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隧道超前管棚施工技术探讨

2018-08-15

山西建筑 2018年1期
关键词:管棚钢管注浆

郝 劲 鑫

(山西省晋中路桥建设集团有限公司,山西 晋中 030600)

1 工程概况

某高速公路隧道设计左洞总长度为1 540.36 m,设计起讫点桩号为K25+325.5~K26+865.86;右洞总长度为1 538.25 m,设计起讫点桩号为K25+323.2~K26+861.45。隧道施工洞口段为软弱围岩,稳定性差,为Ⅴ级围岩。洞口段覆盖层较薄,仅为4 m~5 m,属于超浅埋隧道,施工难度大,成洞条件极差。

隧道洞口上部覆盖层主要为堆积土,松散破碎,不易成洞。为了保证隧道施工安全,防止隧道拱顶坍塌,保证施工的正常进行,采用超前管棚支护。设计管棚直径为108 mm,壁厚为6 mm,管棚设计长度为30 m。为了保证隧道洞口段施工安全,施工前制定专项施工方案,严格进行超前管棚施工质量控制。

2 超前长管棚结构设计

2.1 套拱设计

为了保证超前管棚施工的钻孔精度和安装位置准确,设置2 m套拱。套拱采用C25混凝土,厚度为600 mm,内部设置钢筋和工字钢。套拱内工字钢为20号工字钢拱架,间距为600 mm。为了保证钻孔精度,在工字钢拱架上焊接长2 m的Ф127×5 mm无缝钢管作为导向管。导向管焊接在钢拱架上必须保证稳固,以保证施工过程中不移位。考虑到管棚长度较长,防止侵入开挖界限,导向管设置2°的外插角。套拱混凝土施工可采用浇筑混凝土,特殊情况下也可以采用喷射混凝土。

2.2 管棚主要技术参数

根据隧道洞口的围岩情况,设置超前长管棚的长度为30 m。管棚钢管采用直径为108 mm的Q235无缝钢管,管壁厚度为6 mm。

管节设计长度为3 m和6 m两种,管壁上设置注浆孔,孔径尺寸为10 mm~15 mm,孔位间距300 mm,采用梅花形布置。为了考虑防止注浆漏浆,最后一节钢管尾部2 m不设置注浆孔。

超前长管棚设计中心距为500 mm,管棚总根数为31根,设计总长度为930 m。

2.3 钢拱架

为了提高导向管的刚度,在套拱内设置4根20号钢拱架,间距为600 mm,并采用Ф22钢筋连接,可保证导向管的稳固。

2.4 注浆

为了提高围岩稳定性,采用注浆的方式对管棚周边的围岩进行加固。管棚钢管上设置有注浆孔,采用注浆机进行注浆。注浆采用水泥—水玻璃双液注浆,注浆过程中对浆液制备的配合比、注浆量和注浆压力进行严格控制,保证注浆加固质量。

3 超前长管棚施工技术要点

3.1 准备工作

开工前,首先组织施工技术人员和施工管理人员对设计图纸进行审核,并对发现的问题进行上报。根据设计资料熟悉施工现场,对施工现场的地形、工程地质和水文地质情况进行调查。根据施工现场的地形地貌确定施工现场临建、原材料堆放、施工便道的位置和走向,对施工现场进行布置。根据施工现场和设计资料,制定超前长管棚施工方案,并报现场监理工程师审批。

根据设计资料和施工现场实际情况,确定超前管棚施工工程量、工期、所使用的施工机械和人员数量等,进行现场施工组织。管棚钻孔施工采用YG-50工程钻机配合施工,管棚钢管安装采用挖掘机配合施工。

3.2 边仰坡防护

隧道超前管棚施工过程中,如发现边仰坡不稳定,则必须首先对边仰坡进行防护,然后再进行超前管棚施作。

1)该隧道边仰坡施工中采用锚杆钢筋网喷射混凝土联合支护的方式,锚杆采用Ф22螺纹钢筋,长度为3 m;钢筋网片采用Ф8盘条,网格尺寸为200 mm×200 mm,喷射混凝土强度为C25。

2)隧道边仰坡边开挖边防护,并尽量避免大挖大刷。当开挖至套拱顶标高时,注意将套拱位置留出,并开挖出套拱施工工作面。

3)根据设计标高,对套拱拱脚基底进行平整。如套拱拱脚基底为软弱土壤,应检测其承载能力。如基底承载力不足,可采用浆砌片石进行加固,厚度不少于50 cm。

3.3 套拱施工

3.3.1套拱拱架与内模安装

1)安装套拱钢拱架,并用Ф22钢筋连接,连接间距为1 m。本项目套拱施工采用4榀20号工字钢,钢架垂直度偏差不能超过2°,采用5 mm厚钢板连接拱架,每块连接钢板上设置6个螺栓。

