管棚支护施工安全技术措施

　　1、 施工方法

　　1.1施工准备

　　1.1.1检查开挖面和附近坑道的喷射砼是否达到要求，单线隧道5~10cm，双线隧道12~20cm。

　　1.1.2管件加工制作：棚管采用φ80~φ180mm普通钢管，钢管节长4~6m，节管四周钻φ10出浆孔眼(靠掌子面一端2m不钻)，孔眼间距50~60cm。将事先加工好的管节联接套焊接在每节钢管的两端，第一节钢管前端焊接上合金钢片空心钻头;

　　1.1.3检查台车是否完好，钻杆和钻杆联接套等是否配齐;

　　1.2施工工艺及要求

　　1.2.1台车就位和布孔：检查台车是否稳固，大臂旋转角度、方位是否正确，确认无误后，由测量工站在车臂托篮上用红油漆按设计准确画出钻孔位置，标注编号;

　　1.2.2钻孔：台车大臂顶紧在掌子面上，开孔时低速钻进，钻进20cm后转入正常钻速，第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20~30cm时停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆(注意不得卡丝扣)，钻机低速反转，脱开钻杆，钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联接成一体，依次接杆直至钻到设计深度(引导孔直径比棚管外径大15~20mm，孔深要大于管长0.5m以上)。钻孔深度达到设计要求后，凿岩机后退带出钻杆，人工用长钳或大扳手卡紧前杆，凿岩机反转，松开连接套卸下钻杆，按同样方法依次拆卸钻杆退出孔外。

　　2、 适用范围：ⅠⅡ类软弱围岩隧道开挖施工

　　隧道跟管钻管棚施工：

　　Ⅰ、Ⅱ类软弱围岩施工的总体方案，采用半断面施工时，上半断面采用跟管钻施工管棚进行超前预支护，确保施工安全，提高隧道施工在软弱围岩带掘进速度，从而提高隧道施工速度和节约施工成本。

　　跟管钻施工管棚施工方法：

　　一、 施工准备

　　1、设备准备：有条件购置成套跟管钻进设备，条件有限时，对现有开挖台车TAMROCK316G(或水星台车)液压凿岩机进行改造，在凿岩机止增设一个管棚固定支架、导管推送器和跟管钻偏心钻头。

　　2、购置相应型号的管棚的管靴，管棚多采用φ89×4.5mm无缝钢管,管棚下料加工，要与钻进设备的工作臂和钻杆长度相适应，加工好接头，接头连接一般采用70mm长的内外丝口接头，保证管内空腔无凸起部位，保持管空腔大小一致，保证钻孔顺利;外接头部，同样不能有过多的外凸部位，保持管外圆顺，送管通畅。同时，按要求钻好注浆眼孔。

　　3、 一、工程概况

　　某隧道大里程端左线上断面施工至ZK50+264，右线上断面施工至YK50+387，开挖揭露围岩与原设计差别很大，围岩为含碎屑的炭质泥岩，岩体因受构造挤压而呈破碎状;在岩体中可见明显断层错动擦痕;受此地质构造影响，该段围岩中网状节理、裂隙发育，。隧道开挖中掌子面有地下水出漏，受水侵泡后围岩呈泥状流塑状态，自稳性极差，揭露即出现坍塌。根据该段隧道以上特点，初期支护按V级支护施作，“三台阶七步”开挖法进行施工掘进。隧道在初次支护后即出现持续变形，最大断面变形量超过70cm，致使初期支护大段侵限。根据TSP203和地质雷达超前预报分析，隧道该类围岩在可预报范围内无明显好转迹象，为确保隧道施工安全，确保隧道二次衬砌质量，隧道该类围岩地段按CRD法施工。

