浅析某隧道施工大管棚施工技术

李伟

（中铁四局集团第一工程有限公司，合肥 230000）

浅析某隧道施工大管棚施工技术

李伟

（中铁四局集团第一工程有限公司，合肥 230000）

在隧道工程施工建设过程中，当遇到地质环境比较差的施工地段时，为了保证隧道安全施工，需要采用大管棚施工技术进行支护。基于此，论文以实际工程为例，对隧道施工中大管棚施工技术进行了探讨。

隧道施工；大管棚；导向墙

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.033

1　工程概况

某隧道工程DK123+712～DK123+813下穿段非风化严重的泥岩夹砂岩，地下水有一定的腐蚀性，节理发育，覆盖层薄、围岩差，车辆通行密度大。需要使用工字钢架进行全环支护，并使用大管棚在拱部进行超前支护，保证隧道施工安全开展。

2　工程前的水文地况

1)结构底板的埋置较稳定：结构底板主要埋在黏土层，极少部分穿越了粉土层。

2)顶板距离底板2m以上，中间局部有饱和粉土，对施工影响较大。

3)结构顶板主要埋置于结构较为稳定的粉质黏土层。

4)边墙位于稳定性较好的粉土层和黏土层，但由于地下水的原因，施工时有可能出现坍塌、流沙等现象。因第3层地下水的水头要比顶板高出1～3m，且受到第2层水和侧向径流的补给，所以，复杂的水文变化有可能增加施工难度。

3　采用大管棚施工

3.1开挖的方法

开挖洞身的施工方案：首先使用正台阶法进行开挖，且要求上下台阶间距为2.5m，在自制的3层简易开凿平台上使用气腿式风钻钻眼，另外，还要用挖掘机、侧翻装载机装渣。使用微震光面爆破技术进行爆破，每次进展距离为0.8m。在施工时要准确掌握周边眼的准确方向，减少欠挖、超挖的现象。用微差爆破时，要调大雷管的微差时间，可以有效保证施工人员的安全。此外，为了降低震动效应，保证围岩较差地段和公路隧道的稳定，雷管的药量不能太大。

支护的方案：一般的支护措施有挂钢筋网、喷射混凝土、系统锚杆等。加强支护时用I16工字钢架和35m/根的75mm大管棚，纵向间距按33m/环，搭接的长度为2m，环距0.4m，每环30根。另外，还需要保证锁脚锚杆的数量和长度满足施工要求，钢架和围岩之间用混凝土垫块塞紧[1]。在对洞身进行衬砌时，仰拱跟随下导坑开挖面而施工，施工距离小于20m，钢筋砼衬砌工序跟随仰拱施工。

3.2大管棚施工

3.2.1扩挖洞室及测孔定位

大管棚的施工流程如图1所示。将洞身拱部的开挖扩大50cm，且扩挖长度为4m，用钻机钻眼定位。而定位前要用16.665cm(5寸)台放大50cm画出符合设计要求的孔为轮廊。为了保证钻孔面的稳固性，施工前先要喷一次素混凝土用来防水。如果开始面位于软弱带可适当调节空位，但要保证在10cm以内。

图1　大管棚施工流程

3.2.2对导向墙进行浇筑

图2　大管棚构造图

3.2.3实施钻孔

开钻前，先将钻机移动到钻孔部位，然后调整钻机的高度，让钻机干进入导管中，从而让钻杆、钻机转轴、导向管处在一条直线上，同时用仪器测量这条线的实际角度。当钻孔的角度和方向达到了设计要求时即可开钻（仪器的测量追随钻孔的全过程），起步开钻时用低档，初次钻到一定的位置后，即可退出钻杆、加接钻杆、继续钻进。尽量让钻机位置保持稳定，以此减少钻杆角度的变化。为了保证钻孔的方向，每钻入5m就要用仪器复核钻孔的角度变化。如果发现钻孔偏斜过大时，可用特殊的钻头实施修正处理[2]。例如：偏斜方位向下时，一般采用水泥砂浆填充斜孔并使之凝固，之后再从偏移开始位置重新钻；若偏向了上面，则可换上特制的合金钻头二次钻入。开始下管前，先要对每个钻孔的钢管按照设计方案进行编号和配管，同时为了达到同一断面的接头数低于50%的设计要求，应该每隔一个安设2.5m长的钢管做短管。考虑到地质条件差的因素，要在钻孔稳定时快速、及时地将钢管送达孔底。前期送管子时，可以采用人力送管的方法，但随着阻力的加大必须借助钻机的力量来将管子顶到指定位置。接下来就是注浆，每完成一根大管棚就用芯管进行后退式灌注1根。为了使管棚填充密实，注浆需要分两次完成，第二次注入水泥砂浆时要等到第一次注冲的水泥砂浆收缩之后进行。在实际的施工中要注意以下几点：

