超前支护技术在隧道施工中的运用研究

赵　培

(贵州路桥集团有限公司)



超前支护技术在隧道施工中的运用研究

赵培

(贵州路桥集团有限公司)

摘要：主要以务川隧道施工实例，阐述了隧道超前支护施工技术在隧道施工中的运用。

关键词：隧道；超前；支护；管棚；小导管；钻孔

1工程概况

务川隧道隧址位于务川县城城郊，隧道位于务川进城连接线上，隧道进口接务川连接线，系单洞中隧道，起讫桩号为JK0+940～JK1+935，长度995m。设计速度40km/h，设计荷载为公路-I级，建筑限界净高5.0m。

2务川隧道超前支护技术

2.1　超前管棚施工方法

(1)钻机工作平台开挖

首先需要以钻机自身高度为依据对台阶的开挖高度进行确定，从原地面从上到下按照台阶法进行开挖，仰坡面需竖直开挖，以便管棚导向墙施作。当挖至台阶底部时，形成管棚钻机施作平台。考虑钻机平台高度不能满足导向墙施作高度，需将开挖平台两侧以外的位置进行加深。开挖方法主要采用机械开挖，人工用风镐配合，挖机、装载机装渣、汽车运输出渣。

(2)安装钻机

在进行钻进平台的搭设中，尽可能保证一次搭好。钻孔应该按照从高孔位到低孔位的顺序进行，可以对钻机与搭设平台的时间进行缩短，这样保证方便进行钻机定位。要保证钻孔平台的稳定性，并且保证钻机安装的牢固性，以防在钻孔的过程中出现不均匀的下沉以及位移现象，从而对钻孔的质量产生影响。钻机距离掌子面的距离必须控制在2m以内，并且钻孔的方向应该保证平行于线路中线，因而必须对钻机的位置进行精准的核定。架定钻机时，可用手罗盘，径伟仪，挂线相结合的方法，确保钻机杆轴线与管棚设计轴线相吻合。钻机定位时，钻杆轴线与管棚轴线要保持一定数值的仰角。

(3)钻孔

本工程钻孔主要采用管棚钻机进行，钻机平台的告诉需要以钻机的可调控范围以及钻孔的顺序为依据进行确定，因为钻孔的顺序是按照高孔位向低孔位进行，平台位置相应自上而下进行逐步降低，以满足钻孔需要。钻机就位时用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线和导向轴线相吻合。钻孔时经常测量孔的斜度，发现误差超限应及时纠正，至终孔仍然超限者应封孔，原位重钻。孔钻完之后应进行清孔。

(4)安装管棚钢管

在进行管棚钢管下料之前需要按照设计每一个钢管进行配管和编号，这样可以对同一断面上管接头不超过1/2进行保证，相邻两个钢管接头前后必要要最少错开1m。钢管接头采用丝扣连接。钢管周身钻出浆孔。为便于入孔，首节钢管管头焊成圆锥形。大管棚钢管分节安装采用孔口管引导和反压顶管工艺，相邻孔间管节奇偶错开，前期靠人工送管，当阻力增大，人力无法送进时，采用机械反压顶进，顶进中始终保证反压合力方向与孔轴线一致。地质条件较差时，安装钢管要及时，以保证完全成孔后能将钢管顺利送到孔底。

(5)管内注浆

本工程管棚注浆采用的是M20水泥净浆，其水灰比为1∶1。钢管钻孔作为注浆孔，钻孔梅花形布置，间排距15cm，钻孔直径10mm。注浆前应先进行注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确定，以利施工。注浆采用用两台液压注浆机分段由最低孔位向最高孔位进行，注浆压力由小到大缓慢升高。初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，持压15min后停止注浆。注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍，若注浆量超限，仍未达到压力要求，调整浆液继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均被浆液充填，方可终止注浆。注浆结束后及时清除管内浆液并用水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。

2.2　超前小导管施工

(1)导管的制作和安设

超前支护的小导管的杆体使用的是Φ50mm热轧无缝钢管制作，小导管的壁厚为4mm，管壁周围每隔15cm交错钻φ6mm的注浆孔，为防止漏浆，管口段1.0m钢管不开孔。管前端用Φ34mm热轧无缝钢管做10cm锻成锥头，并与Φ50mm钢管进行焊接。

(2)钻孔

在钻孔之前，需要严格开挖的轮廓线环向每间隔40cm标出钻孔位置，本工程采用风钻进行钻孔，风钻钻头采用60mm的合金钻头，在设计的位置上钻孔(外插角100～140)，然后用高压风吹净孔内岩屑。孔位误差不得大于5cm，角度误差不得大于2°。

(3)安装导管

使用具有冲击性能的风钻将小导管顶入到孔中，或者是直接使用锤击将小导管插入钢管中。导管打入后管内需用高压风或掏勺清理干净,导管周围用塑胶封堵或喷5～8cm混凝土防止漏浆。施工时钢管与钢架支撑配合使用时，应从钢架腹部穿过，尾端与钢架焊接,前后两循环导管的重叠长度不得小于1.0m，钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。

(4)注浆

本工程注浆主要采用的水泥浆液，水泥浆液配合比需要根据现场试验取得，浆液可采用水灰比为1∶1(重量比)，注浆压力应为0.5～1.0MPa，在孔口处设置止浆塞。注浆前应进行压水实验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆进度和发挥设备效率，可采用群管注浆(每次3~5根)。单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观焊接察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵浆、跑浆、漏浆。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。

3结语

超前支护技术对于作为一种隧道施工技术，对于保证隧道施工安全和提高进度具有非常重大的意义。在务川隧道施工中，采用的主要超前支护技术是超前管棚支护技术和超前小导管支护技术。

参考文献：

[1]姜同虎，霍三胜，叶飞，等.浅埋软弱破碎围岩隧道进洞施工技术研究[J].现代隧道技术，2011，(3)：45-46.

[2]谭军民.浅谈隧道超前支护施工技术——非开挖技术在隧道施工中的应用[A].第六届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C].2007，(8):34-35.

[3]何琴，王方，谢文利.超前支护在处理父子关隧道塌方中的应用[J].岩土工程界，2007，(4)：67-68.

作者简介：赵培(1985-)，男，河北保定人，助理工程师。

收稿日期：2014-08-27

中图分类号：U442

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2015)08-0147-01