　　二、工法特点

　　1、能有效的控制围岩变形和地表下沉。

　　2、本工法充分利用了中隔壁和临时仰拱的支撑作用，并辅以超前注浆小导管超前支护、挂网和格栅喷砼等支护手段，加之开挖对围岩扰动小，故大大的提高了施工的安全度。

　　3、其支护系统能很好的适应围岩的变化，与围岩形成一个整体，能充分发挥围岩的自承能力。

　　4、能有效应用监控量测等信息化管理方法指导施工，使整个施工过程处于受控状态。

　　5、本工法采用分部开挖，其超前导坑可以起到超前预报的作用。

　　根据现场施工实际情况，首先应进行由台阶法向CRD工法转换的过渡施工;转换段为掌子面至其后12m。转换段按既定三、工艺原理

　　所谓“CRD”法，就是在隧道等地下工程掘进施工中，通过设置中隔壁和临时仰拱(两者交叉)将开挖断面分成4个部分，然后再根据围岩情况细分部进行开挖，此法是以新奥法的基本原理为依据，在开挖过程中尽量减少对围岩的扰动，通过超前导管、锚喷网、格栅洞壁支护系统和中隔壁、临时仰拱联结，使断面支护及早闭合，控制围岩的变形，并使之趋于稳定。同时，建立围岩支护结构监控量测系统，随时掌握施工过程中的动态变化，合理安排，调整施工工艺和修改设计参数，确保施工安全。

　　4、 一、工法特点

　　(一) 管棚是利用钢管作为纵向支撑、钢拱架作为横向环形支撑,构成纵、横整体,刚度较大,能阻止和限制围岩变形,并能提前承受早期围岩压力。主要作用机理如下：

　　1.梁拱效应:先行施设的管绷，以掌子面和后方支撑为支点，形成一个梁式结构，二者构成环绕隧洞轮廓的壳状结构，可有效抑制围岩松动和垮塌。

　　2.加固效应:注浆浆液经管壁孔压入围岩裂隙中，使松散岩体胶结、固结，从而改善了软弱围岩的物理力学性质，增强了围岩的自承能力，达到加固钢管周边软弱围岩的目的。

　　3.环槽效应:掌子面爆破产生的爆炸冲击波传播和爆生气体扩展遇管棚密集环形孔槽后被反射、吸收或绕射，大大降低了反向拉伸波所造成的围岩破坏程度及扰动范围。

　　(二) 管棚一次超前量较大,支护过程中搭接较少,节省材料。亦可减少安装钢管次数,并减少与开挖作业之间的干扰,适用于大中型机械进行大断面开挖。

　　(三) 其它支护方法相比，管棚支护技术机具简单、便宜，工艺简单、、工期短、效率高，支护效果好，经济和社会效益明显。

　　(四)施工安全可靠。因管棚支护刚度较大，施工时如发生塌方，塌碴也是落在管棚上部岩碴上，起到缓冲作用，即使管棚失稳，其破坏也较缓慢。

　　(五)长大管棚施工可预知管棚范围内复杂围岩的准确情况,对随后的注浆、开挖提供第一手地质资料,有利于施工方案的确定。

　　因此，在隧道通过浅埋、软弱破碎岩体、塌方等不良地质地段时，为增强隧道围岩的稳定性，并考虑隧道所处的地质和水文条件、隧道长度、埋置深度、施工机械装备、工期和经济等方面的情况，在决定施工方法时，众多工程实践证明，管棚是最常采用且最为有效的支护方法 。

　　二、适用范围

　　根据国内外的施工实践，综合我国目前管棚支护应用的实际案例，管棚可适用于: 特殊困难地段,如极其破碎的岩体、塌方体、岩锥地段、砂土质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育岩体、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩的隧道施工;应用于地铁等穿越城区的地下工程的开挖预支护，可作为既有建筑物、公路、铁路及地下结构物下方修建隧道的辅助方法;可作为隧道洞口及修建大断面隧道施工的辅助工法及作为其他施工的辅助工法，也常用于浅埋但宜明挖地段或浅埋隧道情况下，地表有建筑物、或隧道接近地中结构物时等对施工降有特殊要求的工程等。

　　5、 一、工法机理及适用范围

　　本工法采用非爆破的大断面开挖、复合式衬砌。拱部在开挖前采用超前管栅(必要时注浆)加固地层，以减少尚未形成初期支护前的地层压力;用钢架、钢筋网喷混凝土和锚杆形成联合初期支护体系，为围岩提供主动抗力、抑制围岩有害变形，使围岩充分发挥自承能力，是主要的受力结构;第二次衬砌仅承受部分地层压力;在整个施工过程中通过对围岩的量测、监挖来指导设计和施工。

