套拱和管棚的区别_浅谈管棚套拱复合支护技术的应用

　　摘 要：安岚二级公路瀛湖隧道进出洞口边坡为强风化千枚岩，地质破碎，整个坡面均为松散坡积土，进洞难度较大，采取大管棚套拱复合支护技术，确保了隧道安全，较快的通过了洞口不良地质段。本文结合工程实例，简要介绍该隧道进洞管棚套拱复合支护方法。
　　关键词：管棚套拱；支护技术；千枚岩；施工方案；应用
　　中图分类号：TD262.1+4 文献标识码：A
　　1 工程背景
　　安岚二级公路瀛湖段连接线隧道工程，全长405米，纵坡2.5%-1.237%，路线平曲线半径R-950。分离式建筑限界采用单洞净宽10.0m，建筑限界高度5.0m，设计行车速度60km/h。洞内路面设计荷载Ι级。衬砌断面内轮廓采用单心园方案，隧道净高6.93m；明洞进口15m，出口18m，采用整体式钢筋混凝土结构，削竹式洞门。
　　2 地质
　　隧道进、出口段为强风化千枚岩，呈砂状、土状、碎块状碎裂结构，稳定性差，围岩级别V级，风化裂隙发育，对进口段洞室围岩稳定有较大影响，易发生变形，无支护容易坍塌。
　　3 施工方案及程序
　　3.1 施工方案
　　3.1.1 洞口套拱：纵向设置2m，套拱厚50cm，套拱内预埋108mm×4导向管，套拱施工应在暗洞超前支护施做前施工，以利成洞安全。
　　3.1.2 长管棚采用89mm热轧无缝钢管，壁厚5mm，管节长度4～6m，采用丝扣相连，接头相互错开。管口段2.0m钢管不开孔，其余部分按15cm间距交错设置注浆孔，孔径12mm，超前注浆采用水泥浆，水灰比1:1，注浆孔压力初压0.5～1.0Mpa，终压1.5～2.5Mpa。
　　3.2 施工程序
　　明洞开挖及边坡处理——采用大管棚预支护一人工或机械挖除V级岩石一支撑拱架与大管棚形成复合支护一采用小导管注浆，作为支护手段进行正常洞挖施工。
　　4 施工方法
　　4.1 洞口及边坡明挖施工
　　用全站仪放样出开挖点，利用挖机自上而下分段开挖，先清除洞口上方危石与可能滑塌的表土、灌木，按设计坡度对边坡进行削坡处理，再自上而下垂直开挖形成进洞位置。
　　4.2 暗洞进洞前采用大管棚技术预支护，要求至上而下对称施工。每打完一个有孔钢花管，便完成一根棚管的安装。
　　4.3 管棚施工工艺流程
　　施作套拱搭钻孔平台安装钻机钻孔清孔验孔安装管棚钢管注浆。
　　管棚施工技术参数:a、钢管布设在圆心角为约150°的隧道拱部；b、管距：环向间距40cm，共计24根管；c、管心与衬砌设计外廓线间距为30cm；d、倾角：a-1～3°；方向：平行于路线中线；e、钢管施工误差：径向不大于15cm；
　　(1)套拱施工
　　采用C25混凝土护拱做管棚固定端，护拱在明洞外轮廓线以外，紧贴掌子面位置。护拱内埋设三榀I20a的工字钢，工字钢与孔口导向管焊成整体。三榀工字钢在钢筋场内加工成形后，运至现场安装。钢拱架的安装上下必须垂直，否则影响工字钢最佳受力，同时每榀工字钢接头段与段之间采用用螺栓连接，骑缝焊接牢固，焊缝饱满，不得有砂眼等缺陷。混凝土护拱基础：为了保证混凝土护拱基础的稳定，开挖至基岩，若埋深较大时，挖至密实碎石土后，必要进行特殊处理，以满足地基承载力要求。工字钢按测量放样精确组装，榀间采用18槽钢横向连接，环向间距100cm，孔口管安装：用全站仪以坐标法在工字钢上定出其平面位置，用水准尺配合安装，保证其安装的精确度满足设计要求。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。混凝土施工：满堂脚手架上架设木拱架作为支撑，最上面拼装组合钢模板或质地较好且能满足刚度要求的木板，确保支撑牢固，板缝严密。采用JB-750型搅拌机集中拌合，用砼罐车运至现场人工配合吊车浇筑，确保混凝土施工质量满足及设计要求。
　　(2)钻机平台搭设及安装钻机:a、钻机平台用钢管脚手架应按照有关要求搭设，上铺枕木，便于根据孔位高程将钻机平台一次性搭好。b、平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。c、钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确定位。用8t吊机将钻机吊到平台上，用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
