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隧道大管棚支护施工技术
邓成杰
(中铁十一局五公司,重庆 400037)
【摘要】介绍襄渝铁路二线新幸家沟三号隧道采用大管棚支护通过滑坡体地段的施工技术。
【关键词】隧道大管棚施工
1 工程概况
本隧道起讫里程为ZDK572+795~ZDK573+,,属低山丘陵地貌,零星上覆第四系粉质粘土,斜坡上厚约0~2m,下伏基岩为侏罗系上统(J3)泥岩夹砂岩,为紫红、中~厚层状,泥质胶结,块状构造,质软,抗风化能力弱,强风化带厚度为2~4m。单斜构造,节理裂隙较发育。主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩,以泥岩夹砂岩为主,泥质结构,质软、抗风化能力弱,节理裂缝较发育,岩体较破碎;岩层单斜,有少量基岩裂隙水。出口段20m穿过滑坡体地层。该段覆盖层厚2~10m,属坡积滑坡体。
2 隧道进洞施工方法
该隧道从出口进洞施工,必须先穿过滑坡体后才能正常施工,为保证隧道安全进洞,ZDK572+795~+815段20m滑坡体采用拱部Φ89大管棚注浆超前预支护,台阶法开挖,全环格栅钢架加强支护,确保了隧道进洞的安全。
3 施工工艺
3. 1 机械设备的准备
主要的机械设备配备详见下表
序号
机械名称
型号
数量
单位
备注
1
水平地质钻机
ZYG150
1
台
2
钻孔台架
自制
1
套
3
双液注浆机
KBY50/70
1
台
4
砂浆搅拌机
500L
1
台
5
储浆桶
500L
1
个
自制
6
电焊机
2
台
3. 2 大管棚施工技术参数
大管棚的层数、长度、直径、间距、数量应根据地质情况、围岩强度和整体性、地基沉降要求和钻机能力等因素综合考虑确定。襄渝铁路二线新幸家沟三号隧道为例,开挖轮廓线起拱线以上断面按环向间距40cm,设置单层大管棚。钻孔直径为Ф110mm,钢管直径Ф89 mm, mm,采用热轧无缝钢管,钻孔深度30m。
3. 3 管棚施工方法

管棚布置于隧道拱部,每环布置20根,采用Ф89钢管制作,管棚长度为30m。管棚外插角为1°~3°。其布置详见“超前管棚布置示意图”。
超前大管棚布置示意图

超前大管棚施工工艺流程详见“超前大管棚施工工艺流程图”。
超前大管棚施工工艺流程图
钻机就位
钻孔
准备管棚工作室
砼护拱施工
顶第一节管棚管
接第二节管棚管
顺次顶第三至N节管
棚管(直至设计深度)
向管内压注水泥砂浆
水泥砂浆配合比选定
水泥砂浆拌制
注浆机
封孔
清洗管路
下一管棚注浆

(1)管棚工作室的准备
根据管棚施工的机械设备情况,在开挖至管棚施工位置时,预留下台阶不开挖,作为管棚施工操作平台。
(2)混凝土导向墙的施工
采用2m长C20混凝土护拱作为管棚的导向墙、止浆墙,护拱在隧道的开挖轮廓线以外,紧贴洞口仰坡面。护拱内设而两榀Ⅰ18钢拱架为环向支撑,管棚的导向管焊接固定在钢拱架上。
(3)搭设钻机施工作业平台
作业平台采用方木按“井”字形搭设,顺序由下向上、由两边向中间,根据孔位依次搭好。方木间以扒钉连接牢固,防止在钻孔时钻机摆动、倾斜、不均匀下沉而影响钻孔质量。
(4)钻孔
钻孔采用ZYG-150液压钻机钻孔。为减少因钻具移位引起的钻孔偏差,钻机立轴方向应准确控制,钻进过程中要经常用测斜仪量测钻杆钻进的偏斜度,发现偏斜超过设计要求时及时纠正。
钻孔直径:Ф110mm,钻孔平面误差:径向不大于20cm。
(5)管棚制作
管棚采用Ф89钢管制作,管壁打孔, 布孔采用梅花型,孔径为8mm,孔间距为50cm,钢管尾留150cm不钻孔的止浆段,钢管加工成3m和6m长的两种规格。两节间采用丝扣连接,丝扣长15cm。
(6)下管
钢管采用人工打入或机械顶入。相邻孔的钢管接头应错开,隧道纵向同一横断面内的接头数不得大于50%。
(7)注浆
采用水泥砂浆,注浆机械选用KBY50/70型注浆泵进行。注浆压力在土层中时不小于2MPa。
管棚注浆作业注意要点:
注浆前在钢管中沿管壁安设Ф15mm的塑料硬管至孔底,在管口处与堵浆塞排气孔相连接,作为排气孔。
注浆采用从孔口一次性注入。为使管内浆液饱满密实,注浆时等排气孔有浆液流出时,再进行终压注浆,直至达到设计注浆压力,然后关闭阀门,清洗管路,移至下一钢管注浆。
注浆结束后及时清除管内浆液,并用快硬水泥砂浆紧密充填管口,以增强管棚的刚度和强度。
4 质量控制
本工法除满足设计要求及铁路隧道质量检验标准外,还应满足以下要求:
(1)钢管直径为Ф89mm,间距以不大于3—5倍管径为宜。
(2)大管棚搭接长度不小于1.