　　本工法适用于开挖洞径在12m以内，拱顶复土厚大于0.3倍洞径的黄土、粘土、砂、砾石等四系地层的双线铁路隧道及相应的地下工程。有进下水时应另行采以有效的排、降水措施。

　　二、工法特点

　　(一)采取非爆破的大断面开挖、喷锚支护，不仅节约了木料，同时也为使用大型机械创造了条件，提高了施工进度，使用劳力少。

　　(二)拱部开挖前采用超前管栅、自上而下的分层开挖和用量测结果指导施工，能有效地控制塌方，施工较安全。

　　(三)全断面开挖完成后，拱墙模筑混凝土一次完成。

　　(四)本工法适应性强，可使用大型机械，也可以使用小型机械，可使用有轨运输，也可以使用无轨运输。

　　三、施工工艺

　　(一)施工顺序

　　断面分为上、中、下三导台阶，自上而下地开挖。施工顺序如图1所示。上、中层台阶开挖时可并行操作。上台阶挖下的土经水平运输后从上而下地倒在中台阶上，连同中台阶挖下的土在中台阶上装车运出洞外。下台阶的开挖和上、中台阶开挖采用交替作业。即在开挖下台阶时停止上、中台阶开挖，待下台阶开挖至一定长度后才停止开挖，作临时顺坡段L2再开挖上、中台阶。

　　6、 即超前支护先行(Ⅳ级围岩采用超前中空锚杆超前支护,Ⅴ级围岩采用超前小导管超前支护);上台阶采用弧形导坑法短开挖,施作拱部初期支护;中、下台左右错位开挖及施作边墙初期支护;仰拱紧跟下台阶并及时施作尽早闭合成环.

　　对Ⅵ级围岩遵循“弱爆破、短开挖”的原则采用光面爆破或预留光爆层做振动控制爆破技术开挖上半断面,以减小对围岩的扰动,炮眼深度一般控制在1.5～2.0m为宜.对Ⅴ级围岩,洞身采用人工风镐、挖掘机、弱爆破相结合开挖,为确保施工安全,根据围岩情况每循环开挖进尺50～120cm.

　　全断面共分三个台阶和仰拱部分共六个工作面平行流水进行,各台阶长5m左右,相错5m左右.同时仰拱、二衬紧跟,距下台阶掌子面分别为20～30m.

　　7、 台阶法六步平行流水施工工艺流程见图,台阶法六步平行流水施工工序见图

　　1施工工序

　　(1)第一步施工

　　①在拱部超前小导管的支护下，人工风镐配合机械沿开挖轮廓线，由上而下开挖上弧导坑并预留核心土，遇硬岩时采取弱爆破，每循环开挖0.5～1.2m。核心土保证其长度和宽度，上弧导开挖5～6m时，方可开挖核心土。

　　②开挖后及时初喷4cm厚砼，封闭作业面，在含水量较大易掉块处，先铺挂一层钢筋网，再进行初喷，确保开挖面圆顺且无大的超挖现象。

　　在我国城市水资源极端紧缺的条件下，根据用水的类别，提高工程施工用水的重复利用率是十分必要的。此外，我国南方地下隧道工程施工中，一般地下水比较丰富，因此合理利用地下隧道工程中地下水，也具有非常重要的意义。本工法遵循从实际出发，在保证安全和适用的前提下，实现对地下隧道工程中地下水和施工用水的二次循环利用，并且解决了隧道施工污水易引起城市污水管堵塞，造成的环境污染问题。

　　7、一、前言

　　我国南方诸多地下隧道工程施工，一般地下水位偏高，补给充足，水量较大。地下水和施工废水易与隧道内泥土混合、夹杂形成含泥量高、水质浑浊的污水。目前，常用方法是直接通过高压水泵将其排入废水池，污水直接流入城市污水管道。

