况 社坪隧道设计为单洞双线，设计行驶速度２５０ ｋｍ／ｈ，并预留 进一步提速条件。隧道全长２１３ ｍ。全隧道按新奥法设计和施 工，进口和出口均位于陡峭的山坡上，施工场地条件有限，进口左侧 存在顺层偏压，洞口浅埋，浅埋段最薄覆盖层分别为５ ｍ，７．５ ｍ，在 洞口７４ ｍ范围内为强风化奥陶系黄隘组砂页岩，预板为残坡积 层，风化裂隙，发育具块状镶嵌结构，局部散体结构，围岩不稳定， 易塌。采用３５ ｍ长大管棚对洞口段进行超前支护。沿隧道衬砌 钻进＋管棚体安装 一节管棚体安装结束 钻杆退回原位 —Ｈ接长钢管 外缘一定距离打人一排纵向钢管，并且在插入钢管后，再往管内 注浆以固结软弱围岩、充填钢管与孑Ｌ壁之间的空隙，使管棚与围 岩固结紧密，以提高钢管的强度。开挖后架设拱形钢架支撑，形 成牢固的棚状支护结构。 继续钻进安装至没计长度 下一根 钻进结束 ２施工工艺 ２．１ ／ｇ＿ｒ＿工艺流程 施工工艺流程如图１所示。 安放钢筋笼 图１大管棚施工工艺流程图 ２．２ 管棚参数 格：热轧无缝钢花管，外径１０８ ｍｍ，壁厚６ ｍｍ；３）管距：环向间距 ２．３工艺说明 １）明洞段开挖应在洞顶截水沟施工完成后进行，应尽量避开 １）钢管布设在圆心角为１２０。的隧道拱部范围内；２）导管规 ２．３．１ 明洞边坡仰坡开挖支护 ４０ ｃａ；４）倾角：外插角１．５。（不包括路线纵坡）；５）注浆材料：水泥 雨季施工。２）边仰坡防护应与明洞开挖同步进行：及时施工明洞 浆、水泥砂浆或双液浆；６）管棚长度为３５ ｍ，节长３ ｍ，６ ｍ；７）孑Ｌ 边坡的锚杆、挂没钢筋网、喷射混凝土及时封闭坡面。３）对边仰 口管为无缝钢管＋１４６ ａｍ，壁厚６ ｍｍ，节长２ ｍ；８）管心与衬砌设 坡渗水要及时排、引到坡面外，加强对坡面的防护。 计外廓线间距为４０ ｃｍ；９）钢管施工误差：径向不大于２０ ｃｍ；１０） ２．３．２施作套拱 导管上钻注浆孑Ｌ，孑Ｌ径１０ ｍｍ，孔纵向间距１５ ｃｍ，呈梅花形布置， １）混凝土套拱作为长管棚的导向墙，起到反压管棚尾端，平 尾部留２００ ｃｍ的不钻孔止浆段。注浆压力０．６ ＭＰａ～１ ＭＰａ，具 衡管棚受力及支撑洞口的作用。套拱在明洞外廓线以外施作，套 体浆液配比和注浆压力由现场试验确定；１１）为了提高导管的抗弯 拱内埋设工字形钢支撑，管棚导向管焊接在钢支撑上。２）用全站 ［４］ 李建高．既有线构筑物旁控制爆破技术［Ｊ］．隧道建设，２００７ ［５］ 赵（５）：２１—２２． 君．巷道围岩松动圈测试技术与应用［Ｊ］．矿业快报， ２００４（７）：４０—４１． Ｈｉｇｈ－ｒｉｓｋ ｍｏｕｎｔａｉｎ ｍａｓｓｉｆ ｄａｎｇｅｒ ｃｒａｇ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＹＡＮＧ Ｙｕｎ－ｘｉａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈａｎｇｓ ｕｐｓｉｄｅ ｄｏｗｎ ｔｈｅ ｓｔａｖｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｔａｋｅ ｔｈｅ ｎｅｗ Ｍｕｃｈａｎｇｚｉ ｆｉｒｓｔ ｔｕｎｎｅｌ ｅｘｐｏｒｔ ｈｉｇｈ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ ｏｆ Ｘｉａｎｇｆａｎ—Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ｒａｉｌｒｏａｄ ｓｅｃ— ｏｎｄ ｌｉｎｅ ａｓ ｒｅａｌ ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｗｉｔｈ ｅｍｐｈａｓｉｓ ｔｉｇｈｔｅｎｓ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｈｉｃｈ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｈｉｇｈ—ｒｉｓｋ ｍｏｕｎｔａｉｎ ｍａｓｓｉｆ ｃｕｂｉｃ ｍｅｔｅｒ ｏｆ ｓｔｏｎｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｄａｎｇｅｒ ｃｒａｇ ｐｒｅ—ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｈｉｇｈｗａｙ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ ｐｅｒｍａｎｅｎｃｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｕｎｉｉｆｅｓ，ｉｔ ｈａｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｇｕｉｄｉｎｇ ｒｏｌｅ ｆｏｒ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｒｏｃｋ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｒｏａｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｄａｎｇｅｒ ｃｒａｇ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 收稿日期：２０１０—０９一Ｏ１ 作者简介：郭明宇（１９７３一），男，工程师，中铁十二局集团第二ｊ二程有限公司，山西太原０３００３２ ｌ３ｉ 郭明宇：长大管棚在隧道浅埋偏压段的施工技术 ２）用高压气从孔底向孔ＶＩ清理钻渣。 ３）用测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。 ２．３．７安装管棚钢管 ・３０５・ 仪确定出两侧管口的平面位置，高程，焊接固定导向管。孔ＶＩ管 应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。 ２．３．３ 钻机就位 采用ＲＰＤ．１ ５０Ｃ履带式多功能地质钻机进行钻孑Ｌ作业。 操作平台，钻机就位更方便、灵活，施工效率高。２）钻机定位：钻 １）钢管应在专用的管床上加工好丝扣，头焊成圆锥形，便于 １）钻机自动行走至作业平台，与传统施工方法相比无需搭设 入孔。２）棚管顶进采用大孔引导和钻机钻进相结合的丁岂，即先钻 机要求与已设定好的孑ＬＶＩ管方向平行，必须精确核定钻机位置。 大于棚管直径的引导孔（６１４６ ｍｍ），然后可用钻机的冲击力和推 用钻杆导向的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孑Ｌ口管轴线 力低速顶进钢管。 相吻合。 ２．３．４钻孔预注浆 ３）接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。 同一横断面内的接头数不大于５０％，相邻钢管接头至少错开１ ｍ。 １）安装好有孔钢花管后即对孔内注浆，注浆后再施工无孔钢 首先在＋１４６导向管前端安装６１４６转＋１ｏｏ的变径，再在变 ２．３．８ 注浆 径前端安装＋５７止水装置。依照６１４６导向管的仰角和外插角定 位。用ＲＰＤ一１５０Ｃ钻机＋５７钻杆＋６５钻头进入＋１４６导向管一次 管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。 性钻到３０ ｍ。开始后退式注浆，即后退钻杆３ ｍ，注浆一次，达到 气操作台与氮气瓶安装好，把氮气送至止水装置抱紧密封环，压 力要超过设计注浆压力，防止水泥浆液泄漏。 ２）注浆参数：水泥浆与水玻璃体积的比例为１：１；水泥浆水灰 ３）采用ｋｂｙ ５０／７０液压注浆机将双液浆注入管棚钢管内，初 压０．５ ＭＰａ，终压１ ＭＰａ，持压１５ ｍｉｎ后停止注浆。注浆量一般为 压力后再后退，再注浆，以此类推一直注满全孔。把氮气管和氮 比１：１；水玻璃浓度３５ Ｂｅ 水玻璃模数２４。 注浆施工：注浆开始前，根据注浆方式（双液浆）正确连接管 钻孑Ｌ圆柱体的１５倍，若注浆量超限，未达到压力要求，应凋整浆 路。注浆开始前，进行压水或压稀浆试验，检验管路的密封性和 液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孑Ｌ周围岩体与 地层的吸浆情况，注浆压力０．６ ＭＰａ～１ ＭＰａ。注浆时，经常观测 钢管周围孑Ｌ隙均为浆液充填，方可终止注浆。 注浆压力和流量的变化，发现异常情况及时处理（注浆过程中，如 ４）注浆结束后及时清除管内浆液，并用３Ｏ号水泥砂浆充填， 压力逐渐上升，流量逐渐减少属于正常现象；如压力长时间不上 增强管棚的刚度和强度。 升（小导管注浆５ ｍｉｎ）流量不减，可能是跑浆或漏浆；如压力急剧 ３质量控制 上升，流量急剧减少，在排除地层因素外，叮能是管路阻塞）。