《水平长大管棚超前支护施工工法》.doc

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1、海底隧道连接线工程穿越复杂建筑群处超前支护施工工法第五工程有限公司路桥四公司樊延祥1.前言胶州湾海底隧道是青岛市规划“南隧北桥”中的南隧,是胶州湾海底隧道和快速路三期的重要纽带。胶州湾湾口海底隧道青岛端接线工程,南起胶州湾湾口海底隧道青岛端终点，向北以上下行分离式双洞隧道形式分别沿四川路、云南路向北，在东平路路口北侧出地面后开始高架，于山西路路口上方合流后接入快速路三期工程。云南路主隧道（左线）起点里程ZK1+095.98，分界点里程ZK2+755,长1659.02m。为单向三车道，最大开挖宽度为17.5m，最

2、大开挖高度为13.08m，断面方186.2m3。埋深在3-25m之间，多为一倍洞径。工程位于青岛市老城区，隧道穿越云南路地下，道路的两侧均为密集的居民小区和高层建筑，隧道从建筑物边缘甚至下部通过，且地表埋深浅，建筑年代久远且较为密集，地下管线较多，给隧道的施工带来了极大的难度。为确保云南路隧道洞口和运营的安全，采用水平长大管棚超前支护加固技术，有效控制了地表沉降，其成功经验值得类似地下工程借鉴。2.工法特点2.1浅埋暗挖隧道采用φ108大管棚支护，刚度大，能形成有效承载拱。2.2一次性施作30m以上的水平管棚，

3、洞内不需作工作室，效率高。2.3设备简单，操作方便安全。3.适用范围3.1适用于软弱围岩地层浅埋暗挖的地下工程超前支护。3.2适用于地下工程的不良地质灾害的处理，如富水断层、隧道坍方、高应力大变形围岩。3.3适用于城市下穿既有公路的地下工程的超前支护。4.工艺原理长大管棚是一种隧道及地下工程的超前支护技术，即按隧道开挖轮廓线外侧向前分地层按一定间距打入钢管，并通过钢管的出浆孔对土层进行注浆加固，钢管与地层形成承载拱，起到超前支护的作用，以控制洞室变形。5.施工工艺及操作要点5.1施工工艺流程（见图5.1-1）5

4、.2施工操作要点55.2.1.施工准备疏排地表水，洞口仰坡稳定地层，增设环型截水沟一道，拦截地表水建立枝状排水系统，使地表水尽快顺畅地排出洞口不稳定范围，以防积水下渗。　5.2.2引排地下水　为引排洞口段地下水，在适当位置钻设２个20cm降水井，利用深井潜水泵和螺杆泵抽取地下水以疏干土体，降低洞口周围地下水位。　测量放线导向护拱施工钻机就位引孔清孔顶进钢管注浆封口钢管加工注浆参数选定监测图5.1-1长大管棚施工工艺流程图5.2.3导向护拱施工为确保大管棚施工的精度，使钻头、钻杆钻进时始终保持同一钻进角度、方向。

5、在管棚钻进前，先在隧道洞口浇注管棚施工导向混凝土护拱。导向护拱内安设导向管，导向管根据管棚进出口坐标，焊接定位固定于护拱内钢筋格栅钢架上，焊接前对每一根导向管位置进行坐标测量定位，施工时注意调整导向坐标时考虑由于钻机沉落或其它因素而产生的各种偏差，取调整误差10，导向管调整3.5cm，用于角度控制，防止由于各种因素造成管棚下垂而导致侵入隧道界限。5.2.4φ108大管棚加工及连接为了使浆液充分渗入地层，使得隧道拱部围岩形成加固壳，管棚采用花管，即在钢管上布置φ10mm的注浆孔，孔眼排列呈梅花形，间距为25cm×

6、25cm。钢花管加工见图5.2.4-1每一根管棚在安装最后一节时，在钢管上要预留1.5m长不钻注浆孔，以起到止浆作用。5钢管连接采用套管连接法（见图5.2.4-2）。5.2.4-1钢花管加工图图5.2.4-2钢管连接图5.2.5钻孔钻孔选用0～3600的地质钻机，采取隔一钻一方式。钻孔前应调整钻机位置，使钻杆能平顺地置于导向管内，开孔时低速慢进，保持钻干顺直，钻进过程中一般采取中压慢进，中等转速及中量循环液，防止钻速过快使钻道偏斜。在钻孔过程中及时检查钻孔方向的准确性，经常用测斜仪测量钢管钻进的偏斜度，同时要把

7、钻芯取出来，做好岩性记录，用以对隧道开挖提供超前地质预报。5.2.6顶进钢管使用钻机自身的伸缩进行顶管，一旦出现顶进困难时，采用手动葫芦固定于护拱上铺助顶进，下管时3m及6m钢管交叉使用。5.2.7注浆（1）注浆参数的选定注浆参数水泥：水玻璃=1：0.5（体积比）水灰比1：1水玻璃35玻美度注浆压力初压0.5～1MPa；终压2～2.5MPa缓凝剂根据试验确定掺量（2）注浆施工注浆前先用浆液把孔中水压出管外，待浆液流出并且浆液浓度与浆池中相同时，再密封孔口钢板，加压并要稳定压力在0.5～1Mpa之间，每根管棚要连

8、续注浆，以设计注浆量和注浆终压作为注浆结果标准，设专人做好注浆记录。注浆结束后用M10水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。5.2.8体会（1）城市浅埋隧道洞室开挖时，围岩的应力场和位移将发生调整，使洞室发生收敛变形，并波及地表，引起地表的沉降，根据开挖理论分析计算及地下工程现场监测数据表明，开挖导致的瞬时位移在施加初期支护形成受力之前，洞室的收敛位移增长很快，约占总位移的60%以上，因此