　　由于污水中含有大量的泥沙，容易引起下水道的堵塞。为了防止下水道被泥沙堵塞，通常需要投入大量的人工来排泥和清污。施工中，一方面大量污水被直接排掉，既污染环境，又影响施工，水资源被大量浪费。另一方面施工承包方还需耗费财力购买工程作业所需使用的大量施工用水。如果能够对这些隧道地下污水进行处理，将其直接运用于施工作业，那么它所带来的价值就不言而喻了。

　　由XX集团XX工程有限公司承建的广东省广州市轨道交通五号线XX站隧道土建工程施工项目成功应用本工法，收到了较为理想的效果。

　　二、工法特点

　　1、环保。采用水循环过滤沉淀工艺，解决了隧道施工污水造成的环境污染，下水道易堵塞等后遗症。

　　2、节能。节省了人力、物力和购水资金投入。

　　3、经济。需要的设备造价低，占地面积小，社会效益显著，利润价值可观。

　　4、高效。该工法工艺操作程序化，作业效率高。

　　三、适用范围

　　地下水量较大的地下工程。

　　四、工艺原理

　　综合考虑了隧道地下水含泥量高、水质浑浊、不易处理的特点，利用研制的多级钢隔箱室设备形成的过滤沉淀区，通过缓冲设置及多级过滤装置，达到将动态水变静态水过滤沉淀的过程。通过水压及沉淀淤泥的自重产生的压力，将沉淀淤泥自动挤压排出的过程。

　　工程概况

　　龙头山隧道是目前国内第一座分离式双向八车道高速公路隧道(特大断面隧道)。龙头山隧道单洞总长 2012 米 ，净宽 2 × 18 米 ;隧道 ( 左线长 1010m ，右线长 1002m ) 最大埋深 98m ，最大开挖跨度 20.7m 。隧道施工采用双侧壁导坑开挖技术。

　　隧道洞口处主要为坡残积土及全 - 强风化花岗岩，结构松散，不稳定，土黄色、硬塑 ~ 半坚硬，含 15 ～ 20% 石英砂岩，可见原岩结构，偶含少量风化碎石块。

　　• 大管棚超前支护的必要性及相关的工作原理

　　由于隧道断面大，洞口处岩体风化十分严重，土体松散，所以洞口开挖面极易发生坍塌，施工进洞困难。采用大管棚结合小导管对洞口段堆积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。

　　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。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承载力及自稳能力，减小围岩的变形;同时，隧道开挖后与钢架一起共同组成刚度较大的支护结构，以抵挡隧道开挖后产生的围岩压力和变形。

　　• 大管棚超前支护设计

　　3.1 大管棚设计参数

　　( 1 )钢管规格：采用Φ 108mm 壁厚 6mm 的热轧无缝钢管，长 40m 。钢花管内设置钢筋笼，钢筋笼主筋 4 Φ 25 ，采用Φ 42 钢环(壁厚 3mm )作固定环，固定环节长 5cm ，与钢筋笼主筋焊接，如下图所示;

　　( 2 )管距：环向间距为 40cm ;外插角： 1 °～ 3 °;

　　( 3 )同一环管棚中接头的位置应相互错开不小于 1m ，管棚节长度为 6m + 6m + 6m + 6m + 6m + 6m + 4m 或 4m + 6m + 6m + 6m + 6m + 6m + 6m 。

　　( 4 )施工时应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，应在双号钢花管中注浆填实。

　　3.2 管棚浆液参数

　　( 1 )注浆材料及配合比：注浆浆液采用 M30 水泥浆，水灰比为 1:1 ;

　　( 2 )注浆压力： 2 ～ 2.5MPa ;

　　( 3 )浆液扩散半径：不小于 0.5m ;

　　3.3 大管棚超前支护与小导管的结合

　　为了使大管棚超前支护更好的发挥作用，在管棚支护的同时结合了小导管(见导向墙施工图)。具体为：第一环长管棚范围内不设注浆小导管，但小导管与长管棚至少有 100cm 的搭接长度;注浆导管分两排，第一排长 500cm ，外插角为 6 °;第二排长 450cm ，外插角为 15 °;搭接长度不小于 100cm ;注浆导管四周采用混凝土封孔，封孔深度为 20cm ;注浆材料为 M30 水泥浆液，水灰比为 1 ： 1 ，注浆压力为 0.5 ～ 1.0MPa 。

