隧道坍方处理长管棚施工技术.docx

3 3 交流材料 5： 隧道坍方处理长管棚施工技术 一、工程概况 面店三号隧道在施工过程中，遇地质变异及施工原因，于 2005 年 5 月 17 日，进口端距离洞口 570m（里程 DIK490+010）处发生突然坍方，受坍塌震动 和松动牵引影响，坍塌区逐渐往两端延伸，至 5 月 18 日，坍塌基本稳定。初期 支护垮塌长度为 86m（DIK489+954～DIK490+040），松动区长 121m（D1K489+937～D1K490+058），最大坍方高度为 51m，最大坍方宽度为 25m，坍方体积约 51600m 。坍碴呈块状及巨块状堆积充填于整个隧道断面， 坍体由块石及空洞组成。 图 1　　面店三号隧道地质纵断面图 二、大管棚设计方案 由于坍体无自稳能力，为预防坍体开挖过程中扰动围岩诱发进一步的坍塌， 设计采用大管棚进行预支护。 ㈠长大管棚使用工程运用实例 在隧道施工中管棚支护具有如下优势：当松散体或破碎带很大时，长大管 棚注浆对松散体或破碎带有固结作用，能有效阻止破碎松散体坍塌；管棚支护 具有刚度大，结构强度高，所形成的承载拱承载能力强等优点，且长大管棚一 次支护长度大，可有效缩短施工时间。 目前，长大管棚在不良地质地带隧道施工中应用较多，如在福建杨梅岭隧 道中，采用 40m 的长大管棚支护体系，顺利通过了洞口段的强风化破碎岩层地 带；在云南四角田隧道坍方整治中，采用了 20m 长的管棚支护体系有效处理了 泥石流所引起的大型坍方；北京地铁蒲黄榆车站管棚试验，采用了 146.6m 的长 ①①①① ①①①① 大管棚，有效固结了地面土体，提高了土体强度。 ㈡大管棚设计及优化 原设计对拱部开挖轮廓线外 5m 范围内的坍体采用帷幕注浆固结，并在拱 部设置 4 循环长 33m，环向间距 0.4m 的 φ89 大管棚进行超前支护，每循环 41 根。每循环开挖 25m，留 8m 作为止浆盘。 在出口端剩余的 60m 上台阶开挖完成后，实测坍方长度只有 86m，比设计 长度少 10m。在遵循原设计思路的前提下，根据坍方的实际长度及所选用钻孔 设备的技术参数，并对管棚打设长度、定位精度、循环次数进行了充分的分析、 优化和可行性论证，决定将设计四循环方案优化为两循环方案：即将帷幕注浆 和长管棚改成两个循环，进出口各一个循环，管棚每环长度 46m。设置工作室 和导向墙，以确保管棚打设安装精度。 ①①① φ89①①①① ①①①①40cm ① ① ① ① ① ①  ① ① ① ① ① ①  ① ① ① ① ① ①  ①①30cm ①①① α=77°2233 ①①①①① 图 2 管棚支护正面示意图 三、长管棚工作室、导向墙设计及施工 ㈠工作室的设置及施工 根据优化设计方案，分别在进出口二衬末端与坍体间的稳定地段各设一个 工作室，根据钻机的作业空间和管棚安装要求，工作室设计长度为 8m，工作室 断面在原开挖轮廓线的基础上放大 1.5m（见图 3）。 ①①①①①①①①①  ①①①①①①①① 图 3 工作室纵、平示意图 对工作室范围内原临时支护采用小导管径向注浆预加固，加固范围为开挖 轮廓线外 5m。加固完成后用破碎锤将原临时支护拆除并扩挖至工作室所需空间。 工作室扩挖分 4 次进行，每次 2m。扩挖后立即进行支护，支护参数采用坍方段 处理设计的参数。 ㈡导向架制作及导向管定位 图 4 大管棚导向架设计图 图 5 导向架加工及安装 为了保证导向管的安装精度，导向架在洞外加工，由两榀格栅钢架组成， 每榀格栅钢架主筋为双排 Φ28 螺纹钢筋，纵向连接 Φ28 螺纹钢筋，Φ54 花钢 管斜撑加固，导向架总长 2.8m。在导向架两端用 3mm 钢板与花拱架全幅焊接， 钢板焊接后在钢板上按 2°放样导向管位置孔并用氧焊切孔（φ154 孔），然后 在导向架内预埋大管棚导向管（φ153 钢管）并与钢板焊接；导向架预制完后 棚管运输管棚注浆管 棚管运输 管棚注浆 管口止浆封闭 大管棚孔位放样 注浆设备安装调试 钻机安装就位 注浆材料准备 棚管加工 钻孔、下管 钻机工作平台搭设 运进洞内进行定位安装。导向架设计、加工及安装分别见图 4、图 5。 ㈢导向墙施工 先在拱脚灌注高 60cm 混凝土导向墙基础，然后将导向架固定在基础上， 对导向管进行复测无误后，采用 I16 钢架及 3015 钢模安装导向墙模型，灌注 C30 混凝土，导向墙沿隧道纵向长 2.8m，高 1.5m，灌注过程中用全站仪对导向 管进行全过程监控。 四、长管棚施工 ㈠长管棚施工工艺流程 见图 6。 图 6  长管棚施工工艺流程图 ㈡钻机定位与钻孔 管棚钻孔采用德国克莱姆 KR803-1C 管棚钻机钻孔。移动钻机至钻孔部位， 调整钻机高度，将钻具放入导向管中，采用红外线导向辅助钻机将钻杆、跟进 管