長管棚超前支護技術在路河山隧道中的應用

張亞杰

摘 要：欽州至崇左高速公路路河山隧道施工中，隧道局部地質情況復雜，開挖過程中易坍塌。文章主要闡述采用長管棚超前支護技術加固隧道周邊圍巖，使隧道開挖通過軟弱巖層段時，避免開挖中山體發生坍塌，以期為類似工程提供借鑒。

關鍵詞：隧道；圍巖；長管棚超前支護；施工

中圖分類號：U452.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）09-0070-02

欽州至崇左高速公路是廣西高速公路網規劃“6橫7縱8支線”中“6橫”之一，即合浦至那坡高速公路的重要組成部分。該項目主線全長129 km，總投資64.5億元，囊括雞排山、冉后山、路河山、四方山和雷帽山等5座隧道。本文就路河山隧道的長管棚超前支護技術展開討論。

1 項目概況

路河山隧道位于廣西壯族自治區南部防城港市上思縣境內。進口處于公正鄉信良村，出口處于那琴鄉龍樓村，為一座上下行分離的四車道高速公路長隧道。隧道左線長2 026 m，右線長2 005 m。左右線縱坡為上坡，坡度為2.39%。

本隧道項目所處位置為低山地貌，地面高程介于190～420 m之間，高差約為272 m。隧道洞身段圍巖主要是泥質粉砂巖和砂巖，在長期風化切割作用下，洞身穿越段山體較陡，地形切割較深，地表溝谷橫向發育，沉積覆蓋層沿山體普遍掩蓋，山體上植被較為茂密，線路局部地段見基巖出露。針對本隧道Ⅴ級圍巖淺埋段、偏壓地層段，采用長管棚超前支護技術。

2 長管棚施工工藝和方法

2.1 長管棚超前支護法介紹

長管棚超前支護法是近年發展起來的一種在軟弱圍巖中進行隧道掘進的新技術，是保證隧道工程開挖工作面穩定而采取的超前于掌子面開挖的輔助措施的一種。其施工順序為：首先沿隧道開挖外輪廓線鉆水平孔，然后安裝無縫粗鋼管，最后進行注漿固結，從而使得隧道拱頂形成傘形的加固保護環，在該環的支撐下，循環進行掘進和支護。作為一種輔助隧道施工方法，通常適用于淺埋偏壓段、塌方體地段以及地質條件較困難的隧道施工項目中。

2.2 長管棚超前支護施工工藝

路河山隧道偏壓地層段、Ⅴ級圍巖淺埋段采用長管棚超前支護技術，施工工藝，如圖1所示。

2.3 長管棚超前支護施工方法

在路河山隧道長管棚超前支護施工過程中，從施工準備、導向墻施作、鉆水平孔、分節安裝Φ108鋼花管、注漿等幾道工序來介紹其施工要點。

2.3.1 施工準備

施工現場準備工作主要是合理布置管棚支護施工區域，同時平整及夯實地面，然后進行攪拌站、臨時便道、配電房、空壓機房等臨時建筑設施的施工。施工技術準備工作則是按照隧道施工圖紙和有關勘測資料，進行測量放樣。

2.3.2 導向墻施作

導向墻（套拱）是在隧道洞口段施工時，采用管棚超前支護，固定或支撐管棚端部的拱形結構。為了后期安設鉆機方便和保證鉆孔方向準確，本項目采用C25混凝土套拱做長管棚導向墻?；炷撂坠伴L2.0 m，套拱內設有4榀18號工字鋼，環向間距為0.6 m，工字鋼與管棚孔口管焊成整體。長管棚無縫粗鋼管直徑選用108 mm，套拱內孔口管直徑選用127 mm，用Φ25鋼筋固定于鋼拱架上。

2.3.3 鉆水平孔

先搭設施工平臺，再安裝管棚鉆機（型號為MGJ-50型）。要求鉆機平臺由中間至兩邊，由上而下，且依據設計孔位按順序搭設完成。鉆機平臺的搭設要牢固，以利于鉆機的安裝和固定。為保證鉆孔方向，套拱施工完畢，達到強度后才可開始進行鉆孔施工。鉆孔施工誤差要求徑向不大于20 cm，沿相鄰鋼管方向不大于10 cm。

2.3.4 分節安裝Φ108鋼花管

本項目長管棚采用長3 m、6 m，壁厚6 mm，Φ108 mm的熱扎無縫粗鋼管。鋼管環向間距為50 cm，傾角為1 °，與線路中線平行。為確保管棚受力要求，使鋼管接頭錯開，具體做法為：偶數編號的第一節鋼管長6 m，奇數編號的第一節鋼管長3 m，以后采用的鋼管長度均為6 m。

鋼管接長的具體過程為：

①鉆機推進前一節鋼管入孔；

②當孔外剩余30～40 cm時，開動鉆機反轉，使套管與鋼管脫離，此時鉆機退回原位；

③人工用管鉗聯接下一節鋼管，注意與上一節鋼管端部對齊。按設計將鋼管全部頂入后，待注漿結束，清除管內殘渣，進行管內充填。

2.3.5 注 漿

采用2TGZ-120型注漿泵分段注漿，鉆一孔注一孔，注漿采用從孔口一次性注入。設計的注漿參數為：水灰比1：1，水泥漿與水玻璃體積比1：0.5，根據需要摻速凝劑；注漿終壓為2.0 MPa，初壓為0.5～1.0 MPa。為使注漿飽和，注漿時及時排出孔內空氣，于每根鋼管中全長設置1根規格為Φ20 mm塑料排氣管。待排氣孔有漿液流出時終壓注漿，直到設計注漿量或設計注漿壓力（注漿壓力達到設計終壓并延時不少于5 min）時終止，然后關閉閥門。

注漿作業結束后，對所有的機具設備認真清洗干凈，收好并撤出洞外，定期檢查、保養，使其處于良好狀態，以備下次使用。

3 結 語

長管棚超前支護技術通常適用于淺埋偏壓段、塌方體地段以及地質條件較困難的隧道工程項目中。因其方法成熟可靠、工藝流程簡單明確、施工過程無需大型施工機具設備等優點而倍受青睞。

在管棚支護施工作業過程中，應結合地質條件和作業規模制定合理的管棚支護施工作業方案。

在執行方案的過程中，應注意施工準備、導向墻施作、鉆水平孔、分節安裝Φ108鋼花管、注漿等幾道工藝流程的施工要點，還應加強施工動態監控量測，控制地表下沉，以避免開挖中山體發生坍塌，使隧道開挖工作順利進行。路河山隧道采用管棚超前支護、固結灌漿，工藝簡單，操作方便，安全性可靠，經濟性合理，為其他類似工程提供施工借鑒。

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