　　• 大管棚的施工及相关的技术要求

　　大管棚简要的施工工艺流程如图：

　　4.1 施工前的准备工作

　　4.1.1 疏排水源

　　疏导洞身附近的水源，砌筑顶沟;增设环型截水沟，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。

　　4.1.2 导向墙施作

　　导向墙对于控制钢管的钻孔方向至关重要 , 同时也可兼作止浆墙。导向墙的厚度为 90cm ，材料采用 C20 的钢筋混凝土，其中按设计钻孔位置预埋Φ 127mm 壁厚 5.5mm 的导向钢管 , 并将孔口预埋一定的上抬量。具体的施工图如下：

　　4.1.3 钢花管制作

　　钢花管按照设计要求制作，管头加工成锥形以便送入，为确保接头质量，以长 15cm 的丝扣连接，或在端头连接处采用一根长 1.0m 的Φ 100 钢管，伸入Φ 108 钢管中 40cm ，在端部用电焊将管之间焊缝焊满，剩余 60cm 用作送入前一根钢管的尾部，并用电焊焊满，起连接和导向的作用。为防止浆液倒流，每根管棚尾部均焊接有止浆板，止浆板采用 2cm 厚钢板制作，中间钻有Φ 20 带罗纹的眼，以备注浆时用。

　　4.2 管棚的施作

　　4.2.1 测量放样、钻机定位

　　测量放样出隧道设计轮廓线并按 40cm 的间距标出管棚的位置。将钻机移动并定位至标定位置。

　　4.2.2 钻孔

　　使用顶驱液动锤按设计角度 1 °～ 2 °，把套管与钻杆同时同步冲击回转钻入岩土层内至设计度。套管与钻具同时跟进，产生护孔功能，避免内钻杆在提出孔后产生塌孔或涌水事故，提供临时护孔，方便往孔内插管注浆。

　　钻孔要求精度高，终孔位置准确，各开孔的孔眼与终孔的孔眼落在同一周界面上，避免产生较大的偏差和变形。同时要确保钻孔的同轴度，以避免管棚送入时受卡。

　　4.2.3 清孔

　　钻孔完结后，先把套管内孔注水清洗洁净后，才把钻杆取出。套管仍保留在孔内供护孔作用。

　　4.2.4 顶进钢管棚

　　把按设计要求加工好的钢花管顶入套管内，接头采用 15cm 长的厚壁管箍，上满丝扣;并把钢管轻轻打入岩土地内，以固定钢管不易滑出孔口。钢管插进完毕后，取出套管，钻进其它孔眼。套管取出时，冒落的岩土会于孔内压紧钢管。钢管口与孔口周壁用水泥密封。

　　当管棚安装完毕后，用小木楔在钢管与围岩壁楔紧，再用防水胶泥(锚固剂)将空隙封闭住。

　　4.2.5 再次清孔并插入钢筋笼

　　再次清孔并将钢筋笼插入钢花管内，使之与钢花管成为一体。

　　4.3 注浆

　　利用浆液的渗透作用和压密作用将周围岩体预先加固并封堵围岩的裂隙水，这样既能起到超前预支护的作用，同时也加强了管棚的强度和刚度。

　　4.3.1 工艺流程

　　4.3.2 注浆的技术要求

　　( 1 )注浆时一般总是先注无水孔，后注有水孔。在无水地段可从拱脚起顺序注浆。注浆速度根据注浆孔出水量大小而定，一般从快到慢。注浆结束时将闸阀关闭，卸下进浆管，进入下一循环。

　　( 2 )注浆结束的标准：①注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆 10min 以上;②进浆量一般为 20 ～ 30L/min 。注浆结束后用 10 号水泥砂浆充填管棚钢管，增强钢管的强度和刚度。

