《管棚超前支護(hù)技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用【論文】3000字》

管棚超前支護(hù)技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用目錄TOC\o"1-2"\h\u8094前言 1327531工程案例 2222451.1工程概況 2174561.2地質(zhì)水文條件 2225381.3軟弱圍巖的變形特征 2129852管棚超前支護(hù)技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用 391262.1準(zhǔn)備工作 4171262.2測(cè)量放樣 4287382.3鉆孔安裝 4254162.4孔口密封 49173施工中的監(jiān)控量測(cè)和地質(zhì)預(yù)報(bào)工作 4139523.1監(jiān)控量測(cè) 488263.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 5204324超前支護(hù)成果分析 5137445結(jié)語(yǔ) 5摘要：針對(duì)軟弱圍巖隧道的施工支護(hù)，分析了管棚先進(jìn)支護(hù)技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用，包括準(zhǔn)備，測(cè)量與放樣，鉆孔安裝，孔口密封，注漿等，應(yīng)用監(jiān)測(cè)測(cè)量，進(jìn)展地質(zhì)預(yù)報(bào)和其他方法可監(jiān)控施工期間的圍巖變化。研究表明，先進(jìn)支護(hù)效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，有效控制了圍巖的位移。希望為管棚超前支護(hù)技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用提供有益思路，進(jìn)一步提高施工效率和質(zhì)量。關(guān)鍵詞：隧道施工；軟弱圍巖；管棚超前支護(hù)技術(shù)；地質(zhì)預(yù)報(bào)前言我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展，正在加速城市建設(shè)的進(jìn)程，隨著我國(guó)城市人口不斷增多，城市用地越發(fā)緊張，地面空間交通擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重，制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。此外，城市擁堵問(wèn)題帶來(lái)的交通堵塞、大氣污染、事故頻發(fā)、噪聲增加、城市綠化面積減少等社會(huì)問(wèn)題愈來(lái)愈引起人們的重視[1]。曾有專(zhuān)家指出：“19世紀(jì)是橋梁的世紀(jì)，20世紀(jì)是高層建筑的世紀(jì)，21世紀(jì)是地下空間的世紀(jì)[2]?！睘榇龠M(jìn)城市可持續(xù)化發(fā)展、減緩城市建設(shè)用地的擴(kuò)張，越來(lái)越多世界各地的大城市參與到合理開(kāi)發(fā)利用地下空間的行列中來(lái)。在這種背景下，地鐵具有速度快、容量大、低污染、噪聲小等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為緩解城市交通擁堵問(wèn)題的主要途徑之一。自1965年國(guó)內(nèi)第一條地鐵線(xiàn)路修建以來(lái)，我國(guó)越來(lái)越多的發(fā)達(dá)城市地鐵線(xiàn)路陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)截止到2020年底，中國(guó)將有近50個(gè)城市正邁入城市地鐵建設(shè)的高速發(fā)展階段，總建設(shè)里程將大于6000公里，總投資將達(dá)四萬(wàn)億元。當(dāng)前的管棚是隧道施工中的高級(jí)支撐結(jié)構(gòu)。在隧道襯砌拱圈的暗弧上鉆了厚壁鋼管并安裝，可以起到臨時(shí)和提前支撐的作用，防止土體塌陷。，地面下沉以確保后續(xù)施工作業(yè)的安全。管棚超前支護(hù)技術(shù)最初應(yīng)用于軟弱圍巖的隧道開(kāi)挖中，目前也應(yīng)用于城市地下隧道的建設(shè)中。具有施工速度快，工期短，安全性高的特點(diǎn)，可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境和地面建筑物。本文結(jié)合實(shí)踐探討管棚超前支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。