采用大管棚超前支护技术穿越软弱地层

1、采用大管棚超前支护技术穿越软弱地层*（*集团二公司 * 邮编 *） 【摘 要】结合大地坡隧道左线进口施工实例，简要分析和总结了软弱地层大管棚施工技术。【关键词】大管棚、超前支护、软弱地层 1 概述大管棚超前支护技术，是沿开挖轮廓周线以环向间距40cm、外插角12钻孔，而后插入大直径(108)的钢管，并向管内注浆固结管周边的围岩，从而在预定范围内形成棚架的支护体系。垫邻高速公路大地坡隧道左线进口软弱地层，采用大管棚法施工，取得良好效果。根据大管棚施工实践，对大管棚施工技术进行简要分析，并总结部分经验，希望有助于此项技术的进一步推广和应用。2 工程及地质概况2.1工程概况大地坡隧道位于邻水县石永镇

2、大地坡，穿越大地坡山体。起于垫江端k20+277，其中k20+277k20+297段为明洞，止于邻水端k20+595，左线全长318m，右线全长318m。大地坡山脊走向近于南北向，地形坡度10-25，由于受构造剥蚀和侵蚀作用，山脊顶部平缓呈椭圆状，隧道穿越丘包顶部高程467.4475.7m，沟底高程401.2419.3m，相对高差5566m，属浅中切割构造剥蚀（侵蚀）丘陵地貌。隧道最大埋深48m。2.2地质概况隧址区位于新华夏系构造体系，麻柳场丰禾场向斜南东翼近轴部附近，向斜轴线总的方向为n30e，两翼基本对称。进口位于大地坡东侧山坡中下部，洞前为缓坡平台均为水田耕地，中上部为第四系全新统残坡

3、积低液限粘土，夹少量角砾和低部1.6m为角砾土夹块石，厚10.4m，呈可-硬塑状。下伏基岩为泥质粉砂岩、泥岩，浅部岩体风化强烈，网状风化裂隙发育。强风化带厚13m，其下为弱风化，岩体较完整，岩层产状3004。2.3 施工难点(1)围岩自稳能力差，开挖后易坍塌。(2)掌子面难以稳定，掌子面前方沉降难以控制。3 大管棚设计概况为确保安全，顺利通过复杂地段，设计采用大管棚进行超前预支护。单循环设计管棚35根，环向间距40cm，外插角12,沿拱顶 120范围布设单循环管棚长25m。管棚钢管规格:108mm 热扎无缝钢管，壁厚 6mm；管壁加工梅花状透浆孔。注浆采用1：1纯水泥浆。4 大管棚施工大管棚施

4、工工艺流程如图1。 图1 跟管钻进长大管棚施工工艺流程图准备工作浇注护拱砼钻 孔测量放样钢拱架安装浇注护拱基座开挖护拱基坑结束或移孔导向管定位、安装护拱模板安装钢拱架加工安放管棚钢管安放钢筋笼注 浆管棚加工钢筋笼加工4.1洞口护拱施工：测量放样：准确定出护拱的中线及边线。基坑开挖：按设计标高出护拱基坑，并用砼找平。钢拱架安装：钢拱架采用18号工字钢加工。在加工场地加工好钢拱架并试拼好，然后进行安装。护拱钢拱架为三榀，间距0.9m。导向钢管定位及安装：精确定出导向钢管的位置（方向、角度、间距），然后将加工好的钢管固定在钢拱架上。护拱砼浇注：护拱模板采用普通钢模，用支架固定。浇注砼前仔细检查模板的

5、标高，防止护拱超限。砼采用强制式搅拌机搅拌，汽车运输，振动棒振捣。浇注完毕及时养护。护拱厚0.7m，长2m（护拱终端紧抵岩面）。4.2搭设平台、安装钻机搭设好钻孔平台。钻孔平台采用钢管搭设，上面铺设木板。平台宽度根据钻机的大小确定，保证钻孔时有足够的工作面。钻孔前，仔细检查钻孔平台，确保平台稳固，钻机安装牢固，防止施钻时钻机不均匀下沉、摆动、位移、倾斜而影响钻孔质量。4.3钻孔为了便于插管，钻孔直径比管棚设计直径大2030。岩质较好或围岩注浆固结得好，可以一次成孔；围岩局部注浆效果不好的钻进时产生塌孔、卡钻者补注浆后再钻。钻进中遇未注浆之岩溶严重流泥或地质复杂带而不能钻进成孔时，一般应补浆，待

6、围岩固结后再钻进。也可采用一步钻孔法，即不取岩芯，不回收钻头，用异型接头把钻杆与钢管连接起来，并在钢管前端安装合金钻头钢管随进度逐根接长，直到设计位置。取岩芯钻进，每钻进2.53.0m取一次岩芯，以便分析判断岩质或围岩注浆固结情况；采用不取岩芯一步钻进法钻孔，可根据岩屑、钻速来分析判断岩质情况或注奖固结程度。钻机开孔时，要低速低压，待成孔1.0m后，压力可升至1.0mpa。遇软质围岩或流塑状粘土，改用低压钻进。4.4安装管棚钢管根据设计，管棚采用108mm、壁厚6mm的热轧无缝钢管，每段46m，两段之间用“v”对焊或丝扣连接。钢管上须钻注浆孔,孔径为12mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，尾部

7、3m不钻注浆孔作为止浆段。钢管内应增设钢筋笼，并注满砂浆以提高导管的抗弯能力。4.5安装管棚钢筋笼及管内注浆管棚钢管安装好后，放置钢筋笼并注浆。管内设置的钢筋笼，由4根16钢筋焊接在6.5箍筋上。钢筋笼分节制作，在工作面逐节焊接起来，直至与钢管同长。钢管钢筋笼安装好后，进行注浆（钢管上预先钻有梅花形孔）。插入注浆管，注入1：1纯水泥浆，注浆压力0.51.0mpa。注浆工艺流程如图2。图2 大管棚注浆施工工艺流程图否是搅拌1:1水泥水制浆桶注浆机压力流量达到要求注浆调整压力流量到要求注浆效果检查：注浆终孔压力达到上述要求，且持续稳定5min以上，视为该注浆孔已满足要求。注浆完毕用铁锤敲击钢管，如

8、响声清脆，说明浆液未充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填满钢管。4.5.1 注浆压力注浆压力是了解浆液在地层中渗透情况的基本线索，可通过注浆压力的变化来判断注浆情况。几种注浆压力变化的异常情况分析见下表。注浆压力变化情况原因注浆压力不上升或有所下降 浆液向地表溢出或流入地层大裂隙 浆液被地下水稀释 凝胶时间变长压力上升后又突然下降且不恢复 注浆管周围堵塞,浆液流失 注浆速度过快,破坏了地层原结构 浆液流入软土层或土的大孔隙压力上升后突然下降 后又上升浆液凝结堵塞了浆液通道,压力大到某一数值后冲破堵塞，压力有所下降；浆液压通道重新被堵塞或浆压重新凝结，压力开始上升压力不停顿地上升 土体密实,浆液不能注入 浆液凝结时间过快 注浆管堵塞4.5.2 注浆量大管棚注浆量可根据下式估算：式中：q注浆量，m ； 浆压扩散半径，m； r管棚钢管半径，m；l管棚长度，m；围岩孔隙率；浆液有效填充率；浆液损耗系数。一般、之积可近似等于1。5 结语工程实践证明，大管棚工法在大地坡隧道的应用是成