1）由于地质条件复杂化，假如遇到钻孔不宜成型时，宜注浆成孔一步钻孔法。

2）钻孔要求按由高孔位向底孔位原则进行，而且规定成孔达到一半时就要进行孔方向检查和校正。由于拱腰处的孔就不好控制。对此，项目采用经纬仪斜侧法进行钻孔测斜，详细如下：抽出钻杆、钻头，接着把特制的光源放入管内的测定位置[3]。为了测出偏差量，就需在距离洞口一定位置，沿管棚设计轴安装枧板两个，因为设有十字丝，在观测时，如果光源和两个十字丝处在一条直线上，说明钻孔没有偏差。终孔后，用2.5m左右的芯管扫孔、清孔。

3）丝扣是连接钢管的对接部件，其长8～10cm，顶进钢管就采用丝扣连接。清孔后钢管应利用钻机的钻杆顶住特制的管箍，逐渐顶入，直到指定位置，为了错开接头，应加工些3～4m的短钢管，而标准的钢管是6～7m。有时会遇到钢管顶到中间时顶不进去，这就要先旋转顶进，若还是无法顶进，可以抽出管子，重新清空、继续顶入。

3.2.4安设管棚

在钻好孔后为了防止坍孔应及时安设管棚钢管。送至施工现场的钢管需在场外按焊缝的要求搭配到位，且把渗浆孔钻好。检查好丝扣的质量，从而保证钢管在逐节顶入时的连接强度。钢管顶推到位后及时用水泥砂浆填塞钢管和孔壁之间的缝隙，并对钢管外露端焊接法兰盘，检查其焊接强度。

3.2.5给管棚注浆

1）检查管路和机械状况是注浆前必须进行的工作。

2）做压浆试验是为了取得合理的设计参数，从而提供施工依据。

3）用纯水泥浆注入，压力要求1.5MPa，时间为10min。

4）对导向管和钢管间的缝隙进行密封，孔口要设气孔，这些也是注浆前的准备工作。注浆按打一孔注一孔的方法进行。鉴别注浆成功的标准：单孔注浆量是否达到设计注浆量，以此作为注浆结束的标准，在注浆压力达到设计终压时，进浆量还不能达到设计浆量，则可停止注浆。还应注意：若注浆压力达到终压的80%时，突然出现较大的跑浆，对此可采用间歇注浆完成，但单孔浆量按设计浆量进行。

3.2.6检查注浆效果

1）当注孔压力达到1.0MPa，且稳定持续5min以上时，证明该注浆孔注浆成功。

2）若注浆完成，可用铁锤敲击钢管，如响声低沉则说明浆已注满，如响声清脆则说明浆未充满，需要补注。

3）查找开挖后的岩壁面和钢管周围20cm的缝隙并填塞，还要作好记录。

4　结论

本隧道工程项目通过使用管棚支护，有效控制了地表下沉的情况，施工过程中围岩没有出现坍塌的情况，对隧道进行大管棚支护保证了隧道施工安全。

【1】徐强.长大管棚在诸暨一号隧道中的应用[J].铁道标准设计,2006 (8):65-67.

【2】邓矿辉.大管棚预注浆超前支护在大跨隧道施工中的应用[J].西部探矿工程,2004(5):124-125，128.

【3】曾润忠.浅埋双层大管棚施工引起地表沉降分析[J].华东交通大学学报,2011(1):38-41.

Analysis of Tunnel Construction Large Pipe Shed Construction Technology

LI Wei
(The First Engineering Co.Ltd.，of Ctce Group,Hefei 230000,China)

In the process of tunnel construction,when the relatively poor geological environment encountered in the construction site,in order to ensure the safety of the tunnel construction and need to the construction technique of big pipe shed support.Based on this,this article take the actual project as an example to discuss the construction technology of large pipe shed for the tunnel construction.

tunnel construction;pipe roof;guide wall

U445.49

B

1007-9467（2016）05-0119-03

李伟（1980～），男，安徽灵璧人，工程师，从事铁路、高速公路施工研究，（电子信箱）543800337@qq.com。

2015-12-28