浅议隧道超前长管棚支护施工技术

1、浅议隧道超前长管棚支护施工技术摘要：文章针对隧道超前长管棚支护施工技术，概 述了超前长管棚支护施工原理，并分别在施工准备、导向墙 施工、钻孔以及注浆等几方面，论述了超前长管棚施工技术 原理以及注意事项。关键词：隧道支护；超前长管棚；隧道施工中图分类号:u455文献标识码：a文章编号:1009-2374(2014) 05-0077-021超前长管棚施工技术概述隧道超前长管棚施工工艺即在隧道洞口的隧道拱顶前 沿沿着隧道轮廓线外钻设水平孔，然后进行注浆对围岩进行 固结，对隧道拱顶形成棚架保护环，以确保隧道施工开挖的 安全顺利进行。隧道超前长管棚施工技术的特点主要有以下 几方面：通过大管棚支护施工，可

2、以在隧道内部形成围绕隧 洞轮廓的壳状结构，形成梁拱效应，为前方围岩以及后方围 岩提供支撑点；管棚支护施工中注浆浆液经过管壁孔压进入 隧道围岩裂隙之中，因此能够通过浆液的胶结以及固结作 用，改善软弱围岩的物理力学性质，可以提高隧道岩体的承 受能力；对于采用新奥法等掘进施工工艺的隧道施工而言, 爆破造成的冲击波以及气体能够被管棚的密集环形孔槽吸 收，因而能够缓解由于爆破作业对围岩造成的干扰；由于大 管棚的支护刚度较大，因此如果发生塌方时，管棚能够对塌 渣起到缓冲支撑作用。2工程项目概况石坦隧道是温州市域铁路s1线的一座隧道，隧道全长 593m,隧道进口里程为dk23+602,隧线分界里程为dk23

3、+602, 出口里程为dk24+195,隧线分界里程为dk24+195o隧道为 设计时速120km客货共线双线隧道，隧道内间距为4.0m 4. 145m。隧道主要穿越地层为熔结凝灰岩：全风化，灰黄色、 浅黄色、灰白色，呈土状，地层厚约0. 9-6. 6m,对于岩土施 工工程分级为v级地段，预支护措施设计为超前长管棚施工 方案。3管棚支护施工技术实施方案3. 1施工准备工作(1) 现场布置。施工现场的布置主要是对管棚支护施 工区域的场地进行合理的布置，完成隧道进洞口边、仰坡的 开挖以及防护工程的施工，对隧道施工洞口的地质情况以及 偏压情况进行初步掌握，并完成地面的平整以及夯实施工。 同时按照施工

4、组织计划将施工材料运抵施工现场，并对原材 料质量进行试验检测，确保材料各项技术指标满足要求。此 外，还应做好隧道进洞口边、仰坡的开挖以及防护工程的施 工，并确保隧洞洞顶截水沟的开挖以及隧道洞口两侧的临时 排水设施施工作业完成。(2) 施工组织准备工作。施工技术准备工作则是按照 隧道施工图纸和有关勘测资料，对交付使用的隧道轴线桩、 平面控制三角网基点桩及高程控制的水准基桩等，进行详细 的测量检测和核对，同时完成洞口水准点的引设，同时针对 施工技术班组做好技术交底工作。在施工作业之前，针对工 程项目地质情况以及施工作业规模，合理的制定了施工组织 方案。3.2导向墙施工导向墙施工的主要目的是作为管棚

5、支护施工的导向以 及固定设施，在进行施工时首先应该通过测量放样明确导向 墙的具体位置。并在导向墙的拱脚外填筑浆砌片石等方式为 导向墙施工提供坚实的基础，一般需要控制套拱基础设计要 求基底地基承载力不小于0. 3mpa。在确保基础的标高以及基 宽合格后，按照设计要求的轴线方向以及施工技术规范要求 架设钢拱架，之后架设底模板，然后沿着钢拱架的拱圈环向 布设安装孔口套管，孔口套管的直径应该比管棚钢管要打 2-3cm左右。在对孔口套管的间距、位置以及方向进行定位 之后安装套拱模板，然后按照从导向墙基础开始，对称浇筑 的作业方式进行混凝土的浇筑，并在套拱的拱顶完成合拢。3.3大管棚钻孔施工(1) 钻机配