　　( 3 )时刻注意观察注浆管周围防水胶泥变化情况，防止浆液压力增加时将其冲裂。

　　( 4 )注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。

　　• 效果评价

　　( 1 )对注浆加固区进行钻芯取样，浆液的填充情况基本良好。

　　( 2 )开挖过程中进行掌子面观察，没有发现大量涌水出现。

　　( 3 )对洞口段的收敛变形、拱顶下沉、边坡位移、拱圈位移、接触压力、锚杆受力、钢拱架及钢筋应力等方面进行了全面的监测。

　　监测结果表明：布设监测点的断面基本处于稳定状态，能够满足设计和规范要求;只有个别断面处于不稳定状态，表现为不均匀沉降，经过施工单位的及时补救使断面后来的监测数据基本趋于稳定。

　　• 结语

　　工程实践证明，大管棚施工方法在龙头山隧道洞口开挖中的应用是成功的。大管棚工法的梁效应和固结效应，既能阻止松散围岩的坍塌又能有效控制沉降，为隧道洞身的安全、顺利通过创造了条件。

　　地铁过街隧道施工中的支护措施

　　【摘要】介绍在广州地铁二号线东风路过街隧道采用浅埋暗挖法施工中,根据过街隧道的地质和环境特点,对各工序采用了不同的支护方法,取得了良好的效果。

　　【要害词】隧道开挖　复合衬砌支护　支护方法

　　中铁十二局集团广州地铁工程指挥部承建的广州地铁二号线东风路过街隧道,全长49.859 m , 采用浅埋暗挖法施工。隧道覆盖层厚3.7～5.2 m , 覆土拱部以上主要是淤泥砂层,下部为中密残积土层,地下水丰富,且道路下各种市政管线密布,非凡是东风路下的1.8 m ×1.25 m 混凝土排水涵,距隧道结构顶线仅1.7 m。东风路是交通主干道,地面震动荷载较大。

　　1 　隧道开挖支护方法及工艺

　　根据新奥法原理,结合隧道的地质情况,决定采用人工双侧壁导坑开挖的施工方法,衬砌采用复合式结构。初衬以超前大管棚为主,辅以锚喷支护;二衬用模筑混凝土,确保支护结构在围岩产生塑性破坏前起承载作用。作业中,首先进行拱部全长大管棚预支护,开挖双侧壁导坑,开挖分上下超短台阶进行,上台阶向前掘进0.5～1 m 后,下台阶紧随其后平行作业,并及时对侧壁导坑进行支护。侧壁导坑分段拉通后,浇筑二次衬砌边墙,并设两道水平横撑顶紧边墙,然后开挖和支护中部上台阶,浇筑拱部二次衬砌。暗挖通道拱墙二衬全部拉通后,开挖和支护中部下台阶,并立即浇筑二次衬砌底板中部。每次侧壁导坑台阶及中部上台阶的基坑里对第三节箱涵进行现浇混凝土施工。箱涵长度15 m , 结构及外形尺寸与顶进段箱涵相同。

　　由于第1 方案在开挖基坑后,距候车大楼和信号楼太近,影响建筑物基础的稳定,所以采用了第2 种方案:两节顶进段箱涵并排预制,先将第一节向前顶进25 m , 再将第二节用千斤顶横向平移,使两节箱涵处在同一中心线上,并在两节箱涵之间放置千斤顶和钢横梁,然后同第一方案一样,采用中继间法继续向前顶进,使两个箱涵一前一后顶进到设计位置。

　　2 　各施工工序的支护技术措施

　　2.1 　超前大管棚预支护

　　在隧道开挖前,根据主体结构履盖层厚度,分三段进行跟进式大管棚注浆预支护加固地层,两段管棚间的搭接长度为2.0 m , 如图1 所示。

　　图1 　大管棚纵断面示意图

　　2.1.1 　大管棚施工工序

　　(1) 管棚钢管采用壁厚为8 mm 的<108 mm 无缝钢管。导向墙分三段按顺序施工,并同时预埋管棚导向管。孔口位置在第一、三段沿隧道拱部开挖轮廓线250 mm 布置;第二段沿隧道拱部开挖轮廓线100 mm 布置。钢管分节安装,两节间用螺纹长度为150 mm 的丝扣连接,相邻两根钢管的接头错接长度为1.0 m 。

