管棚超前支護在那沙嶺隧道中的應用

1、.管棚超前支護在那沙嶺隧道中的應用摘要管棚是隧道施工中對軟弱圍巖超前支護的一種重要形式，本文主要介紹了江西省武寧至吉安高速公路那沙嶺隧道在進出口圍巖較破碎的情況下，在施工中采用長管棚及注漿的施工方法，有效地加固了洞口破碎帶，使該隧道順利進洞。關鍵詞管棚注漿超前支護施工一、前言那沙嶺隧道位于江西省西北部宜豐縣，起訖樁號為K123+490-K123+950，長460m，設計為連拱式隧道，采用新奧法原理施工。二、工程概況1.地形條件那沙嶺隧道處于九嶺隆起變質巖丘陵區(qū)，地形起伏較大，微地貌有山間沖洪小盆地、山脊及山間沖溝等。最高海拔位于山脊，標高為245.8m，最低點在隧道出口，標高為149.9m，相

2、對高差為95.9m。山間樹枝狀小溪發(fā)育，落差大水流急，河水暴漲暴落。2.圍巖組成與分布情況洞口地層情況為第四系中更新統(tǒng)殘坡積和雙橋山群下亞群。上部為腐植土，土質松散，中部土層旱季呈硬可塑狀，雨季呈軟可塑狀，下部土層為軟可塑狀，在殘坡積土層內夾有塊狀孤石。隧道洞口處于V級圍巖區(qū)，圍巖成份復雜，均質性差，各向異性明顯，圍巖的開挖穩(wěn)定性極差。3.水文地質條件根據(jù)對隧道內的工程地質調查，地表水系發(fā)育，溪溝水頭落差較大，水流湍急，具有較強的沖刷。隧道區(qū)K123+500-123+630右側為一近南北向的沖溝，寬約20m，地表常年積水，周圍山體地下水多排泄于該沖溝，地下水長年出露。雨季地表徑流明顯，地層內飽

3、含孔隙水，并順孔隙下滲。4.不良地質那沙嶺隧道區(qū)的不良地質作用主要表現(xiàn)為：風化：主要體現(xiàn)在隧道進、出洞口處，風化作用改變了原巖結構，形成較厚的全強風化層松散體，直接降低了巖體的強度，工程穩(wěn)定性較差，易產(chǎn)生崩塌或滑落，增加了進洞施工支護難度。結構破碎帶：隧道區(qū)巖層受揉皺強烈，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，且兩組裂縫面傾向與路線走向大角度相交，邊坡易沿裂隙面產(chǎn)生滑塌，同時易給隧道施工帶來掉塊、坍塌、等不安全隱患。5.洞口工程地質條件那沙嶺隧道進出洞口由第四系中更新統(tǒng)殘坡積和雙橋山群下亞群組成。上部土質松散，中下部為強風化砂質板巖，裂隙發(fā)育，巖體破碎。三、方案設計及作用原理1.隧道洞口邊、仰坡預加固對隧道洞口邊

4、、仰坡的預加固，設計采用42注漿小導管，長度為4m，呈梅花形布置，小導管間距為1.2m×1.2m，并掛直徑8，網(wǎng)孔為250mm×250mm的鋼筋網(wǎng)片，噴150mm厚的混凝土。2.洞內超前預加固進洞前，對開挖輪廓線一定范圍內的破碎圍巖預加固，設計采用超前長管棚，其主要設計參數(shù)為：長度35m，采用熱軋無縫鋼管89×6mm，外插角以不侵入隧道開挖輪廓線越小越好，設計為1-2。，環(huán)向間距40cm，管節(jié)長為3m、6m，管棚導管前端呈尖錐狀，便于貫入，管壁四周鉆12mm、間距45cm的圓孔，以便注漿漿液流動。每個鋼管內插入32螺紋鋼筋1根，可以增加鋼管

