软弱围岩浅埋偏压半明半暗长管棚施工技术

刘永恒 王琴

【摘要】近年来，我国高速公路及铁路事业发展迅猛，其中隧道施工也较为常见，但复杂地形洞口段施工安全风险较大，文章结合工程实际，对该项施工技术在复杂地质条件下的运用进行了阐述。

【关键词】软弱围岩；偏压；半明半暗；管棚；施工；技术

一、前言

作者施工的藻溪隧道位于浙江省苍南县藻溪镇灵炎公路旁边，属于浙江省东南部地区，靠近海岸线。藻溪隧道为小净距隧道。隧道长度为左线ZK8+041～ZK8+502，长461米；右线：YK8+070～YK8+510，长440米。本项目管棚长度最短17m，最长22m。藻溪隧道进口及洞身段岩性主要为强—微风化角砾玻屑凝灰岩。出洞口段岩性主要为流纹岩，强风化较破碎，较坚硬，结构碎裂。

二、技术特点

变非常规施工工艺为常规施工工艺，在增加少量措施费用情况下，快速启动管棚施工，节省进洞时间。

三、适用范围

浅埋偏压段、半明半暗管棚施工。

四、施工技术

4.1管棚常规工艺原理

于明暗交接处施作护拱（又名导向墙），护拱中设置直径140mm的导向钢管。护拱施工完毕后，采用A125钳口钻以跳孔方式进行钻孔，钻设至设计长度开始清孔安装管棚，最后采用M20水泥净浆压浆。

4.2半明半暗管棚处理工艺原理

该段落右半洞身处于裸露状态，钻头无法在既定的位置准确钻孔。采用接长导向管原理，使钻头与岩面接触、固定钻孔，能够满足钳口钻钻孔要求。

五、施工工艺及操作要点

5.1护拱施工

由测量组施工测量放线定位后，经项目部与监理复测同意施工后，才能开始施工，护拱设计参数C30混凝土浇筑。钢支撑采用自制型钢冷弯机加工，严格管理，将钢架的加工误差及变形值控制在技术规定的范围之内。

孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。导向管设计长度为2m/根，我们根据现场实际情况，分别采用4～9m不等长导向管，使导向管直接顶住岩面。导向管与线路纵坡方向仰角夹角2°，以防止导向管下垂。

套拱内外模全部使用5cm厚木模板，底模支撑采用4榀18型钢加工成617㎝外径的弧形支撑，外模用Φ22钢筋焊接在套拱内部钢拱架上形成弧形扣牢外模板，挡头板也使用类似方法固定。

5.2管棚施工

大管棚设计参数使用Φ108×6㎜热轧无缝钢管，环向间距40㎝，倾角平行于路线纵坡，方向与路线中线平行。钢管施工误差径向不大于20㎝，隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少须错开1米，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节采用3m钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m钢管，以后每节均采用6m长钢管。

（1）管件制作：棚管采用Φ108的无缝钢管，钢管节长有3m和6m两种，而管棚长度大于6m，因此必须进行接长，同时根据设计钻注浆孔。钢管应在专用的管床上加工好丝扣，丝扣长15cm。现场无法对钢筋进行套丝，经沟通采用内套小一号的钢管，采用焊接工艺。棚管四周钻φ12㎜出浆孔（靠掌子面3m的棚管不钻孔）；管头焊成圆锥形，便于入孔。

钢管花样图

（2）施工方法拟采用非开挖施工技术的“导向钻进+挖机顶进”法，即先采用水平导向钻机进行导向钻进成孔，再用挖掘机逐节将管棚顶进孔内，这样充分发挥了导向钻机和挖掘机两种非开挖技术的优势，确保了管棚的精度、大大减少了常规管棚钻机施工时产生的沉降。配备XY-28-300电动钻机，钻进并顶进长管棚钢管。

①搭钻孔平台安装钻机：钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。

②钻孔：为了便于安装钢管，钻头直径采用φ115 mm。岩质较好的可以一次成孔；钻进时产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。钻机开钻时，可低速低压，待成孔10 m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压，钻孔施工时应注意以下几点：

a、进行详细的地质、水文勘测，选取合适的钻头

b、导航仪器严格遵守使用技术规程，正确安装，细心调试，直到精度测量误差小于5mm。

c、由于钻孔位置要求严格，在钻杆钻进过程中一定要控制钻进参数。

d、钻孔施工中严格控制钻孔轴线，采用定位导向技术进行一杆多次测量的方法来提高精度，使误差保证在规范允许范围内，若有不利偏向要及时进行纠正，纠偏遵守“勤纠少纠”的原则。

e、事先排好各管的位置，钻导向孔要严格按设计轨迹施工。

③清孔验孔：用地质岩芯钻杆配合钻头（φ125 mm）进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。用高压气从孔底向孔口清理钻渣。用全站仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。

④安装管棚钢管：棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔（φ125 mm），然后可用挖掘机反压顶进；也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。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。

⑤配浆：管棚注浆按设计采用水泥净浆，其配制方法如下：水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1。

⑥注浆：管棚注浆顺序原则上遵循着“先外后内”、“跳孔注浆”、“由稀到浓”的原则，跳孔进行注浆施工，开始时注浆的浆液浓度要低一些，逐渐加浓至设计浓度。 注浆管与堵浆塞進浆孔连接，堵浆塞与管棚采用丝扣连接。 注浆从进浆孔孔口注入，初压0.5～1.0Mpa，终压2.0 Mpa。直至达到设计注浆压力或设计注浆量时终止，关闭阀门。 注浆结束后及时及时清除管内浆液，用30号水泥砂浆紧密充填。 按设计施工间隔无缝钢管，检查注浆质量，并用30号砂浆填充。

注浆施工要点：注浆孔位要准确，定位偏差应小于5cm，孔底偏差不大于孔深的1%至2%。顶管施工作业过程中会使管内混入一些碎石和碎屑，在注浆施工前一定要用高压风水进行吹洗，如果管内仍有较大的碎石，应采用小于钢管内径的钻头，利用凿眼台车钻进将其钻碎，吹洗干净。

5.3反压护拱施工

反压护拱施工，须在管棚安装完成之后进行，避免先施工反压混凝土锚杆导致管棚不能钻设的情况，确保管棚正常施工。反压护拱混凝土浇筑采用泵送法施工，墙身浇筑高度1m/次，采取小方量、慢速度浇筑思路，确保施工过程中的安全。反压护拱施工之前，必须将山体侧岩面上的松动浮石清理干净，避免施工过程中因震动引起浮石下落，砸伤施工人员造成人员伤亡。

该段落洞身开挖须在反压护拱混凝土达到设计强度后，方可进行暗洞开挖。同时暗洞施工应“短开挖，强支护，及时封闭初期支护，做到步步为营，稳打稳扎”。

5.3.1施工工藝流程

基础开挖，锚杆施工，挂网片，安装模板，浇筑基础砼，钻设下一台阶锚杆，挂网片安装模板，浇筑反压砼

5.3.2 施工步骤

⑴基础施工

首先将距离右洞隧道中心线右侧13m位置处，纵向每5m一个桩进行布设，以该线为标准，向右侧开挖基础台阶，台阶宽度为3m，台阶深度不小于100cm，并且台阶底带有向内侧倾斜1：5的坡度。根据现场地质条件，拟采用光面爆破方式进行开挖。其具体尺寸如图所示：

锚杆、网片施工完毕后，安装模板，分2次浇筑完至距地面392cm位置，其中包括基础，第一次浇筑高度2.5m（含基础1m深），第二次2m。

⑵反压护拱砼身施工

反压护拱砼身施工分层进行锚杆施工、分层砼浇筑，初步拟定分层浇筑高度为1m，上一层浇筑的砼身作为下一循环施工平台，采用泵送法施工工艺。模板利用预埋φ22螺纹钢作为对称拉杆，φ22螺纹钢采用预埋施工工艺，受力效果较好，有利于提高施工进度。模板采用18mm竹胶板外背方木做为加劲梁，同时木方背后背φ42钢管。其示意图如下：

⑶砼浇筑

砼浇筑采用混凝土泵车进行施工，泵送速度控制为低速，不得施工过快，混凝土浇筑速度不超过2.5m/s。浇筑顺序宜从山体侧往外浇筑，浇筑过程中，采用50震动棒进行振捣。浇筑过程中，设置长3m，宽1m的钢筋架子，用于振捣工人作业平台，同时，钢筋架子四条腿套PVC管，便于下次浇筑时，拔出架子重新利用。

5.3.3施工工艺

⑴锚杆施工

锚杆材料为φ22螺纹钢，长度为3.5m，锚固剂采用砂浆，采用先成孔、注入砂浆，后安装锚杆的施工工艺。其施工工艺采用YT-28-300风动钻机钻孔，钻孔直径为Φ42，用风钻顶入，顶入长度为3m，外露50cm深入砼体。

其施工流程：测设布孔→凿岩机就位→钻孔→清孔→注入砂浆→植入锚杆

锚杆布置形式为纵横间距1.2m×1.2m，呈梅花型布置。

⑵钢筋网片施工

钢筋网片采用E6（15*15cm）网片，第一层网片铺设距离原地面20cm，为下循环施工预留搭接长度不小于18cm，网片铺设后与钢筋锚杆采用绑扎连接，连接须牢固，不得有松动。第二层网片距离模板20cm，部分与对称拉杆绑扎连接，确保反压砼厚度不小于3m。

⑶模板施工

反压砼模板采用1.8cm厚度竹胶板，背面采用5*5cm加劲木条，外背φ42mm钢管3根。预埋钢筋与模板对拉，模板表面处设置5mm后垫板增加受力面积。模板接缝处，采用土工布条填塞，较大漏洞采取有效措施保证不漏浆。

⑷砼浇筑

砼浇筑采用混凝土泵车进行浇筑，浇筑方式采用纵向分层浇筑，浇筑过程中采用50振动棒进行振捣，确保混凝土质量。每次混凝土浇筑高度不得大于1m。

七、结 语

通过对藻溪隧道软弱围岩浅埋偏压半明半暗长管棚施工技术的阐述，我们不难看出，无论施工环境如何恶劣，施工难度有多大，只要我们谋划在先、科学组织、精细施工，一切困难都将迎刃而解。笔者在这里简单阐述此施工技术，以期为类似施工提供借鉴。