大管棚预注浆超前支护技术在软岩隧道施工中的应用

施工中的应用

刘家全

（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300350）

［摘要］隧道洞口地段下穿软弱围岩时，施工过程中存在较大风险。本文结合金丽温高速公路太平港0号隧道左洞进口软弱围岩段超前大管棚的施工，通过对监控量测结果进行分析，总结了超前预支护技术在通过软弱围岩时的作用。

［关键词］大管棚预注浆；超前支护；软岩隧道

［中图分类号］U455 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2018）06-0084-03

Application of large pipe roof pre grouting advanced support technology

in soft rock tunnel construction

LIU Jia-quan

1 工程概况

金丽温高速公路太平港0号隧道设计为双洞4车道，单洞净宽10.25m，净高5m。左洞出口桩号ZK134+884，设计标高405.09m。隧道左洞出口段位于浅埋地段，埋深6～10m，为第四系崩坡积层（Q4

c+DI

钢管，节长分别为3m、6m。管棚环向间距拱部为40cm。外插角1°～2°，拱部120°范围内布置。钢管长度30m，分段安装，每段长4～6m，两段之间用“V”型对焊或丝扣连接。钢管上注浆孔孔径12mm，孔间距15cm，梅花型布置，尾部3m范围内不钻孔作为止浆段［1］。如图1所示。

φ127孔口管

），岩性为低液限黏土，褐红色、褐灰

色，呈软塑～硬塑状，粘性较强，可搓成1～3mm的土条，局部见碎石，石质成分成砂岩、粉砂质泥岩，块径不均，大者可达5～8m，一般在0.2～1m之间。

隧道施工左隧道明洞开挖后，随着表土清除，洞口开挖工作面形成，时值南方雨季提前到来。长时间降雨造成围岩受浸泡富水饱和，地表局部有泉水涌出，造成洞口段围岩软化，仰坡地表多处产生裂缝，最大裂缝宽2cm。洞口开挖工作面发生坍塌，施工进洞困难。

根据现场实际情况，结合其他隧道施工经验，认为较为合理的施工方法是尽快按设计要求实施大管棚超前预注浆，可以有效保证洞口边仰坡安全，确保顺利进洞。

DOI:10.14189/j.cnki.cm1981.2018.06.012［收稿日期］2018-03-15

［通讯地址］刘家全，天津市津南区双港科技产业园丽港园33号

套拱

M10浆砌片石

I18工字钢

二次衬砌隧道中线

C25硂套拱

40超前管棚108r6钢管

40R1=546

h1h2M10浆砌片石

结构设计基础

a 横断面

2 施工设计

大管棚采用φ108mm，壁厚6mm的热轧无缝84

建筑机械

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图1 大管棚示意图

3 方案实施

3.1 大管棚施工前准备工作

（1）疏排地表水。洞口仰坡稳定地层，增设截水沟一道，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。

（2）引排地下水。为引排洞口段地下水，在适当位置钻设2个φ20cm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

［2］

。

（3）施作套拱作为大管棚导向墙。隧道洞口采用C25混凝土套拱做管棚固定端，套拱拱厚80cm，长2m，布设钢筋，拱脚基础应置于基岩上，在工作平台上架立三榀钢拱架，套拱在隧道外轮廓钢拱架作为横梁，与管棚导向钢管焊接牢固，孔口套管沿拱圈环向布设间距、位置及方向应准确，确保导向管的位置以及角度。3.2 管棚施工

先施钻、安设及注浆所有有孔钢管，再施作无孔钢管。 3.2.1 钻孔

（1）根据套拱中预埋的钢套管作为导向管进行钻孔。掌子面必须按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙，以确保掌子面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌。

（2）根据地质和施工条件，采用常用的潜孔

2018/06总第508期

钻很难成孔，极易产生缩孔卡钻现象。本工程实际施工中采用ZYG150型水平地质钻机，采用钢护筒跟进技术，并在导向管口编号施工顺序从低孔开始，由两端向中间方向对称施工。钻孔前先检查钻机机械状况是否正常；钻孔时根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进，当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如成孔困难或卡钻时，可采用钢套筒跟进。