5、的剛度，提高支護強度。3.主要作用原理(1)地表對邊、仰坡的預加固措施，阻斷了地表水滲入下部圍巖孔隙的通道，對表層松散圍巖起到了支護和加固作用。(2)鋼管內插入鋼筋及管內注入水泥漿，增強了管棚剛度，因而也就增強了管棚的支護強度，同時，通管注漿，使水泥漿壓入破碎圍巖，通過水泥漿的膠結作用及對孔隙的充填壓密，提高圍巖的C、值，從而提高了圍巖的整體強度，增強了開挖穩(wěn)定性。四、施工工藝1.施工順序洞口段開挖及防護測量定位混凝土套拱施作搭設平臺安裝鉆機鉆孔(加工管棚鋼管)管棚插入及孔口處理注漿導坑開挖支護。2.施工具體項目(1)洞口段開挖及防護。洞口邊、仰坡開挖至設計坡率后，施作小導管及注漿，再掛網(wǎng)噴射

6、混凝土，進行坡面及地表的深層防護。為便于鉆機鉆孔，注漿作業(yè)，應在作套拱前；洞口土石方開挖應分臺階進行，上臺階高度在起拱線附近作為管棚施作平臺，平臺高度(指鉆孔軸心至鉆機底座距離，應考慮鉆機升降能力。)、長度應根據(jù)鉆孔設備和管棚鋼管最長節(jié)長度確定，在施作套拱范圍，挖機挖至一定標高后由人工修整為設計要求的形狀作為套拱底模平臺。(2)混凝土套拱施作。采用C30混凝土套拱做長管棚導向墻，混凝土套拱厚1.0m、長3.0m，套拱內埋設四榀I20b工字鋼拱架，導向管采用108mm×4.5mm無縫鋼管，工字鋼和導向管焊成整體，并用“”型16鋼筋固定，確保導向管穩(wěn)定，方向準確?；炷撂坠笆┳骱?/p>

7、后與其相臨面進行噴混凝土封閉，保證注漿時不跑漿。(3)鉆孔。搭建施工平臺，安裝鉆機，鉆機平臺由上而下，由中間至兩邊，根據(jù)孔位依次搭好，要求鉆機平臺搭建牢固，利于安裝固定鉆機；開孔時，要低速低壓，等成孔數(shù)米后，再加速加壓，鉆孔測斜用經(jīng)緯儀測斜法，成孔一半時側斜。鉆孔側斜測定方法是先抽出鉆桿鉆頭，然后把專門制作的光源插入管內，送到測定位置，使用安裝在鉆機口的方向十字絲，使兩個十字絲重合再看光源，測定其偏差值。二是采用全站儀測定，其方法是用全站儀從孔口直接看光源，根據(jù)光源在孔內位置及孔徑大小大致制定偏斜情況。(4)管棚插入及孔口處理。鋼管采用89無縫鋼管，管壁設有12mm溢漿孔，節(jié)長3m和6m兩種，

8、管棚環(huán)間距離4050cm，方向與隧道軸線平行，同一橫斷面內接頭數(shù)量50%，相鄰鋼管的接頭至少須錯開1m。淺孔段采用人工推進，孔深阻力大時，采用機械推進，為防止塌孔并保證孔向正確，每鉆一孔即頂進一根鋼管，注一孔漿，鋼管就位后加以固定，鋼管與導向管間隙用棉紗堵塞，水泥砂漿封堵。(5)注漿。采用注漿機注漿，按照鉆一孔注一孔漿的原則進行，全孔一次壓入，注漿參數(shù)為：水泥漿水灰比11；注漿壓力：初壓0.5Mpa1.0MPa，終壓2.0MPa，漿液擴散半徑0.5m，當注漿量達到設計數(shù)量或注漿終壓達到2.0MPa而漿液注不進時，再穩(wěn)壓35min即可結束注漿。同時，注漿的漿壓濃度及壓力應根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行調整。五、施工注意事項1.根據(jù)施鉆部位的地質情況，選取合適的傾角角度，角度過小，將可能導致管棚遠端下垂至隧道開挖輪廓內影響后期施工，角度過大，管棚離開挖輪廓距離過大，管棚下方的三角土體坍塌給洞身開挖支護帶來很大困難。2.長管棚注漿超前支護在破碎堆積物中注漿效果較好，但有時管棚之下所謂擴散半徑以內的巖體自然脫落形成超挖，管棚由于間距達40cm-50cm，石塊及土層在地下水作用下，經(jīng)常沿縫隙流塌而形成塌穴的現(xiàn)象，必須及時回填封閉或在后期開挖過程中施作超前小導管注漿進行支護。3.鉆孔過程中如出現(xiàn)不均勻地質或孤石，為防止偏孔，在兩種地層特別是從較軟地層到較硬地層或孤石時，必