注 １）钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个 浆过程中，经常观察工作面及管口情况，发现漏浆和串浆，及时进 孑Ｌ进行编号。 行封堵。双液注浆时每隔５ ｍｉｎ或变更浆液配比时，在孔口测量浆 ２）钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制 液凝胶时间，并根据情况进行调整。注浆过程中做好注浆记录，每 在１。一１．５。，钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的１％左 隔５ ｍｉｎ详细记录压力、流量、凝胶时间等，并记录注浆过程中的情 右，并控制在２０ ｃｍ一３０ ｃｍ。 况。为防止串浆情况发生，注浆时采取隔孔注浆的顺序进行。 ２．３．５ 钻孔 ３）严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相 邻的钢管不得串孔。 １）当整个环形注浆孑Ｌ按设计要求完成注浆量和注浆压力后， 入＋１４６导向管内进行钻探到３０ ｍ后，拆卸＋８９钻杆。 ４）经常量￣￣Ｏ－Ｅ的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超 ５）掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。 拆下止水装置，换上＋８９钻杆＋１４６钻头按＋１４６导向管的角度进 限者应封孔，原位重钻。 ２）钻机开钻时，可低速低压，待成孑Ｌ １０ ｍ后可根据地质情况 ４结语 逐渐调整钻速及风压。 １）对于隧道洞口的软弱破碎围岩地段、浅埋地段采用长大管 ３）钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的 棚施工工艺，提前发挥超前支护作用，增加了施工安全度，提高隧 现象及时判断成孑Ｌ质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。 ４）认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质 判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报，作为指导洞身开挖 的依据。 ２．３．６ 清孔验孑Ｌ 道的长期稳定性，确保顺利进洞施工。 ２）在管棚支护下开挖，可减少地表下沉和防止围岩坍塌。 ３）管棚钻孔可作为地质预探预报，地质资料可为洞身开挖提 供依据。 参考文献： ２００９，３５（５）：３３３—３３４． １）用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔，清除浮渣至孔 ［１］ 王民桢．长管棚法处理隧道重大坍方技术［Ｊ］．山西建筑， 底，确保孔径、孑Ｌ深符合要求、防止堵孔。 Ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｌｏｎｇ—ｌａｒｇｅ ｐｉｐｅ ｓｈｅｄｓ ｉｎ ｔｕｎｎｅｌ ｓｈａｌｌｏｗ ｂｉａｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ＧＵＯ Ｍｉｎｇ・ｙｕ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆａｃｔｕａｌ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ３５ ｍ ｌｏｎｇ—ｌａｒｇｅ ｐｉｐｅ ｓｈｅｄｓ ａｄｖａｎｃｅｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈａｌｌｏｗ ｂｉａｓ ｔｕｎｎｅｌ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｏｕｓ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｒ ｓｉｆｍｉｌａｒ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ，ｌｏｎｇ－ｌａｒｇｅ ｐｉｐｅ ｓｈｅｄ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑＨｅ，ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ
