增刊2(总第176期)2005年11月山西交通科技SHANXISCIENCE&TECHNOLOGYOFCOMMUNICATIONSNov.桥隧工程收稿日期:2005208217;修回日期:2005210209作者简介:汤海岩(1975—),男,山西大同人,副总工,主任,工程师,1998年毕业于西安公路交通大学。管棚超前支护在堆积体偏压双连拱隧道施工中的应用汤海岩(山西太长高速公路有限责任公司,山西武乡046300)摘要:太(原)长(治)高速公路范家岭3号双连拱公路隧道北口堆积体段应用超前大管棚进行支护,通过对监控、量测结果的分析,总结了大管棚支护技术在通过软弱围岩时的作用。关键词:管棚;超前支护;双连拱隧道;施工中图分类号:U455.49文献标识码:A文章编号:100623528(2005)S2200502031工程概况范家岭3号隧道位于太岳山脉北端之构造剥蚀山区,海拔高程1132.96m～1309.15m,相对高差176.19m,地貌为山梁、陡坎、冲沟,隧道全长245m,隧道设计为双连拱四车道,隧道衬砌内轮廓净宽24.0m,最大开挖断面积为216.2m2,洞内纵坡为2.95%,隧道最大埋深66.5m,地质构造和地层岩性复杂。隧道北口段洞口29m范围,位于浅埋偏压地段,属Ⅱ类围岩,为三叠系中统二马营组(T2e)坡积层与强风化基岩接触地带。该段岩体破碎松散,风化严重,自承能力与层间结合差,岩堆内部为较大的块石错乱叠置而成,夹有细颗粒的泥砂,碎屑物之间没有胶结,围岩稳定性极差。2施工中的问题及施工方案选择对于本隧道北口段29m浅埋偏压堆积地段,设计单位提供的设计方案为:右洞缩短10m,进行明挖做支撑梁和棚洞施工的方法,采用直径42mm小导管超前预支护。但考虑到:a)棚洞回填相比左洞较陡,山体造成的偏压较大,而偏压对双连拱隧道的整体结构较为不利;b)洞口明挖工程数量大,对山体扰动影响围岩的稳定,对左洞及边仰坡的安全无保障;c)该隧道合同要求工期仅为10个月,若洞口不能及早成洞将影响后续工程的实施,工期无法保证。因此,采用明挖及棚洞方式对通过堆积体存在诸多弊端。结合其他隧道施工经验,认为较为合适的施工方法是采用大管棚超前预注浆,先对洞口段堆积体进行固结处理再进行开挖,可以有效地保证洞口边坡安全和满足工期等各方面要求,采用大管棚支护还有以下优点:a)管棚内注浆,其支护刚度大、强度高,所形成的拱形结构承载能力强。b)一次支护长度大,可以减少超前支护的次数,缩短施工时间。c)管棚超前支护的方法,对松散岩体有固结作用,加强围岩,可以有效地预防洞口仰坡面失稳。d)洞口端堆积体方量较大,且存在偏压现象,大管棚注浆后加强围岩,可以控制堆积体岩体滑移,减小岩体偏压对隧道的影响,且减少挖方量。e)采用大管棚支护可根据实际情况,以超前小导管或超前锚杆支护相配合,施工灵活方便。3大管棚施工设计3.1大管棚设计大管棚采用直径108mm(壁厚5mm)的热轧无缝钢管,长度为22m,钢管上钻注浆孔,孔径10mm,孔间距50cm,梅花形布置,尾部2m范围内不钻孔作为止浆段。布置:在堆积体中,隧道拱顶180°范围内布置3环大管棚,见图1所示,环向间距30cm,距开挖轮廓线30cm,外插角3°～5°。3.2注浆施工方法及参数根据堆积体结构松散、破碎的实际情况,施工中采用渗透注浆、压密注浆的方法。a)注浆材料及配合比:注浆浆液采用水泥—水玻璃双液浆,水泥采用32.5(R)普通盐水泥,水玻璃采用Ⅱ型水玻璃,体积质量为1.25g/cm3,水玻璃浓度为35Beo,水泥浆液水灰比为0.7∶1～1∶1,水泥与图1大管棚布置示意图水玻璃浆体比为1∶0.5。b)注浆压力:0.6MPa～1.2MPa。c)浆液扩散半径:R=0.7×0.3=0.21m,取0.3m。d)单根钢管注浆量:Q=π×r2×L+π×R2×L×η×a×β,式中:r———钢管半径,0.108/2=0.054m;L———钢管长度,考虑与钻机连接,取24m;R———为浆液扩散半径,取0.3m;η———地层孔隙率,堆积体经测试η为11%;a———浆液有效充填率,取0.9;β———浆液损耗系数,取1.15;单根钢管注浆量:Q=0.992m3。4大管棚施工4.1坡面处理a)根据现场实际情况,以坡面能达到自稳,尽量不刷坡,避免影响山体稳定性为原则,进行刷坡。b)施钻前人工将坡面灌木、杂草、松散土、危石清除干净。c)根据设计,采用锚杆挂网喷射砼护坡形式。锚杆长度3.5m,间距1.2m×1.2m,梅花形布置;直径8mm钢筋网满铺坡面,网格间距20cm×20cm;喷混凝土厚度16cm。4.2大管棚施工大管棚施工工艺见图2所...