2)套拱施工模板采用木模板,模板铺设应平整,并保证接缝平顺。

3)为了防止由于各种外界荷载作用造成套拱变形与沉降,套拱尺寸较设计尺寸增大5 cm。

3.3.2导向管安装

1)为了保证管棚钻孔精度,本项目施工采用的导向管为Ф127×5 mm无缝钢管,长度为2 m。

2)导向管必须与钢拱架焊接牢固,导向管设置2°的外插角,以防止由于钻机钻孔时钻头下垂侵限。

3)施工中采用坐标法进行导向管的安装定位,可在贴近开挖工作面处设置小钢管,垫高保证导向管的倾角。

3.3.3外模安装

1)模板安装必须保证稳固,必须采用木桩对模板底部进行支撑,以防止在浇筑混凝土施工中跑模。

2)套拱外模采用木模板,用钢筋作为加强箍筋,并采用木桩、钢管进行辅助固定。

3)套拱外模安装必须保证拼装严密,尽量做到接缝处不漏浆,拱顶3 m范围可不安装模板,作为混凝土浇筑入口。

4)导向管采用塑料编织袋或土工布等进行封堵,防止进入混凝土堵塞。

3.3.4混凝土浇筑

1)套拱钢拱架、导向管、模板安装完成后,即进行现浇混凝土施工。

2)本项目采用C25混凝土,施工过程中严格控制其坍落度和水灰比。

3)混凝土浇筑采用对称浇筑的方式,并采用挖掘机配合作业,两侧浇筑高度差不宜超过50 cm。

4)混凝土浇筑过程中严禁加水,并采用插入式振动棒进行充分振捣。

5)混凝土浇筑完成后即开始养生,养生期应保水保湿,并采用土工布或保鲜膜覆盖,养生期不少于5 d。

3.4 钻孔

钻机钻孔必须停放在稳固的地基上,钻孔过程中应保证钻孔精度,钻孔孔径应略大于钢管孔径,深度不低于设计深度,并防止出现塌孔。钻机钻进过程中出现卡钻、跳钻现象,应分析原因,做好应对。钻孔达到设计深度后,必须进行清孔,并尽快进行钢管安装,防止塌孔。

3.5 钢管安装

管棚钢管安装采用挖掘机配合安装,安装过程中必须保证钢管的轴线与钻孔一致,防止将钢管打弯。为了方便管棚钢管安装,第一节加工成尖锥状。管棚节段处采用螺纹丝扣连接,安装时先安装带有注浆孔的节段,最后安装尾部没有注浆孔的节段。

相邻的管棚钢管的接缝在横断面上的接头应相互错开,如奇数段第一段采用3 m长钢管节段,则偶数孔采用6 m长钢管节段作为第一段进行施工。

3.6 注浆

注浆前将导向管和钢管间的空隙用锚固剂封堵,并在钢管端部安装注浆口。管棚注浆压力不小于0.5 MPa,施工中严格控制注浆量和注浆压力。注浆过程中如出现漏浆,可停止30 min后,添加水玻璃后继续注浆。

4 结语

隧道洞口段通常位于软弱围岩地段,施工前必须采取有效的超前支护方法进行加固。文章基于对隧道洞口超前管棚施工实践,对管棚的设计与施工进行全面阐述,并列举了质量控制要点。通过对超前管棚设计参数进行仔细分析,并在施工过程中加强质量控制,可有效保证施工质量与施工安全。

[1] 刘德成.浅析隧道洞身段超前管棚施工技术[J].建材与装饰,2016,12(19):17-18.

[2] 王福喜,锐敏.软弱围岩隧道工程超前管棚施工技术[J].四川建筑,2005,25(06):142-144.

[3] 王福喜.软弱围岩隧道工程超前管棚支护施工技术[J].泰州职业技术学院学报,2005,5(3):27-29.

[4] 陈天成,李燕鹏.超前管棚支护技术在东山隧道施工中的应用[J].陕西煤炭技术,2000,19(4):62-63.

[5] 杨文灿,鲁 斌.隧道超前长管棚施工技术[J].湖南交通科技,2009,35(4):111-113.

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