工艺工法qc江西隧道洞口偏压段短管棚超前支护施工工艺

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1、短管棚超前支护技术在XX隧道洞口偏压段施工中的应用【摘要】：针对XX隧道偏压段进洞难的问题，采用了超前短管棚支护施工方法，使隧道顺利进洞，并对此施工方法作出了效果评价。【关键词】：隧道短管棚超前支护施工效果评价。XX隧道是江西省XX镇环城高速公路南环段的控制工程，为双线分离式长隧道，其中左洞长1115m，右洞长1121.5m，其中明洞43.4m，V级围岩衬砌段268.8m，V级围岩偏压段82.3m，Ⅳ级围岩衬砌段435m，Ⅲ级衬砌段围岩1407m。本隧道位于元古代双桥山群板岩出露区，构造为向北东的单斜构造，存在有多处构造破碎带，裂隙密集较发育，工程施工中有可能出现坍塌、涌水等不良地质现象。隧

2、道洞口段为侏罗系熔结凝灰岩强风化层,岩体破碎,属V级围岩；其中左洞进口段ZK16+004.7～ZK16+060和右洞出口段YK17+060～YK17+087为V级围岩偏压衬砌段，左右侧承压不均,开挖时围岩极有可能发生岩体失稳从而地表开裂，甚至出现地表下沉或坍塌。设计采用施作短管棚并注浆固结附近岩体后，开挖通过刻地段。本文以XX隧道左洞进口ZK16+004.7～ZK16+060偏压段为例阐述短管棚超前支护在XX隧道洞口偏压段施工中的应用。1、超前短管棚支护的必要性及相关的工作原理由于隧道净宽为10.25m，内轮廓曲墙半圆拱，拱半径为5.55m，断面较大，洞口处岩体风化十分严重，节理发育，所以洞

3、口开挖面极易发生坍塌，施工进洞困难。采用管棚对洞口段破碎岩体进行注浆固结然后再开挖，这样可以有效保证洞口边仰坡安全，而且使开挖部位形成棚幕和一层壳体，从而大大增加了进洞施工的安全性，确保顺利进洞［3］。超前支护的基本工作原理是在待开挖洞顶轮廓线以外一定角度范围内，环向按照一定的间距超前打入钢管，并在钢管内进行压力注浆，改善围岩力学性能，封堵地下水，加固拱部软弱岩体。环向钢管形成棚架，为开挖及初期支护作业提供了安全保障；浆液固结后钢管和围岩之间组成了一个共同的固结圈，从而在隧道的纵向和横向分别形成一个刚度较大的梁结构和拱结构。这个结构能有效提高围岩的凝聚力及自稳能力，减小围岩的变形；同时，隧道

4、开挖后与钢架一起共同组成刚度较大的支护结构，抵挡隧道开挖后产生的围岩压力和变形。2、短管棚超前支护设计2.1短管棚设计参数[1]（1）钢管规格：采用外径Φ42mm的热轧无缝钢管，环向间距40cm。（2）钢管长度计算及选定L=a+b+c=0.8+2.8+0.3=3.9式中：L—超前钢管的长度（m）；a—开挖后留在围岩内的超前钢管外露的长度，一般不小于0.7m；b—开挖总进尺（m）；c—开挖前打入围岩的超前钢管外露的长度（m）。综合考虑地质情况、锚杆拉拔试验强度、钻孔机械类型、供给钢管的长度等因素，确定选取长度为4m的无缝钢管。（3）超前钢管的倾角：一般选用5°～10°，考虑围岩自稳等因素，结合

5、以往施工经验，倾角选用8°。（4）钢管前端加工成尖锥状，尾部焊上Φ8加劲箍，管壁四周钻6mm压浆孔，尾部50㎝不设压浆孔。孔间距15cm，呈梅花形布置。如图1所示。单位：㎝图1钢花管构造（5）施工时先打编号为单号的钢花管，注浆后再打编号为双号的钢花管。编号为双号的钢花管可作为注浆质量的检查管，若单号钢花管注浆有不密实之处，在双号钢花管中注浆填实。2.2管棚浆液参数（1）注浆材料及配合比：注浆采用水泥-水玻璃双浆液，水泥浆与水玻璃体积比1:1，水泥浆水灰比1:1，掺4%缓凝剂。（2）注浆压力：初压0.5～1.0Mpa，终压2.0Mpa；（3）浆液扩散半径：不小于0.5m；3、短管棚的施工及相关

6、的技术要求短管棚的施工工艺流程如图2：地质调查浆液选择注浆设计现场试验配比试验注浆参数效果检查制定施工方案进行施工施工准备设备准备管材加工材料准备喷砼封闭掌子面人员准备钻孔顶进导管注浆开挖图2超前短管棚施工工艺框图3.1施工前的准备工作3.1.1疏排水源疏导洞身附近的水源，砌筑洞顶排水沟；增设截水沟，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。3.1.2套拱施作采用C25混凝土套拱做管棚导向墙，套拱在明洞外轮廓线以外，紧贴掌子面施作，长度为2m，套拱内埋设四榀18型工字钢，与钢管套管焊接成整体，支撑稳固后，内外模采用5cm木模安装，按设计布设钢筋和安装孔口管，保证布筋

7、、孔口管的位置和角度准确，然后进行套拱砼的施工，待套拱砼强度达到85%时开始短管棚的施工。3.1.3钢花管制作钢花管按设计要求制作，管头加工成锥形以便送入。3.2管棚的施作3.2.1测量放样从附近控制网引入控制点并测量放样出隧道设计轮廓线并按40cm的间距用红油漆标示出管棚的准确位置。3.2.2搭设钻机施工作业平台及钻机定位作业平台采用方木按“井”字形搭设，顺序由下向上，由两边向中间，依据孔位依次搭好，方木间