大跨徑淺埋隧道長管棚監(jiān)控措施

大跨徑淺埋隧道長管棚監(jiān)控措施1前言在隧道新奧法施施工中，大跨跨徑、淺埋段段的超前支護護和初期支護護是施工安全全的關(guān)鍵工序序,支護的技術(shù)術(shù)手段比較多多，如初噴、錨錨桿、拱架、超超前小導(dǎo)管等等，但支護效效果與適用范范圍卻有很大大差別。長管棚是由由鋼管和鋼拱拱架組成。它它是利用鋼拱拱架沿著上部部開挖輪廓線線以較小的外外插角向開挖挖面前方打人人長度10～45m鋼管構(gòu)成的的管棚，從而而形成對開挖挖面前方圍巖巖的頂支護。設(shè)置長大管棚的超前支護能夠使圍巖體和支護系統(tǒng)形成統(tǒng)一的承載結(jié)構(gòu)體系，它也是對初期支護的加強和提前延伸。另外在淺埋段拱頂上部根據(jù)圍巖情況同時增設(shè)地表及帷幕注漿也有效的解決了淺埋段圍巖薄弱，不能形成連續(xù)承載體的矛盾。本文結(jié)合長大管棚的特點，對其施工方法、原理、使用效果進行了分析，總結(jié)形成本工法。2工法特點其工法的主要特特點是通過地地表注漿對長長管棚施工區(qū)區(qū)域進行加固固，通過長管管棚置入對隧隧道開挖掘進進施工區(qū)域進進行加固。本本工法主要針針對Φ108長管棚的施施工進行工法法總結(jié)，地表表注漿因為不不具備代表性性只做簡單介介紹。2.1地表注漿漿施工特點豎向范圍為開挖挖輪廓拱頂以以上5米至拱底以以下2米，隧道開開挖輪廓內(nèi)不不注漿；橫向向范圍為開挖挖輪廓以外6米。先行地表鉆鉆孔，鉆孔孔孔徑為62mm，之后在鉆鉆孔內(nèi)插入Φ50的鋼管，鋼鋼管下半段設(shè)設(shè)置注漿孔，通通過鋼管向圍圍巖注漿。注漿漿液的的配置為：水水灰比1：1.08，同時摻加3%水玻璃（模模數(shù)=3,波美度Be=35）作為速凝凝劑。注漿時時可根據(jù)實際際情況摻加氫氫氧化鈣（速速凝劑）或磷磷酸氫二鈉（緩緩凝劑），注注漿壓力0.5～1.0MPPa。上述配合合比及注漿壓壓力要根據(jù)地地質(zhì)圍巖的不不同通過實驗驗進行調(diào)整確確定。單管注漿量量計算公式為為：Q=π×r2××L+π×R2×L×η×α×β式中：r-鋼鋼管半徑，LL-鋼管長度，RR-漿液擴散半半徑，取0..5m；η-地層孔隙率率，風(fēng)化片巖巖、千枚巖經(jīng)經(jīng)測試η為6%；α-漿液充填率率，取0.99；β-漿液損耗系系數(shù)，取1..15。2.2長管管棚施工特點點管棚是利用鋼管管作為縱向支支撐、鋼拱架架作為橫向環(huán)環(huán)形支撐，構(gòu)構(gòu)成縱、橫整整體，剛度較較大，能阻止止和限制圍巖巖變形，并能能提前承受早早期圍巖壓力力。管棚一次超前量量較大，支護護搭接少，節(jié)節(jié)省材料。相相比采用超前前小導(dǎo)管支護護減少了安裝裝次數(shù)和開挖挖作業(yè)之間的的干擾，有利利大型機械進進行大斷面開開挖。3適用范圍管棚適應(yīng)于特殊殊困難地段，如如嚴重風(fēng)化巖巖體、塌方體體、千枚巖、片片巖地段、砂砂土質(zhì)地層、強強膨脹性地層層、強流變性性地層、裂隙隙發(fā)育巖體、斷斷層破碎帶，巖巖錐地段、淺淺埋區(qū)域、洞洞口偏壓等區(qū)區(qū)域的隧道洞洞門開挖施工工。4工藝原理理經(jīng)注漿處理和管管棚施工，能能夠?qū)㈤_挖面面周圍松散土土層固結(jié)為整整體，形成一一道持力圈。隧隧道開挖后圍圍巖應(yīng)力出現(xiàn)現(xiàn)重新分布，拱拱部應(yīng)力經(jīng)固固結(jié)層與管棚棚傳遞給支撐撐拱架。由于于拱架之間相相互連接便形形成了整體支支護。4.1管棚棚支護結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計要點：鋼管外徑Φ1008mm，壁壁厚6mm，環(huán)向間距30cm.在拱部90°范圍內(nèi)布置置。管棚長度度一般為30m，可采用分分段連接，每每節(jié)長為4～6m，并用絲絲扣連接，絲絲扣長度≥15mm。管棚支護結(jié)構(gòu)，一一般按松弛貨貨載理論進行行設(shè)計。