　　(2) 从管棚导向管定位处钻孔。钻孔时将钢管随钻头一起钻入地层内,达到设计深度后停机,钻头与钢管、钢管之间用丝扣连结。注浆管上有<10 mm 以200 mm 梅花型布置的注浆孔,钢管尾部(孔口段)2.0 m 内无孔,为止浆段。

　　(3) 钻孔完成后,为提高钢管的刚度及强度,钢管内加设4 根<16 mm 钢筋和固定环组成的钢筋笼。固定环采用外径<42 mm 、壁厚8 mm 、长60 mm 的短管环,短管环间距1.0 m 。在管棚钢管孔口用法兰盘连接上孔口管( <42 mm , 壁厚4 mm , 长500 mm) 。

　　(4) 根据地层的孔隙和地下水情况,注浆浆液选用水泥浆和水玻璃混合浆,浆液配制为525 # 普通硅酸盐水泥,水玻璃模数η= 2143 , 玻密度β= 30～45′;水泥.浆水灰比为0.5∶1 ; 水泥浆与水玻璃体积比为1∶1～1∶0.5～1∶1 ; 缓凝剂为水泥用量的3 % 。

　　(5) 钻孔时水平偏距沿相邻钢管方向控制在100 mm 内, 垂直偏距沿相邻钢管方向控制在200 mm 内(对管棚前端,而非管棚孔口) 。

　　(6) 向管棚内注浆时,按先上后下顺序全孔一次性注完。注浆压力控制在0.5～1 MPa 。

　　① 在管棚导向管的钻进过程中,采用水平测斜仪定期量测管棚偏斜度并及时纠偏; ② 注浆时,注重观察注浆压力的变化、注浆管的需浆量、止浆墙周边注浆管的冒浆情况和压力的变化,控制各注浆管的注浆量; ③ 如产生串浆,应及时关闭串浆孔口阀门,导管注浆的注入量应尽可能加倍。

　　.2 　喷混凝土支护

　　喷混凝土前先用高压风将岩面吹干净,全断面初喷40 mm 厚C20 早强混凝土找平,并及时封闭围岩,待格栅钢架等全部安架好后,再全环喷射厚度为300 mm 的C20 早强混凝土。混凝土配合比为1( 水泥) ∶1.83 (砂) ∶0.44(水) ∶1.73(石) ∶0.05(FDN25) 外加剂。喷射时,分片依次自下而上进行并先喷钢格栅与岩面之间, 再喷两钢格栅之间。

　　2.3 　锚管支护

　　锚管采用壁厚为3.5 mm 、长度为3.0 m 的<32 mm 热轧无缝钢管。锚管间距纵向为500 mm , 环向为800 mm , 梅花形布置。锚管上有<10 mm 的注浆孔。浆液为水灰比为0.75∶1 的水泥浆,注浆半径为0.3～0.4 m , 注浆压力为1 MPa 。

　　2.4 　钢筋网支护采用<8 mm 钢筋网片全断面布设, 网格尺寸为150 mm ×150 mm , 钢筋网与锚管应接牢。

　　2.5 　格栅钢架支护

　　格栅钢架需全断面安设,纵向间距为500 mm , 纵向间采用@1 000 mm 、<22 mm 钢筋拉杆焊接成一体。每榀钢架由6 片组成,制作分为Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ 个单元。根据侧壁及中部导坑的施工顺序,先后安架Ⅱ2 Ⅲ2 Ⅰ2 Ⅳ 单元钢架,每单元钢架间用联接钢板配以螺栓连接。钢架安设时,首先与<18 mm 的定位系筋焊接(定位系筋另一端锚入围岩深度为1.0 m) ,然后再与锚管焊接牢固。在钢架与初喷混凝土间隙较大处,需分别绑设1 号、2 号垫块。格栅钢架支护断面如图2 。

　　图2 　格栅钢架支护的断面示意图

　　3 　结语

　　东风路过街隧道的施工,由于根据具体地质状况及地表建筑物、地下管线分布情况,采用合理的开挖及复合衬砌支护方法,适时调整施工参数,确保了主体工程在53 d 内顺利竣工,而且路面的沉降量均控制在30 mm 内,保证了东风路交通的平稳通畅。