强风化砂板岩隧洞管棚施工技术研究与应用

摘 要 本文针对覆盖层薄，围岩稳定性差，破碎带松散带发育的Ⅳ、Ⅴ类围岩为主的软弱地层条件下的地下洞室工程进洞难问题，采用设置混凝土导向墙及导向管的管棚施工工艺，降低了施工难度，保证了施工安全和质量，加快了施工进度，节约了施工成本，取得了良好的社会效益和经济效益，并通过工程实践，效果良好，其关键技术通过中国电力建设企业协会专家评审，属于国内领先水平。

关键词 强风化岩；隧洞；管棚施工技术

1 研究背景

对于覆盖层薄，围岩稳定性差，破碎带松散带发育的Ⅳ、Ⅴ类围岩为主的软弱地层条件下的地下洞室工程在进洞处理时，较为普遍的采用管棚施工技术，在施工过程中由于受地质条件限制，辅助准备工作时间长、工效低，进度缓慢，导致施工成本加大，而且质量、安全问题不能得到有效的保证[1]。

以云南省苗尾水电站灌溉取水交通洞进口开挖支护工程为研究背景，开展技术研究，采用设置混凝土导向墙及导向管的管棚施工工艺， 降低了施工难度，保证了施工安全和质量，加快了施工进度，节约了施工成本，取得了良好的社会效益和经济效益。该关键技术通过中国电力建设企业协会专家评审，属于国内领先水平。

2 技术创新

⑴洞脸边坡岩体软弱破碎，在洞口管棚施工部位设置混凝土导向墙，改善进洞条件，确保了施工安全。

⑵在破碎岩体中未灌浆前设置导向管，钻机就位后可直接进入较完整的岩体中进行造孔，可以大大降低造孔时因调整钻机钻杆方位角的时间，高效精确，提高了造孔的成孔率 。

⑶设置的导向管与管棚之间形成的间隙可采用锚固剂或麻丝封堵，简单有效。

3 技术原理

隧洞进洞段采用大管棚超前固结灌浆措施，在洞口注浆管棚区域增设导向墙，导向墙内设置导向管，有效解决在软弱破碎地层造孔时的塌孔问题，加快钻机就位，避免灌浆封孔不彻底的问题，可快速、优质、安全的形成洞脸，为后续洞室的顺利开挖支护创造有利条件[2]。

4 工序流程及操作要点

4.1 施工工序流程

施工准备→导向钢架施工→导向墙浇筑→钻孔平台搭设与钻机就位→钻孔→管棚钢管的制作与安装→管棚注浆→封孔。

4.2 操作要点

进洞口两侧边坡支护完成后，洞口顶拱120°范围的开口轮廓外0.5m处布置一排注浆管棚、1.0m处布置一排锁口锚筋束。

⑴导向钢架施工

管棚施工前，在管棚设计位置安放至少三榀用工字钢组拼的管棚导向拱架，导向拱架顶部設置导向管。要做到导向拱架底脚坚实、导向管位置准确。

⑵导向墙浇筑

导向墙混凝土浇筑前，导向管管口采用塑料布进行封堵，防止混凝土进入导向管。按照图纸浇筑尺寸进行立模浇筑，混凝土标号要求不低于C20。

⑶钻孔平台搭设与钻机就位

钻机平台支撑于稳固的地基上，采用钢管脚手架搭设，一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

钻孔前精确定位、编号。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料。

⑷钢花管的制作与安装

钢花管采用φ102mm、δ=8mm的热轧无缝钢管加工而成。棚管顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺。管棚安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，连接压浆管及三通接头。

⑸注浆

管棚注浆前，向开挖工作面、拱圈及孔口管周围岩面喷射5～10cm厚的混凝土形成止水墙，注浆时按照“由低到高、先两侧后中间、先单后双”的原则进行施灌，注浆压力为0.5～1.0MPa。单孔注浆结束后，及时关闭孔口闸阀，以免浆液流出；施工中设专人观察洞脸岩层变化情况，若有异常变化，及时通知停机，等采取处理措施后，再恢复施工。

5 小结

⑴本项技术在云南苗尾水电站灌溉取水交通洞进口开挖支护施工中应用，通过对传统管棚施工工艺改进，采用优化施工工艺，解决了埋深浅、砂板岩等软弱、破碎地质条件下地下洞室进洞难的问题，确保股洞口围岩稳定，进洞安全，为后期隧洞施工提供了安全保障，应用效果良好。

⑵本技术施工工序简单化，避免了在软弱、破碎岩层条件下成孔难、造孔方位角难控制的问题，提高了设备使用效率，保证了施工安全和质量，加快了施工进度，节约了施工成本。

⑶通过设置导向管，解决了管棚与松散岩壁之间封堵难的问题，消除了灌浆过程中跑浆、漏浆问题。使得传统管棚施工技术的施工复杂性得到有效改善，为以后类似地下洞室工程施工提供了可靠的技术支撑和手段，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益

参考文献

[1]陈长金.管棚超前支护在牛栏江滇池补充工程隧洞中的应用[J].甘肃水利水电技术，2010，46（2）：59-60.

[2]阙庆珍.密实砂卵石地层中超前小导管施工技术研究[J].山西建筑，2010，36（3）：329-330.

作者简介

邸书茵，女，工程师，中国葛洲坝集团第六工程有限公司，云南昆明。