管棚在软弱围岩隧道施工中的应用朱金涛

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1、管棚在软弱围岩隧道施工中的应用朱金涛中铁二十局集团第二工程有限公司北京100142摘要：在软弱围岩隧道进行的施工时，极易出现掌子面失稳及地表下沉的现象。以科学、合理的支护方法增强支撑力，能够有效控制施工问题的出现,管棚技术就是其中一种有效的方法。木文以某软弱隧道工程为例探讨了其施工技术要点。关键词：管棚；软弱围岩；注浆一、工程概况长寿山隧道位于黄河北岸的大砂坪乡与富民村之间，横穿兰州市两区一县，起点里程HDK41+910，终点里程HDK54+425，全长为12515m,属于中铁二十局集团兰州枢纽项目控制性节点工程。自开工以来，项目部把长寿

2、山隧道列为创兽班奖工程。隧道进HDK54+265〜HDK54+425段有一个喇叭口断面，为双线集装箱喇叭U隧道，该里程段隧道地质条件较差，施工难度大，技术含量高，线路穿越V级全~强风化花岗岩。洞口段表层为坡积土，层厚0.5m~2m,进洞口30m浅埋段为全风化花岗岩，岩体呈角砾碎块松散状结构，岩体完整性差，洞口边仰坡及围岩自稳能力弱。自隧道准备开始进洞，随着清除洞口表层土后，仰坡地表处产生裂缝,最大裂缝5cm,形成3〜4cm的错台，且裂隙水入渗时，有滴水现象，洞口开挖工作面产生坍塌，施工进洞网难。根据现场实际情况，结合其他隧道施工经验，认为

3、较为合理的施工方法是采用长管棚超前预注浆，先对洞口段进行固结处理,以保证洞口浅埋段经济、快速、安全的进洞。二、管棚注浆法工艺原理注浆管棚通过注浆填充围岩裂隙，提高围岩的强度和刚度，从而提高围岩的整体承载能力。通过向围岩注浆形成的加固圈起到“承载拱”的作用，支承“承载拱”上部的岩层重量，使拱内部的围岩与支护系统处于免压状态。拱内部的围岩与支护系统受到的力仅是由于隧道变形引起的形变压力，当管棚为惯性力矩较大的厚壁钢管，且沿隧道开挖轮廓线周密布置时，加固圈的变形较小，因此，隧道支护结构所承受的上部荷载大大减小。另外，在管棚进口端一般加冇套拱基础

4、，另一端深入到隧道围岩较为完整、坚硬处，这样可以对上部的破碎软弱围岩形成一个稳定的“简支梁”支撑结构，此简支梁可起到承受上部压力或者传递上部荷载的作用。管棚作为隧道施工的辅助方法之一，适用于软弱砂土质地层、砂卵砾石地层，膨胀性软流塑、硬可塑状粉质粘土地层，裂隙发育岩体、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩，并对地层变形有严格要求的工程。通常情况下，在穿越铁路修建地下工程、穿越地面及地下结构物修建地下工程、修建大断面地下工程、隧道洞U段加固等特殊地段施工吋，一般采用管棚进行超前支护。三、管棚在软弱围岩隧道施工中的应用（一）施工参数1、长度的选择管棚

5、长度应视隧道所处地形、地质等情况而定，首先必须要穿过掌子面上的土体破裂面一定的长度，使土压力传到已封闭的支护结构上，苏次满足钻机设备的工作参数要求。特别是在地质重要任务比较复杂的情况下，一般应沿隧道轴向进行试钻，取得详细资料，从而决定长管棚的施工区长度。本隧道管棚长度为32m。2、钢管的选择管棚钢管型号的选择根据地质条件和支护条件，本隧道采用0108mm热乳无缝钢管，壁厚6mm,节长分别为4m和6m3、钢管的间距管棚环向布设钢管间距多为30〜50mm。间距布设对防止洞口上方土体坍落及松驰有很大的影响，施工中应根据现场情况选择合理的间距。本

6、隧道钢管采用33cm。4、注浆参数注浆采用水灰比1:1（重量比）单液水泥浆，在早期强度要求较高吋可采用双液浆。在钢管最外端1.5m范围内不设置注浆孔，采用M10水泥砂浆灌注。孔口用厚度3-5mm钢板凿孔焊接注浆管等直径小导管来封堵；钢管与孔壁空隙得封堵，利用自制工具将早强水泥砂浆塞入孔口封堵，封堵材料入孔内不小于lm长度，确保封堵质量。注浆量及注浆结束与否，不是以时间来判断，而是以注浆压力来控制，当注浆压力持续升高，接近或达到注浆额定压力吋，该管注浆即可结束。注浆初压0.5〜l.OMpa,终压2〜2.5Mpa。单孔注浆量：式中为浆液扩散半

7、径，取=0.6,为钢花管长，取0.85为注浆饱满系数，为地层孔隙率，根据现场土工试验测得，由此算得单孔注浆量为0.9〜2.0。（二）施工技术1、安设钻机采用MGj—50型锚杆工程钻机，无伸缩臂功能，钻机升降采用在底架上用千斤顶升降，加设枕木垛调节所需高度。2、开孔开孔前必须检査设备，保证设备状况良好，对组合好的钻具要检查丝扣联结是否紧密，偏心扩孔器转动是否灵活。在架设好钻机、调整好孔位的水平位置及仰角后，采用大于钢套管直径1〜2级的潜孔锤，钻凿2〜3m深的孔口，然后退出潜孔锤。3、安装管棚钢管、钢花管（1）顶进钢管采用4m和6m两种长度规

8、格，管棚钢管、钢花管节与节之间通过丝扣接头连接，丝扣长15cm。为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3m钢管，编号为偶数的第一节管釆用6m钢管，以后每节钢管采用6m长钢管，以保证同一断面