长大管棚超前支护在铁路隧道洞口施工中应用

《长大管棚超前支护在铁路隧道洞口施工中应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、长大管棚超前支护在铁路隧道洞口施工中应用　　摘要：通过介绍超前大管棚支护在不良地质隧道施工中的受力原理、大管棚设计与施工要点及适用范围等内容，并结合新凤凰二号隧道进出口洞口段长大管棚超前支护施工实例，总结了长大管棚超前支护技术在通过软弱围岩时的作用。Abstract：Byintroducingtheforceprincipleoflargepiperoofadvancedsupportinpoorgeologicaltunnelconstruction，designandconstructionelementsoflargepiperoofandthe

2、scopeofapplication，combinedwiththecaseoflongandlargepiperoofadvancedsupportconstructionofXinfenghuangNo.2tunnelhole，thispapersummeduptheroleoflongandlargepiperoofadvancedsupporttechnologythroughweakrock.关键词：长大管棚；超前支护；隧道Keywords：longandlargepiperoof；advancedsupport；tunnel中图分类号：U4

3、5文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）08-0165-0271工程概况海南西环铁路凤三段新凤凰二号隧道全长805m，位于海南省三亚市凤凰镇，为客货共线双线铁路隧道，设计行车时速为200km/h，线路纵坡为3‰、-18‰的“人”字坡。隧道内轮廓拱顶净高8.15m，净宽11.5m，内净空面积81.37m2。该隧道进、出口洞口段埋深较浅，属浅埋型，多通过强风化层，距离较长，且具球风化现象，开挖稳定性差，结构面易被软化，可能出现岩块脱落或坍塌。根据现场地质情况，为了保证洞口边仰坡安全，能够顺利进洞，要求在隧道进出口段采用长度为60mΦ159超

4、前大管棚支护和注浆进行预加固处理。2管棚受力原理与计算模型2.1受力原理7一般会在隧道洞口段施工时采用大管棚超前支护法，这种方法能够有效的支撑和加固围岩，很大程度的防止软弱围岩下沉、松弛和坍塌等。它的工作原理是：一是可以通过管棚注浆使拱顶预先形成加固的保护环。这个保护环能够为隧道施工创造良好的开挖条件，因为其可以发挥“承载拱”的作用，有效的减少拱内部围岩的承载压力；二是当超前管棚沿隧道开挖轮廓周边密布时，加固环的变形变小，传递给隧道支护结构的上部荷载也随之减小，同时会把拱部围岩的形变应力传递给支撑拱架。因为相互连接的支持拱架可以形成整体支护，能够保证掘

5、进施工和初期支护的安全。2.2计算模型当开挖隧道洞口时，下部土体会被挖出，管棚端部悬空。这时因为大部分的管棚钢管长度都在已预加固地层内，并且它还会受到地层固定的约束，这时的悬空段起到支撑洞口上部荷载q1的作用（见图1）；当在隧道洞内施工时，钢管的前后两段作用的地方是不同的，这时中间悬空的钢管段可简化为两端受固定约束的简支梁（见图2），管棚承受上部土体荷载q1和路面荷载q2的作用。有关资料显示，在计算洞口段和洞内段的开挖进尺尺度的时候采用悬臂梁和简支梁的计算模型是科学的。3大管棚施工设计3.1大管棚设计参数①导管规格：热轧无缝钢管，外径159mm，壁厚8

6、mm。②管距：环向间距40cm。③倾角：外插角以1°为宜。④大管棚每环施作长度为60m，钢管前段呈锥形。⑤导向管规格：热轧无缝钢管，外径194mm，壁厚5mm。⑥钢管内设置钢筋笼，钢筋笼主要由三根主筋和固定环组成，主筋直径为18mm，钢筋之间每35cm间距用3cm长Φ50钢管连接，钢管壁厚3.5mm。⑦钢管上钻注浆孔，孔径16mm，孔纵向间距为20cm，呈梅花形布置，尾部留大于等于100cm的不钻孔的止浆段。见图3、4。3.2注浆参数设计7①灌注浆液：水泥浆液，有时也可采用水泥玻璃双液浆；②注浆参数：水泥浆、水灰比为1：1（重量比），注浆压力为2.0M

7、Pa～2.5MPa；③注浆扩散半径：大于等于0.5m；④为了积累钢管注浆施工经验和合理化注浆参数，需要在注浆前进行现场注浆试验。单根钢管注浆量为：Q=π·γ2·L+π·R2·L·η·α·β式中，r为钢管半径；L为钢管总长度；R为浆液扩散半径，取0.5m；η为地层孔隙率，堆积体经测试为12%；α为浆液有效充填率，取0.9；β为浆液损耗系数，取1.15。经计算单根钢管注浆量Q=6.927m3。4大管棚施工大管棚施工工艺流程如图5。4.1施工准备①做好孔口定位可以保证管棚施工质量，最好先试着钻几个孔再正式钻孔，尤其是对于那些复杂地层来说。②为了不影响注浆效果

8、和管棚施工质量，在高压注浆之前，一定要把各孔口封堵完好。③在开挖过程中，为了防止钢管脱节，造成