根據(jù)據(jù)圍巖地質(zhì)條條件及力學(xué)計計算，如需要要可采用鋼管管內(nèi)灌注水泥泥砂漿、混凝凝土或鋼筋籠籠加灌水泥砂砂漿．來增加加鋼管剛度。縱向兩組管棚間間，應(yīng)有≥1．5mm的水平平搭接長度。鋼鋼管宜采用沿沿隧道開挖輪輪廓縱向接近近水平方向設(shè)設(shè)置，外插角角1°～2°；鉆孔孔徑徑比鋼管直徑徑大2～3cm。5施工流程地質(zhì)調(diào)查測量定位勞材機準備搭設(shè)操作平臺安裝導(dǎo)向管套拱施工潛孔鉆機就位鉆孔清孔搭設(shè)操作平臺安裝導(dǎo)向管套拱施工潛孔鉆機就位鉆孔清孔水泥漿配制圍巖注漿管棚鋼管制作管棚鋼管安裝放置鋼筋籠水泥漿配制圍巖注漿管棚鋼管制作管棚鋼管安裝放置鋼筋籠砂漿填充砂漿填充隧道掘進開挖隧道掘進開挖6操作要要點6.1管棚棚加工：鋼管一般節(jié)長66m，一端制制成尖頭，便便于鋼管順利利插入孔內(nèi)。另另一端加工成成絲扣，桿身身按照每100mm鉆一個孔徑徑為Φ6～8mm的注漿漿孔，梅花形形布置。6.2測量定位位：按設(shè)計資料經(jīng)現(xiàn)現(xiàn)場實測確定定每根管棚的的具體位置，并并用醒目的油油漆標識清楚楚。6.3施作套套拱及導(dǎo)向管管首先，在開挖輪輪廓線以外施施作混凝土套套拱作為長管管棚導(dǎo)向墻。澆澆注前，應(yīng)在在套拱內(nèi)按設(shè)設(shè)計仰角安設(shè)設(shè)孔口管起導(dǎo)導(dǎo)向、固定作作用。導(dǎo)向孔孔口管規(guī)格ΦΦ127*44。導(dǎo)向管由由定位筋焊接接固定在鋼拱拱架上6.4搭設(shè)支支架與調(diào)試設(shè)設(shè)備：管棚位于隧道拱拱部，施工時時先用鋼管搭搭設(shè)支架，將將鉆機導(dǎo)梁固固定在支架上上，并將裝好好角度指示器器的鉆機固定定在導(dǎo)梁上，通通過調(diào)整支撐撐桿來調(diào)整導(dǎo)導(dǎo)梁的傾角，滿滿足管棚設(shè)計計傾角的需要要。再將鉆機機固定好，鉆鉆機就位處的的土層應(yīng)進行行夯實，確保保在鉆進過程程中，鉆機不不發(fā)生傾斜或或滑動。鉆機機的底坐應(yīng)用用水平尺或水水準儀將其調(diào)調(diào)平。鉆臂的的仰角與設(shè)計計仰角相同。防防止施工中鉆鉆機振動過大大發(fā)生偏移。接接好風(fēng)水管，檢檢查各螺栓連連接是否可靠靠，一切正常常后便可開機機試鉆。6.5鉆孔和和清孔先在管棚孔位鑿鑿一大小如管管棚直徑相一一致的小凹孔孔，使鉆頭接接觸圍巖時無無較大幅度的的振動，保證證孔位的準確確性。待風(fēng)壓壓達到0．5--0．7MPa時，慢慢慢開動推進進氣缸，使鉆鉆頭沿導(dǎo)向管管下放到工作作面，關(guān)閉推推進氣缸，再再開啟沖擊器器絳徐推進。在在鉆進過程中中，視進尺的的快慢，慢慢慢開啟或關(guān)閉閉推進氣缸，使使鉆具始終保保持一定的軸軸壓。鉆桿每每lm一節(jié)，當當?shù)谝桓@桿桿鉆至預(yù)定深深度時，將鉆鉆桿緩慢拉出出，邊拉邊吹吹出孔內(nèi)的巖巖粉。使鉆頭頭全部離開孔孔位后，使鉆鉆桿與機頭脫脫離開，接入入另一根鉆桿桿，在確信新新鉆桿與原鉆鉆桿連接牢固固后，便可繼繼續(xù)鉆進。如如此循環(huán)操作作，直至鉆至至管棚設(shè)計位位置。在鉆進時應(yīng)記錄錄下巖層變化化情況，以便便及時調(diào)整鉆鉆進速度，保保證孔位的完完整性，并為為隨后進行的的開挖探明地地質(zhì)情況，提提供出準確的的第一手鉆探探資料。6.6管棚安裝裝將已加工好的管管棚沿著導(dǎo)向向管打人鉆好好的孔內(nèi)。如如孔內(nèi)不暢時時可用外力打打人。當圍巖巖很軟或松散散土層時，亦亦可直接用外外力打人。管管棚相接時，保保證管棚中線線在同一軸線線上，順絲擰擰緊，不應(yīng)出出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象象。6.7注漿注漿是通過注漿漿機來完成的的，將管棚外外露端用鋼板板焊接堵塞密密實。在管棚棚側(cè)壁上焊一一注漿嘴。