毛永强 郭建
中交第二航务工程局
摘要：根据工程实践，本文以大秦岭隧道洞内管棚施工为例，从施工前期准备、钻孔及施工安全措施等方面，阐述了隧道内φ89管棚的施工工艺，解决好隧道浅埋段洞内管棚施工，确保隧道开挖及支护施工安全通过。
关键词：大秦岭隧道；洞内管棚；施工技术
1引言
在隧道新奥法施工中，大跨径、浅埋段的超前支护和初期支护是施工安全的关键工序，支护的技术手段比较多，如初喷、锚杆、拱架、超前小导管等，但支护效果与适用范围却有很大差别。长管棚是由钢管和钢拱架组成。它是利用钢拱架沿着上部开挖轮廓线以较小的外插角向开挖面前方打入长度10~45m钢管构成的管棚，从而形成对开挖面前方围岩的预支护。设置长大管棚的超前支护能够使围岩体和支护体系形成统一的承载结构体系，它也是对初期支护的加长和提前延伸。另外在浅埋段拱顶上部根据围岩情况同时增设地表加固及帷幕注浆也有效的解决了浅埋段围岩薄弱，不能形成连续承载体的矛盾。
2工程概况
大秦岭隧道位于西安市户县涝峪乡和安康市宁陕县新场乡，以秦岭东梁山岭脊为界，岭北属涝峪乡管辖，岭南属新场乡管辖。隧道范围平均海拔1300~2638m，洞身地表起伏较大，地标自然坡度30°~60°，山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道起讫里程DgK85+533~DgK8100+378.99，总长14845.99m，最大埋深1185m。隧道进口端1359.452m位于R-7000的曲线上，DgK97+468.487~DgK98+859.779段位于R-8000的曲线上。隧道以25.00%0上坡进洞至DgK99+450里程后以1.00%0下坡出洞。隧道进口位于桃园沟南侧山坡，有简易土路通过，出口位于菜子坪林场北河左岸山坡，出口下方有林场公路通过，交通条件良好。
3地层岩性及水文地质条件
隧道工程范围涉及主要岩性为第四系冲、洪、坡积块石土及漂石土，泥盆系变质砂岩，燕山期花岗岩、燕山期闪长岩等岩浆岩以及出露在断层带中的碎裂岩等构造岩。
隧道通过秦岭腹地，属于秦岭中山区，穿越两大水系—黄河与长江的分水岭，地势总体趋势西高东低，北陡南缓，沟谷深切多呈“V”字形，隧道穿越地段山峦重叠、沟壑纵横、植被茂密、人烟稀少。隧道区水系较为发育，主要有桃园沟、子河坝沟、西涝沟等，均为常年流水。地下水的形式，赋存和排泄条件主要受地形地貌、地层岩性、地质构造、植被、降水量等多种因素控制和影响。
4洞身结构设计
大秦岭隧道DgK85+910~DgK86+060段为桃园沟浅埋段，洞顶埋深仅约20m左右，下穿西涝河，沟内为常年流水，且穿过f23断层，拱部设φ89管棚+φ42小导管。管棚采用热轧无缝钢管，长15m，外径89mm，壁厚5mm。管棚纵向10m一环，环向间距0.6m，相邻两环管棚间水平搭接长度不小于3m；小导管长3.5m，小导管纵向2m一环，环向间距0.6m，相邻两排小导管之间水平搭接长度不小于1m。
5施工工艺
5.1施工作业面的设置
1）潜孔钻长度为4.5m，为保障施工方便，操作作业面长度设置为5m。
2）隧道拱顶采取扩挖施工，拱顶144°范围内超挖40cm，保证钻机的移动的灵活性。
5.2施工准备
1）制作导向架：导向架采用I20b工字钢制作，制作尺寸按初期支护拱架制作，安装2榀。并采用HRBφ22钢筋连接，挂设φ8钢筋网片，间距20*20cm，每榀钢架采用4根4mφ42锁脚锚管加固，钢架与锁脚采用“U”型钢筋焊接牢固，并饱满注浆。
2）管棚施工放线：采用全站仪进行测设，并按设计要求安装导向管，确定导向管外插角6~8°，与预先加固好的导向架焊接牢固，并采用无纺布包裹导向管管口，防止喷射混凝土堵塞导向管。
