软岩隧道浅埋段洞身超前管棚施工技术

软岩隧道浅埋段洞身超前管棚施工技术

摘 要：浅埋段是在隧道施工中经常遇到的施工情况和危险源，在不进行山体表面大面积开挖的情况下如何用暗挖的方法进行施工，本文将对其进行探讨。

关键词：隧道；超前管棚；洞内管棚工作室；浅埋段

1、工程概况

竹甬顶隧道起讫里程DK686+124至DK687+290,全长1166m，经实际地形测量显示，DK686+220至DK686+255段属浅埋地段，最小埋深仅0.2m，为确保隧道施工安全及施工质量，制订本隧道浅埋段施工方案。

其平面图和隧中线纵断图如下图1：

2、施工流程及方案

2.1施工流程

对浅埋地段适当清理水泥稳定碎石土洞身管棚工作室的开挖

初期支护 管棚超前支护 下一循环开挖、支护。

2.2施工方案

1）在洞顶回填线外5m处设置截水天沟，以免雨水冲刷，影响施工安全。

2）对浅埋段表层腐殖土清理、平整成台阶状，采用水泥稳定碎石土回填。

3）回填后进行暗洞施工，暗洞施工时在原设计的拱部轮廓线外半径加大1.0m开挖管棚工作室。

4）隧道DK686＋221～＋261段拱部采用Ф108mm壁厚6mm的热轧无缝钢管施做超前管棚支护。

5）管棚工作室在管棚施作完毕后采用C25喷射混凝土分层回填，铺设防水层，最后施作二次衬砌。

6）施工完后，在水泥稳定碎石土表面回填50cm厚的粘土，种植草皮。

7）洞身开挖施工过程中应对此段勤量测，掌握详细准确的沉降资料，及时反馈，确保施工时安全及围岩稳定。

3、施工方法

3.1 截水天沟施工

在浅埋段回填线外5m处设置截水天沟，以免雨水冲刷，影响施工安全。

3.2 浅埋段水泥稳定碎石土施工

3.2.1清基

施工前，在隧道进口右侧修建宽3.5m、长100m临时施工便到至浅埋段，

原地面处理后符合下列要求：原地面基底密实、平整；松软表土及腐植土清除干净，翻挖回填压实质量符合设计要求。

3.2.2 换填土料施工方法

采用挖掘机或推土机挖除换填深度内的软弱土层，预留10～20cm的土层进行人工清理。

换填施工采用自卸汽车运输符合设计要求的填料，推土机摊铺，平地机平整，压路机碾压。分层填筑碾压达到相应的压实标准。

3.2.3 碎石垫层施工方法

碎石垫层采用级配良好且未风化的砾石或碎石，其最大粒径不大于50mm，含泥量不大于5%，且不含草根、垃圾等杂质。

碎石分层填筑压实。分层厚度、压实遍数通过现场试验确定。采用小型自卸汽车运输，后倾法卸料，推土机摊铺，人工平整，小型压路机碾压。

3.3 管棚工作室施工

3.3.1 开挖

在隧道DK686+212~+221段（9m）的拱部部位开挖轮廓线外加大1.0m开挖作为管棚工作室，管棚工作室长度可以根据现场机具配备情况酌情调整。在开挖过程中将核心土部分正常预留，以便于管棚及导向墙施做。

3.3.2 支护

管棚工作室开挖后，初期支护采用I20a钢架加强，拱部钢架的制作要按照原设计尺寸的半径加大1m，半径8370mm，I20a钢架按纵向间距0.6m一榀布置；钢筋网、锚杆、锁脚钢管等技术参数按原隧道施作初期支护，必要时可适当加强。

3.4 超前管棚施工

隧道DK686＋221～＋261段拱部采用Ф108mm壁厚6mm的热轧无缝钢管超前支护，超前长管棚长40m，环向间距40cm，根数40，钢管轴线与衬砌外缘线夹角取1°～2°，根据长管棚注浆效果，必要时采用Ф42mm超前小导管补充预注浆支护，超前小导管长4.5m，纵向间距按3m一环布置；长管棚施工工作面钻孔采用两台管棚钻机，采用注浆泵。

施工时运用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，保证钻孔方向准确。为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节钢管采用3m长钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m长钢管，以后奇偶数的钢管每节均采用6m长钢管，避免钢管接头在同一断面。注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上方可结束注浆。

3.4.1 施工准备

①对管棚施工所用原材料进行检测需满足设计及规范要求。

②管棚施工前首先进行导向墙套拱施工。

③首先根据地质情况进行注浆试验，确定注浆参数。

④在充分考虑到上抬量和上抬角度后，正确算出各钻孔位置，利用测量仪器定出钻孔的位置和倾角。

3.4.2 导向墙施工

在开挖轮廓线以外拱部140°范围内施作导向墙，采用C25混凝土浇筑，截面尺寸为90cm×70cm。为保证长管棚的施工精度，导向墙内埋设钢筋支撑，钢筋与管棚导向管连接成整体。导向墙环向长度可根据具体工点实际情况确定，要保证其基础稳定性。若导向墙稳定性不够，在导向墙前后设置斜撑以保证管棚施工精度及安全。采用钢管脚手架搭设钻机平台。搭设平台一次性搭好，支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。进行钻机定位。量测钢管钻进的偏斜度，保证钻孔方向准确。

3.4.3 钻孔

①钻头直径采用Φ125mm。

②岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。

③钻机开钻时，低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

④钻进过程中经常用地质罗盘测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。

⑤认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。

3.4.4 清孔验孔

①用钻机进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。

②用高压风清理孔内石碴。

③用经纬仪、地质罗盘等检测孔深、倾角、外插角。

3.4.5 制作钢花管

钢管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距150～200mm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔止浆段150cm。

3.4.6 安装管棚钢管

①棚管顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。

②接长钢管满足受力要求，相邻钢管的接头前后错开。一般按编号，偶数第一节用3m，奇数第一节用6，以后各节均用6m。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。

3.4.7 注浆

①注浆材料：注浆材料用水泥浆，水灰比1：1（重量比）；

②采用注浆机将水泥浆注入管棚钢管内，注浆压力0.5～3.0MPa。

③注浆量满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。

3.5 管棚工作室填充

管棚工作室在管棚施作完毕后，应将工作室扩挖区域挂网后喷射砼C25砼找平，使土工布和防水板可以平顺的挂设在初支混凝土表面。

喷护应分多次多层施做，为了保证喷射厚度和降低挂网喷护的难度，采用增设钢架的形式挂网喷护，钢架采用I18工字钢架，间距布置为1.2m，拱墙部分钢架制作半径与初期支护钢架制作半径一致，拱脚部分与原初支仰拱钢架牢固连接，并采用侧面连接板连接。钢架间采用Ф22纵向连接筋、φ8钢筋网与原初支结构布置形式相同，拱架背后应喷填密实，喷射砼表面平整度符合要求。喷射砼达到70%强度后铺设防水层，施作二次衬砌。防水板要在现场拼接后用手动焊熔器焊接牢固。洞内铺设防水层，最后施作二次衬砌。

总结:在隧洞开挖中遇到浅埋段时常见的，特别是山体表面的开挖回填处理在环保不允许和经济不实际的情况下，在洞内施做超前管棚来通过浅埋段是科学经济的方法，统筹安排各个工序，及时支护到位，完全可以顺利通过浅埋地段。

4、结束语

软弱围岩隧道浅埋段施工一直是隧道施工的难点，合理的处理方案能有效的为成本、安全系数、工期上提供保证。本次隧道浅埋段的顺利度过，为贵广全线的其他隧洞此类措施处理提供了宝贵的经验。