注注漿量采用定定壓與定量相相結(jié)合的方法法確定，可先先預(yù)計圍巖空空隙情況，在在注漿過程中中加以參考。注注漿壓力初壓壓控制在0.5～1.0MPaa，終壓2～2.5MPaa。為防止出出現(xiàn)塌孔和竄竄漿現(xiàn)象發(fā)生生，可在鉆孔孔時按照奇偶偶數(shù)先鉆奇數(shù)數(shù)孔位，人為為加大孔與孔孔間距，待奇奇數(shù)孔位注漿漿完成凝固后后再鉆進偶數(shù)數(shù)孔位，這樣樣可有效保證證鉆孔質(zhì)量，管管棚容易插人人，也避免出出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象象。6.8放置置鋼筋籠單管注漿結(jié)束后后，及時放置置鋼筋籠。管管棚鋼筋籠一一般采用3*Φ22的帶肋鋼筋筋制作，中間間采用Φ42的鋼環(huán)焊接接固定，鋼環(huán)環(huán)縱向間距1.5～2.0m，放置好后后用10號水泥砂漿漿填充。（鋼筋籠示意圖圖：）6.9隧道道開挖管棚全部置入后后且注漿達到到設(shè)計強度時時，便可開始始進行隧道洞洞口段開挖。7施工機機具(見表1)表7-1：施工工機具一覽表表序號名稱型號單位數(shù)量1潛孔鉆KQ150臺32空壓機20m3臺13制漿機臺14電焊機500A電弧臺28勞動力組織管棚施工的人員員可視作業(yè)面面情況而定，一一般一臺潛孔孔鉆機應(yīng)為一一個作業(yè)工班班，在一個作作業(yè)面上有多多個工班作業(yè)業(yè)或有多道工工序展開施工工時，每班應(yīng)應(yīng)配備表2所列的作業(yè)業(yè)人員。表8-1作作業(yè)人員一覽覽表序號名稱數(shù)量1潛孔鉆司機22空壓機司機13壓漿機司機14普通工現(xiàn)場施工45工長現(xiàn)場調(diào)度16安全員安全監(jiān)控19質(zhì)量控制9.1管棚施施工中，其外外傾角應(yīng)嚴格格按設(shè)計要求求施工。既不不能侵入初期期支護內(nèi)，也也不能讓外傾傾角太大，降降低支護效果果。9.2鉆進時時應(yīng)控制好沖沖擊器，根據(jù)據(jù)不同的地質(zhì)質(zhì)及時調(diào)節(jié)風(fēng)風(fēng)壓，使成孔孔不塌、不偏偏、順直。9.3經(jīng)過過管棚支護后后，達到不出出現(xiàn)大的掉塊塊或塌方現(xiàn)象象。10安全措施10.1鉆機機架設(shè)應(yīng)牢固固，鉆進中嚴嚴禁突然快速速開啟推進氣氣缸，防止將將鉆機頂起造造成鉆機顛覆覆。10.3鉆進時時，操作人員員必須具備有有效防塵防護護，操作應(yīng)在在上風(fēng)口站位位，且與鉆孔孔位置保持一一定的距離。10.4施工現(xiàn)現(xiàn)場應(yīng)設(shè)專職職安全員，對對周圍巖層情情況進行觀察察，防止在軟軟弱層鉆進時時，由于沖擊擊振動使巖層層滑塌。10.5電電焊中嚴格遵遵守操作規(guī)程程，注意對配配電箱、開關(guān)關(guān)箱的定時檢檢查和有效接接地。11效益分析11.1本本工法是對軟軟弱地層加固固的有效途徑徑。11.2技技術(shù)可靠，適適用性強，支支護效果明顯顯。11.3使使用設(shè)備簡單單、拆卸方便便。11.4由由于潛孔鉆機機配有角度指指示器，對于于不同角度的的管棚施工均均可滿足要求求。11.5長長管棚超前支支護與超前錨錨桿、超前小小導(dǎo)管相比，機機械化程度較較高，施工進進度快，一次次性加固圍巖巖深度長，因因此，有利于于工期的縮短短。11.6長長大管棚的鉆鉆進施工可預(yù)預(yù)知管棚范圍圍內(nèi)復(fù)雜圍巖巖構(gòu)成，對現(xiàn)現(xiàn)場開挖面的的地質(zhì)狀況可可提供準確的的超前預(yù)報和和反饋，對隨隨后的掘進施施工和施工方方案確定提供供了第一手地地質(zhì)資料。12工程實例局總承包公司在在陜西省西商商高速18合同段承擔(dān)擔(dān)了小黃川、堡堡子山隧道的的施工，其中中小黃川隧道道為全線第3長隧道（左左線1998m右線1953..2m）,圍巖狀況復(fù)復(fù)雜（片巖、千千枚巖為主夾夾雜少量煤矸矸石,自穩(wěn)能力極極差），埋深深