3）施工作业面加固：隧道拱顶采取扩挖设置作业面且顶部围岩较为破碎，长时间裸露后可能会产生坍塌，所以在作业面完成后及时初喷C30混凝土4cm加固围岩。然后对导向架进行C30喷射混凝土至设计厚度，形成导向墙。
4）钻机就位加固：采用履带式潜孔钻机，钻机平台采用隧道洞渣堆砌而成，采用挖掘机将平台修整平顺。保证潜孔钻机钻孔的稳定性，避免因钻机移位影响钻孔施作。
5.3钻孔施工要求
1）钻孔施工前先用红油漆将导向管进行编号，方便钻孔施作。
2）钻孔施工前，检查钻杆的方向和角度，孔口位置与设计位置的允许偏差值为±5mm，满足要求后方可开钻。钻进开始时选用低档，待钻到一定深度后开始增加钻机钻孔速度及钻孔的压力，每钻进5m要复合钻孔的角度是否正确，以保证钻孔方向的准确。
3）由于隧道围岩较为破碎，钻孔时先进行顶部钻孔施工，采用隔号钻孔的方式，钻孔完成后及时插入钢管，防止塌孔；采用隔号钻孔的方式。
4）钻孔时根据导向管确定钻孔角度，角度一般为6°~8°。
5.4送管
每次钻孔施工完毕后，立即进行送管施工，下管前按照设计要求对钢管进行编号，以保证同一断面的接头数量不超过50%，由于隧道围岩结构差，因此在钻孔完毕后及时、快速进行下管，保证钻孔在稳定情况下将钢管全部送入孔内。
5.5管棚注浆施工
注浆配合比：注浆配合比采用525号硅酸盐纯水泥浆，浆液配比为水泥：水=1：1（重量比），并在施工前做注浆试验，最终确定合理的注浆参数，据以施工。
注浆：注浆前对钢管管口进行封闭处理。注浆时从拱顶向下对称进行注浆，注浆过程中如遇见临孔跑浆，可间隔进行注浆。注浆完毕后，长管棚内采用M10水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
注浆压力：注浆时不可用注浆时间判断钢管注浆结束，必须要求以注浆时间和注浆量进行判定，当在注浆过程中注浆压力慢慢上升到设计压力的时候才可停止注浆，终压压力一般控制在0.5~2.0Mpa。
单管注浆压力突然升高，可能发生堵管，应停机检查。当注浆压力达到设计要求，并持续稳定15Min以上，可停止注浆，并及时封堵注浆口。
注浆效果检查：注浆孔压力达到注浆终压时，视为该注浆孔以满足要求，注浆完毕后用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管。
5.6钻孔防斜
影响钻孔过程中发生弯曲的因素有很多，操作人员、钻机操作环境及钻机本身结构外，主要因素是岩层的裂隙和岩层的软硬不等，特别是有层理、片状等构造的岩层，会增加钻孔过程的难度。
本隧道洞内管棚单次施工长度不大，采用全站仪或经纬仪测斜便可满足施工要求，施工前钻机加固要牢固，防止钻机自身原因发生偏孔。
6.结束语
通过对浅埋段洞内φ89管棚施工，在加固围岩中起到较好的支护效果，确保隧道施工在浅埋段中安全通过，使工程顺利进行，隧道洞内φ89管棚施工方法成功在大秦岭隧道中应用，同时也为类似隧道浅埋段洞内管棚施工提供参考。
参考文献：
[1]李建军.长管棚施工工法.
[2]梁多胜.隧道洞内φ89中管棚施工技术[B].山西建筑，2011。
论文作者:毛永强,郭建
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/24
标签：钻孔论文; 注浆论文; 隧道论文; 秦岭隧道论文; 围岩论文; 钻机论文; 钢管论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;