管棚超前支护在那沙岭隧道中的应用

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1、管棚超前支护在那沙岭隧道中的应用[摘要]管棚是隧道施工中对软弱围岩超前支护的一种重要形式，本文主要介绍了江西省武宁至吉安高速公路那沙岭隧道在进出口围岩较破碎的情况下，在施工中采用长管棚及注浆的施工方法，有效地加固了洞口破碎带，使该隧道顺利进洞。　　[关键词]管棚注浆超前支护施工　　　　一、前言　　那沙岭隧道位于江西省西北部宜丰县，起讫桩号为K123+490-K123+950，长460m，设计为连拱式隧道，采用新奥法原理施工。　　　　二、工程概况　　1.地形条件　　那沙岭隧道处于九岭隆起变质岩丘陵区，地形起伏

2、较大，微地貌有山间冲洪小盆地、山脊及山间冲沟等。最高海拔位于山脊，标高为245.8m，最低点在隧道出口，标高为149.9m，相对高差为95.9m。山间树枝状小溪发育，落差大水流急，河水暴涨暴落。　　2.围岩组成与分布情况　　洞口地层情况为第四系中更新统残坡积和双桥山群下亚群。上部为腐植土，土质松散，中部土层旱季呈硬可塑状，雨季呈软可塑状，下部土层为软可塑状，在残坡积土层内夹有块状孤石。隧道洞口处于V级围岩区，围岩成份复杂，均质性差，各向异性明显，围岩的开挖稳定性极差。　　3.水文地质条件　　根据对隧道内的工

3、程地质调查，地表水系发育，溪沟水头落差较大，水流湍急，具有较强的冲刷。　　隧道区K123+500-123+630右侧为一近南北向的冲沟，宽约20m，地表常年积水，周围山体地下水多排泄于该冲沟，地下水长年出露。　　雨季地表径流明显，地层内饱含孔隙水，并顺孔隙下渗。　　4.不良地质　　那沙岭隧道区的不良地质作用主要表现为：　　风化：主要体现在隧道进、出洞口处，风化作用改变了原岩结构，形成较厚的全～强风化层松散体，直接降低了岩体的强度，工程稳定性较差，易产生崩塌或滑落，增加了进洞施工支护难度。　　结构破碎带：隧道

4、区岩层受揉皱强烈，岩体节理裂隙发育，且两组裂缝面倾向与路线走向大角度相交，边坡易沿裂隙面产生滑塌，同时易给隧道施工带来掉块、坍塌、等不安全隐患。　　5.洞口工程地质条件　　那沙岭隧道进出洞口由第四系中更新统残坡积和双桥山群下亚群组成。上部土质松散，中下部为强风化砂质板岩，裂隙发育，岩体破碎。　　　　三、方案设计及作用原理　　1.隧道洞口边、仰坡预加固　　对隧道洞口边、仰坡的预加固，设计采用Ф42注浆小导管，长度为4m，呈梅花形布置，小导管间距为1.2m×1.2m，并挂直径Ф8，网孔为250mm×250mm的

5、钢筋网片，喷150mm厚的混凝土。　　2.洞内超前预加固　　进洞前，对开挖轮廓线一定范围内的破碎围岩预加固，设计采用超前长管棚，其主要设计参数为：长度35m，采用热轧无缝钢管Ф89×6mm，外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好，设计为1-2。，环向间距40cm，管节长为3m、6m，管棚导管前端呈尖锥状，便于贯入，管壁四周钻Ф12mm、间距45cm的圆孔，以便注浆浆液流动。每个钢管内插入Ф32螺纹钢筋1根，可以增加钢管的刚度，提高支护强度。　　3.主要作用原理　　(1)地表对边、仰坡的预加固措施，阻断了

6、地表水渗入下部围岩孔隙的通道，对表层松散围岩起到了支护和加固作用。　　(2)钢管内插入钢筋及管内注入水泥浆，增强了管棚刚度，因而也就增强了管棚的支护强度，同时，通管注浆，使水泥浆压入破碎围岩，通过水泥浆的胶结作用及对孔隙的充填压密，提高围岩的C、Ф值，从而提高了围岩的整体强度，增强了开挖稳定性。四、施工工艺　　1.施工顺序　　洞口段开挖及防护→测量定位→混凝土套拱施作→搭设平台→安装钻机→钻孔(加工管棚钢管)→管棚插入及孔口处理→注浆→导坑开挖支护。　　2.施工具体项目　　(1)洞口段开挖及防护。洞口边、仰

7、坡开挖至设计坡率后，施作小导管及注浆，再挂网喷射混凝土，进行坡面及地表的深层防护。为便于钻机钻孔，注浆作业，应在作套拱前；洞口土石方开挖应分台阶进行，上台阶高度在起拱线附近作为管棚施作平台，平台高度(指钻孔轴心至钻机底座距离，应考虑钻机升降能力。)、长度应根据钻孔设备和管棚钢管最长节长度确定，在施作套拱范围，挖机挖至一定标高后由人工修整为设计要求的形状作为套拱底模平台。　　(2)混凝土套拱施作。采用C30混凝土套拱做长管棚导向墙，混凝土套拱厚1.0m、长3.0m，套拱内埋设四榀I20b工字钢拱架，导向管采用

8、Ф108mm×4.5mm无缝钢管，工字钢和导向管焊成整体，并用“∏”型Ф16钢筋固定，确保导向管稳定，方向准确。混凝土套拱施作好后与其相临面进行喷混凝土封闭，保证注浆时不跑浆。　　(3)钻孔。搭建施工平台，安装钻机，钻机平台由上而下，由中间至两边，根据孔位依次搭好，要求钻机平台搭建牢固，利于安装固定钻机；开孔时，要低速低压，等成孔数米后，再加速加压，钻孔测斜用经纬仪测斜法，成孔一半时侧斜。钻孔侧斜测定方法是先抽出