采用管棚法处理特大坍方段应用技术

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1、采用管棚法处理特大坍方段的应用技术摘要本文以红岩隧道23m长坍方处理为例，介绍了管棚法处理特大坍方的应用技术。文中首先论述了管棚法处理坍方段的技术特点，然后针对坍碴体管棚施工卡钻与下管难的问题提出了具体解决措施，并强调了注浆在管棚法处理坍方技术中的重要作用1.工程概况与地质概况红岩隧道为云寿公路改建工程泰顺至景宁间的双车道隧道，是该段改建公路的控制工程。当隧道开挖至K11+645遇到长达87m的大断层时，原施工单位采取下侧壁导坑掘进，导抗断面约5m×4m，采用加强喷混凝土和抬棚架强行通过的临时支护体系。

2、当施工到K11+666时，由于地质条件急剧变坏，坍方频繁（前后有五次坍塌发生）。为确保工期的顺利完成，1998年6月原施工单位采用加强抬棚（密排棚架）支护措施，经过半个月的努力实现了全隧的小导抗贯通。但在随后的扩大断面施工中，施工至K11+666.6时，原来由抬棚支撑的岩体发生大坍方，破坏了原已安设好的管棚，坍方堆碴涌至K11+662。后采取不连续的清碴办法，但每次清碴至工作面后，又发生塌方，恢复原状，并且岩碴由原先的粉末状，变为间杂1~3m3的巨大岩石，坍空区已延至断层外基岩影响带，预计坍方高度在50

3、m左右，坍方段长共计18m。坍方体位于断层破碎带，断层带出露里程为K11+645~+732，断层产状为SW250°∠72°~80°，与隧道轴线斜交，洞内可见厚度达87m，为大型压扭性大断层。断层带岩性由灰色砂砾岩、断层泥及断层角砾岩组成，岩石呈角砾状松散结构，岩体整体性差，局部有渗水，易失稳，开挖后坍方频发。所需处理的坍方段，里程为K11+666~+689之间，共23m。坍方岩体破碎，分布不均匀，局部有空洞，且下半断面有原掘进的小导坑及支撑导坑用的棚架，为开挖带来不便。泰顺端至K11+666已完成模筑混

4、凝土二次衬砌，并在K11+666处做好了70cm厚的混凝土止浆墙。且景宁端开挖至K11+697处停下，距坍方段约8m，整个隧道只有中间26m还未完成，成为制约工期的关键因素。2.坍方体处理施工技术方案2.1施工方案与治理原则2.1.1施工方案根据坍方体的工程地质特点，我们确定了在拱部范围内施作Φ89长管棚，管棚间距30cm，结合超前预注浆技术在开挖轮廓线外形成约4m厚的加固圈，并在开挖时以小导管补强注浆加固技术为辅的综合技术方案。开挖采用上下台阶法，上台阶高度约4m，采取预留核心土环形开挖法，上下台阶间

5、距长度5m，以人工开挖为主，对局部未坍方部位可采用松动爆破。在开挖后立即施作格栅拱架及锚网喷支护体系，充分调动加固后的围岩的承载能力，使初期支护与注浆加固的坍方体形成整体支护结构，并建立科学的监测体系，监测支护体系的变形，判断结构的稳定性和安全性，及时反馈设计与施工。2.1.2技术难点与关键（1）长管棚与注浆加固圈在拱顶形成了稳固可靠的固结壳，作为支承长达18m高约50m的松散坍方体超前支护体系（保护壳），是保证开挖安全和防止坍方的进一步扩大的关键技术。其中26m灌满砂浆的管棚直接棚架在泰顺端已施作完成

6、的二次衬砌结构和景宁端支护体系上，是承受坍方体土体压力的主体，而4m厚的注浆固结圈则起到对其的进一步加固作用，同时坍方体大部分为碎硝状，又可防止碎硝坍碴体从管间缝中涌出而引起新的坍方。管棚与超前注浆构成了超前支护的主体，是坍方处理的关键技术。（2）坍方体内大部分呈松散硝碎状，且又混有大小不一的硬质岩块和前期坍方处理时用以支撑的方木等建筑材料，施钻困难，成孔性差，容易卡钻、下管难度大。这些问题的解决直接关系到26m管棚的安装成功率和注浆的效果，也是坍方处理的难点所在。（3）坍方段地处断层破碎带，地层连通性

7、好，坍方体松散度大，且坍方前施工的小导坑均直接与注浆区相连通。由于注浆区域广而连通性好，因此必须对注浆顺序及注浆工艺进行详细计划，以防止浆液向无用的地区扩散，控制注浆量，尽量以最小的注浆量获得最好的注浆效果。2.2治理的原则施工方案和治理原则可简单概括为"管超前，预注浆，多循环，短开挖，强支护，勤量测，早封闭"。3.施工技术要点工作面预注浆→长管棚施工→上小导管及半断面开挖与支护→底板开挖与支护→二衬与铺底3.1施工工序与步骤3.2工作面预注浆在长管棚施工前，应对工作面进行前进式分段预注浆，注浆分段长度

8、为5m。以水泥单液浆为主，内加速凝剂，在必要时采用C-S双液浆。工作面预注浆的目的是加固工作面松散体，以保证管棚钻孔方向的精度，同时稳定工作面，确保开挖时工作面的安全。3.3长管棚与预注浆1）管棚参数钻孔仰角1°~3°，管棚间距30m，管棚长度26m，采用Φ89（厚5mm）无缝钢管，共计52根管棚。2）钻孔工艺预设Φ127导向管→Φ108套管钻进18m→Φ90钻孔钻进26m→下管（带Φ90钻头）→取出Φ108套管→封孔注浆3）管棚注浆注浆分