6、置与就位。对于大管棚支护施工，钻机的 扭矩、破碎孤石的能力以及冲击力必须满足工程施工要求。 对于钻机平台，必须要确保着实地，连接要牢固、稳定，以 免在钻孔过程中出现不均匀沉降、摆动或者是位移等影响钻 孔质量的问题。(2) 钻孔施工作业。大管棚应该严格按照设计位置进 行施工作业，钻孔顺序按照高孔位向低孔位进行，先施工有 孔钢管之后施工无孔钢管，将无孔钢管作为检查管以检查注 浆质量。在钻孔施工过程中开始应该保持低压低速，待钻进 lm之后可以适当提高钻进压力，按照钻进一节续一节的原则 进行施工。在钻孔钻进过程中，应该及时的使用测斜仪对钻 孔位置进行测定，并按照钻机的钻进情况判断成孔质量，确 保钻进过

7、程中钻机的动力器，扶正器、合金钻头按同心圆持 续钻进。(3) 钻孔过程中的质量控制措施。在钻孔施工作业前, 应该先喷涂一层厚度在15cm左右的混凝土作为止浆墙，以 免后期压力注浆过程中出现漏浆或者是坍塌等问题。在钻孔 施工作业过程中，应该及时的检查钻机作业情况是否正常， 当钻孔至砂层或者是易塌孔位置时，应该采取泥浆护壁继续 钻进，如果钻进实在困难，可以采取跟管钻进的方式作业。 如果在钻进过程中出现夹泥夹沙层，应该适当控制钻进速度 以免出现夹钻现象。(4) 清孔以及验孔。采用岩芯钻杆配合钻头来回进行 扫孔，进而清除浮渣至孔底，然后采取高压风的方式从孔底 位置向孔口清理钻渣，以免堵孔。清孔完成后应

8、该对孔位偏 差进行检查，管棚钻孔允许偏差控制范围为：方向角1°、 孔 口距土50mm孔深±50nun；(5) 大管棚的钢管安装。长管棚棚管的顶进可以采取 大孔引导以及棚管机钻进结合施工的工艺方式，首先将锥尖 钢管顶入钻孔之内，然后采用丝扣连接的方式逐根进行连接 直到孔底。待管棚安装施工结束之后，应该及时的封堵钢管 与孔壁之间的空隙，并连接好压浆管。此外，为提高管棚钢 管的抗弯能力，在钢管内插入钢筋笼，钢筋笼由四根主筋和 固定环，主筋直径一般为18,固定环采用42短管节， 并与主筋焊接，具体构造可以参考下图：钢管构造示意图5大管棚注浆施工(1) 岩面处理。在大管棚注浆施工作业

9、前，首先应该 向隧道开挖工作面、拱圈以及钻孔孔口周围的岩面喷射强度 不低于c25的混凝土，以免注浆过程中出现岩面缝隙漏浆的 问题。(2) 注浆材料的选择。注浆材料应选择固化收缩小、 浆液与混凝土以及围岩凝结力强、流动性好可灌性高的浆液 作为注浆材料，要确保注浆后的固结体具有较好抗渗性能、 稳定性能以及耐久性能，本项目中采用普通水泥-水玻璃双 液浆作为注浆材料。(3) 注浆施工阶段的工艺控制。在注浆施工作业之前, 应该提前进行水泵试泵以及注水试验，拌合后准备注浆的浆 液必须通过晒网过滤方可进入注浆机。在注浆施工过程中应 该及时的根据注浆浆液的扩散情况、注浆量、注浆压力等参 数对注浆材料以及配比进

10、行调整。对于单根钢管的注浆量， 可以按照以下公式进行计算：q= n r2 l+ 口 r2 l t 0 a式中：l钢管总长mr 钢管半径，mr浆液扩散半径，mn 隧道地层孔隙率b浆液损耗系数a 浆液有效填充系数(4) 在完成注浆之后，可以通过敲击钢管的方式判断 浆液是否填充满钢管，如果响声清脆表明未充分填充，可以 采取补充砂浆填充处理，同时在隧道开挖施工过程中，应该 及时的观察岩壁面，要确保钢管周围20cm范围岩隙基本充 填密实。6结语超前长管棚支护对于地质条件较差、浅埋偏压、塌方体 以及断裂破碎带的隧道工程项目施工特别具有适用性而且 由于不需要大型的施工机具设备，工艺技术成熟可靠，因此 技术经济性能非常好。在铁路隧道管棚支护施工作业过程 中，应该结合施工区域的地质条件以及作业规模，合理的制 定管棚支护施工作业方