1工程案例1.1工程概況某高速公路第一合同段有一個(gè)隧道工程。公路設(shè)計(jì)為雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)速度為100km/h，設(shè)計(jì)負(fù)荷為一級(jí)公路。該隧道是一條兩孔單向交通隧道。其中，左孔長(zhǎng)度為644m，入口樁為ZK8+810，出口樁為ZK9+454；右孔長(zhǎng)度為685m，入口樁號(hào)為K8+770，出口樁號(hào)為K9+455。主隧道凈寬10.75m，凈高5.0m，行車(chē)道3.75×2m，橫寬0.5m+1m，養(yǎng)護(hù)路0.75m+1m。隧道內(nèi)部設(shè)計(jì)成三心圓形彎曲的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，其形式可滿(mǎn)足建筑物邊界，洞內(nèi)路面，排水，裝飾，通風(fēng)，照明，防火等設(shè)施的空間要求。人行橫道的凈寬為2.0m，凈高為2.5m；內(nèi)部輪廓采用單中心圓形直側(cè)壁結(jié)構(gòu)。1.2地質(zhì)水文條件隧道工程的地質(zhì)和水文條件如下：①地形：屬于裸露的丘陵地貌，最大標(biāo)高250.5m。②地層巖性：從新到舊依次為：第四紀(jì)全新世，板溪群和石英巖。③地質(zhì)構(gòu)造：野外調(diào)查表明存在平移斷層和背斜。④水文條件：地下水為基巖裂隙水，通過(guò)大氣降水補(bǔ)給。通常，地下水貧乏。⑤地震動(dòng)的峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的地震烈度為VI度。1.3軟弱圍巖的變形特征在隧道施工過(guò)程中，巖石和土壤是應(yīng)力作用下的圍巖。分析圍巖穩(wěn)定性的基礎(chǔ)是圍巖的變形。在隧道開(kāi)挖和施工過(guò)程中，圍巖的變形包括三個(gè)部分：一是隧道工作面的擠壓變形；二是隧道面的擠壓變形。另一種是圍巖的沉降，形成沉降槽。第三是隧道周?chē)膰鷰r會(huì)聚，如圖1和圖2所示。圖1掌子面擠出變形和地表沉降圖2拱頂下沉和周邊巖層收斂隨著施工的進(jìn)行，軟弱圍巖的變形將經(jīng)歷三個(gè)階段：一是彈性變形。另一種是彈性變形+塑性變形；第三是塑性變形+蠕變變形。其中，當(dāng)軟弱圍巖變形時(shí)，塑性變形占主導(dǎo)。如果圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差并且變形持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，則變形區(qū)域?qū)⒗^續(xù)擴(kuò)大。只有做好輔助工作，才能保證施工安全。2管棚超前支護(hù)技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用在該隧道工程中，由于開(kāi)挖寬度大，難以在淺埋入洞段，IV，V弱段施工，必須采取有效的支護(hù)方案。先進(jìn)的支護(hù)方案主要包括先進(jìn)的管棚，先進(jìn)的中管，先進(jìn)的錨桿等。在施工期間，將建立一個(gè)28m長(zhǎng)的管棚，以確保安全地進(jìn)入隧道。長(zhǎng)管棚的長(zhǎng)度分別為3m和6m，材料為熱軋無(wú)縫鋼管，周向間距為50cm，并通過(guò)螺紋按鈕連接。鋼管位于襯砌的拱形處，平行于路面的中心線(xiàn)。為了保證鉆孔和鉆孔的穩(wěn)定性，在暗隧道襯砌上設(shè)置了一個(gè)鋼套拱，其長(zhǎng)度為2m，厚度為60cm。為了提高鋼管的剛度，在管道中填充了M30水泥砂漿。2.1準(zhǔn)備工作根據(jù)隧道的實(shí)際情況，合理分配人力，設(shè)備和管棚材料，編制施工計(jì)劃，實(shí)施安全技術(shù)公開(kāi)。采用圓形施工方法，將封閉隧道的第一拱后面的面用作灌漿墻，為后續(xù)施工（例如放樣和鉆桿定位）提供參考。2.2測(cè)量放樣保持棚管與初始支撐面平行，計(jì)算每個(gè)棚管的位置，并在測(cè)量后標(biāo)記位置。組織施工人員使用氣動(dòng)鎬鉆一個(gè)小孔，該小孔的深度為3厘米，直徑與管道棚直徑相同。當(dāng)鉆頭與圍巖接觸時(shí)，可以減小振動(dòng)幅度，并且可以確?？孜恢玫臏?zhǔn)確性。2.3鉆孔安裝使用C6鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。首先，將鉆機(jī)安裝到位。調(diào)整操作參數(shù)后，根據(jù)放樣點(diǎn)鉆孔。