　　(3)钻孔:a、采用浅孔钻，钻头应选择与钢管直径相匹配，b、钻机开钻时，可低速运转，待成孔1min后，适当加压，在土质层中钻孔采用低压钻进，可根据地质情况逐渐调整钻速。c、岩质较好的可以一次成孔；若钻进时产生塌孔、卡钻，需注浆待凝后再行钻孔。d、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、分析、描述，作为开挖洞身的地质预探预报，以指导洞身开挖的依据。
　　(4)清孔和验孔:a、用地质岩心钻杆配合钻头来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。b、用高压气从孔底向孔口清理钻渣。自检合格后，报验监理工程师验孔并做好记录。
　　(5)安装管棚钢管:a、棚管在专用的管上加工好丝扣，四周钻15mm出浆孔；管头加工成圆锥形便于入孔。b、棚管通过外力如钻机自身或挖掘机等设备低速顶进。棚管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，为使钢管接头错开，编号为奇数的每节管采用4m钢管，编号为偶数的第一节管采用6m钢管。
　　(6)注浆。注浆顺序：采取与钻孔流水作业，成孔一根，注浆一根。采用注浆机将水泥浆注入管棚钢管内，水泥采用旬阳尧柏普通硅酸盐P.032.5水泥净浆，水灰比W/C为1:1；初压0．5MPa-1.0MPa，终压1．5MPa-2.5MPa，必要时掺速凝剂，速凝剂采用西安红旗牌782-3高效已通过ISO9002质量体系化认证，外加剂掺量根据试验确定，注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。
　　4.4 进口洞挖大管棚完成以后，隧道碎石土段开挖采用挖机（破碎锤）人工风镐配合进行。每次开挖进尺小于lm左右，开挖成型后，立即架立钢拱架，钢拱与棚管焊成整体形成复合棚状支护。钢拱拱脚采用20槽钢，平铺在密实地基上或基岩上。钢拱间距40cm，喷射砼时，应分层进行，一般每开挖3m，初喷5cm厚C20混凝土，终凝后再分2至3次喷混凝土平齐钢拱内侧，然后紧贴钢支撑挂6钢筋网片（15×15cm）后，再喷10cm厚混凝土。进入岩石段开挖后，根据不同围岩级别按相应的施工方法进行开挖。
　　5 质量控制
　　(1)钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角和外插角，并对每个孔进行编号。(2)钻孔需经常量测孔向，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。(3)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。(4)在遇到松散的堆积层和破碎地层时，钻进中可以考虑增加套管护壁，确保钻机顺利钻进。
　　6 安全措施
　　(1)建立、健全安全管理制度，编制可行性安全应急预案。(2)施工时现场派专职安全员，随时观察洞顶及洞内围岩稳定情况，发现异常情况及时组织人员撤离。(3)严格执行机械操作规程，持证上岗，非作业人员不得靠近作业现场。
　　结语
　　瀛湖隧道采用管棚套拱复合支护技术较快的通过了洞口不良地质段，顺利的完成了施工任务。实践证明利用管棚套拱支护技术在不良地质条件下隧道进洞口施工中的应用，能确保安全、顺利的完成隧道进洞，并能快速的通过不良地质段，从而进入正常化施工，防止了塌方事件的发生，减少了隧道超欠挖带来的经济损失，为推进隧道全面施工创造了良好的开端。
　　参考文献
　　[1]李志厚.云南山岭公路隧道修筑技术研究[J].长安大学，2009（02）.
　　[2]刘佳祥.寒区隧道内气温分布规律预测研究[J].重庆交通大学，2010（04）.