（3）钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层时，应控制钻进速度，避免发生夹钻现象。

（4）为避免钻杆太长，钻头因自重下垂或遇到孤石钻进方向不易控制等现象，开钻上挑角度控制在1°～2°之间，并随时用测斜仪量测角度和钻进方向。3.2.2 安设管棚

管鹏设计长度30m，采用破碎锤协助顶入。（1）钻孔完成后及时安设管棚钢管，避免出现塌孔。

（2）钢管逐节顶入，采用丝扣连接，丝扣长15cm。

（3）及时将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实，在钢管外露端焊上法兰盘、止浆阀，并检查焊接强度和密实度。3.3 管棚注浆3.3.1 施工工艺

高压阀搅拌机水泥浆池注浆泵孔口阀水泥水止浆塞注浆管注浆孔图2 施工工艺流程图

3.3.2 施工程序及方法

本工程注浆的主要目的是加固洞口段土体，浆液采用纯水泥浆，水灰比为0.8∶1，初压0.5～ 1.0MPa，终压2.0MPa，初凝时间7h，终凝时间

CONSTRUCTION MACHINERY

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SURVEYING专题论述14h。注浆机械采用BW-250/50型注浆泵进行。

（1）注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，确定合理的注浆参数，据以施工。

（2）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。

（3）注浆压力达到2.0MPa，并持压5min以上，可停止注浆，并及时关闭孔口阀门。

（4）注浆过程应派专人负责，填写《注浆记录表》，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。

待有孔钢管全部注浆完毕后，再进行无孔钢管的钻孔、安设。3.3.3 注浆效果评定

（1）对注浆加固区进行钻孔取芯，观察注浆充填情况。

（2）在进行无孔钢管钻孔时，观察孔内涌水颜色及涌水量。水颜色如较澄清或夹带水泥渣块，涌水量小于0.4L/min，则注浆效果较好；如涌水为泥浆颜色或涌水量较大时，应补注或重注。3.3.4 管棚施工注意事项

（1）为保证管棚施工质量，必须做好孔口定位。

（2）造孔和注浆应分序进行，同序相邻两孔之间的间距不小于lm，否则注浆时容易引起塌孔。

（3）在进行有压注浆之前，一定要将各孔口封堵完好，以免造成浆液外溢，影响注浆效果和管棚质量。

（4）管棚钢管之间的连接要保证质量，并且在同一断面上钢管的接头数量不能超过50％，以免在开挖过程中钢管脱节，引起塌方。

（5）为保证安全和管棚功效，在开挖之前，

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建筑机械

有必要全断面施作一帽缘工程，起到支撑钢管的作用。

3.3.5 施工记录

认真做好施工记录，具体内容包括：按顺序对管棚进行编号；管棚的成孔日期和自检记录；钢管的连接和安装记录；灌浆记录。

4 效果评价

为保证施工安全及检查大管棚的实施效果，施工单位专门组织对堆积体段的净空收敛量测。在25m堆积体处理段埋设了3条收敛基线，监测数据分析见表1。从量测情况看，埋设初期3条曲线收敛增长较慢，后趋于稳定，均满足设计要求，充分说明大管棚预注浆超前支护对防止围岩恶化、控制隧道变形作用显著。

表1 净空收敛监测变形分析 mm/d

缓慢增长急剧增长

基本稳里程阶段速率阶段速率

定速率（0～30d）

（30～40d）（40～60d）

ZK134+8690.201.350.05ZK134+8640.431.550.04ZK134+859

0.73

2.02

0.06

5 结束语

利用大管棚作为穿越堆积体段的超前支护，其成功之处在于：通过注浆将松散的堆积体固结起来，利用大管棚支护围岩，注浆体和管棚连成一个整体而受力，在隧道开挖轮廓线外形成一个环向的支撑体，有效地阻止了松散体出现坍塌，为隧道洞身安全、顺利施工创造条件，是新奥法与其他辅助施工方法的完美结合。

［参考文献］

［1］JTJ026-90. 公路隧道设计规范［S］.［2］JTJ042-94. 公路隧道施工规范［S］.