在鉆孔過(guò)程中，鉆桿將在其自重的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這將導(dǎo)致管線(xiàn)的斜率發(fā)生偏差。鉆進(jìn)時(shí)有必要重新測(cè)量并糾正偏差。鉆孔完成后，應(yīng)及時(shí)安裝棚管以防止孔塌陷，并預(yù)留注漿管和排氣孔。2.4孔口密封密封孔口時(shí)，向水泥砂漿中添加適量的速凝劑，并將砂漿進(jìn)入孔口的深度控制在10-15cm之內(nèi)。為了提高密封性能，可用噴漿加固。2.5選用水泥水玻璃二液灌漿。水灰比為0.8-1，灌漿壓力為0.5-1MPa。灌漿操作將完成兩次[7]。第一次灌漿后，灌漿將收縮。在第二次灌漿之后，請(qǐng)確保灌漿完全被棚管充滿(mǎn)。在整個(gè)灌漿過(guò)程中應(yīng)監(jiān)控灌漿壓力和灌漿量，并在灌漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值后完成灌漿。3施工中的監(jiān)控量測(cè)和地質(zhì)預(yù)報(bào)工作3.1監(jiān)控量測(cè)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和測(cè)量，我們可以了解開(kāi)挖過(guò)程中圍巖的動(dòng)態(tài)變化，并確保支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖的穩(wěn)定性。（1）鋼管安裝位置與設(shè)計(jì)位置之間的徑向誤差小于20cm；鉆孔方向與設(shè)計(jì)方向之間的偏差為1°，請(qǐng)使用測(cè)量工具進(jìn)行確認(rèn)。在鉆井作業(yè)中，使用傾角儀測(cè)量鋼管的偏斜度。如果偏差超過(guò)極限，應(yīng)及時(shí)糾正，以免影響挖掘和支撐。（2）觀察V和IV圍巖段的表面變形。觀察部分之間的間隔為20至30厘米，并且在開(kāi)口的每一端至少有一個(gè)觀察部分，以形成真實(shí)而完整的數(shù)據(jù)[8]。（3）在洞室開(kāi)挖過(guò)程中，測(cè)量洞室周?chē)奈灰坪妥冃?，并在日常爆破施工后觀察隧道面的地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)。（4）根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，調(diào)整圍巖預(yù)留沉降的設(shè)計(jì)值，保證二次襯砌厚度，減少回填量。3.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法是使用各種檢測(cè)方法來(lái)預(yù)測(cè)開(kāi)挖工作前幾米至幾百米的地質(zhì)和水文狀況，以便采取各種預(yù)防和施工措施。預(yù)測(cè)包括：（1）根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)地質(zhì)條件變化對(duì)施工的影響。（2）隧道入口處可能有滑坡和塌方的巖石，淺埋區(qū)有裂縫或沉陷。分析對(duì)隧道穩(wěn)定性和施工的影響[9]。（3）可能發(fā)生塌陷和滑動(dòng)現(xiàn)象，預(yù)測(cè)位置，形式，規(guī)模和發(fā)展特征，并制定處理措施。（4）當(dāng)隧道穿越不穩(wěn)定的巖層和斷層時(shí)，應(yīng)預(yù)測(cè)隧道的具體位置，規(guī)模和發(fā)展特點(diǎn)，并提示施工部門(mén)改變流程或制定應(yīng)急預(yù)案。（5）預(yù)測(cè)可能的水泥流涌入位置，并分析水泥涌流對(duì)施工的影響。（6）預(yù)測(cè)巖體破裂或原始裂縫擴(kuò)大時(shí)造成的破壞。（7）在位移測(cè)量中，發(fā)現(xiàn)位移和變形的速度加快了，并預(yù)測(cè)了預(yù)測(cè)對(duì)隧道穩(wěn)定性和施工的影響。（8）預(yù)測(cè)施工不當(dāng)引起的圍巖失穩(wěn)的方式和后果，并制定改善措施。4超前支護(hù)成果分析棚超前支護(hù)技術(shù)施工完成后，現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果如下：（1）僅少數(shù)鋼管存在輕微的質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致斷線(xiàn)；其余大部分鋼管的施工質(zhì)量均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，固結(jié)強(qiáng)度達(dá)到12.5MPa，符合設(shè)計(jì)要求[10]。（2）測(cè)量了圍巖下沉和周邊收斂值，結(jié)果表明該位移隨時(shí)