超前管棚施工在公路隧道塌洞处理的应用.pdf

2012年11月
与
交通建设
文章编号】1673-0038(2012)32-0187-03
超前管棚施工在公路隧道塌洞处理的应用
庄志榕
(广东水电二局股份有限公司)
摘要;陕西省商州至陕豫界高速公路项目工程24标余家沟隧道在右洞将要出洞过程中出现较大塌方,坍塌物为呈
黄褐状岩土,围岩节理裂隙发育,断层交替,国岩被切割严重,风化强烈,破碎且强度低、自稳性极差,构成国岩軟弱央层,
国岩不稳定因较多,为保证支护安全确定采用超前管棚对该塌方段进行支护并取得了成功应用。
关键词:超前管棚;道;注浆;支护;收斂量检
1工程概况
陕西省商州至陕豫界高速公路项目工程24标余
HCRS*W-PS
8: Is4
家沟隧道主轴线长202m,分为左右两洞,右洞在导洞
21山 F H rtl upr
贯通后,在隧道的正上方的山顶山脊处出现一条长
14m缝宽2-5cm的裂隙,随后经专家鉴定余家沟隧道
右洞出口为危洞,即停止洞挖,加快洞内二次衬砌的施
工,同时由于左洞出口与右洞出口不在同一断面,相差
30m即左洞比右洞早出洞30m,隧道与山体的斜交,又
是浅埋隧道,最大埋深为23m,由于出口偏压较大,业
主和设计方决定将左洞出口明洞延长30m,在左侧增
加耳墙,以回填后减少右洞的测压。在隧道右洞洞内
衬完成距离洞口23m,出口明洞也完成结构混凝土完
成后,以及左洞出口明洞和大部洞内二衬完成后,重新
图1桩号SK232+686~SK232671場方支护示意图
计开挖边线
单排超前管の809300L=1
开挖右洞出口段。但还是由于岩士暴露太长时间,洞口
吊拱设计升挖染线以上5cm角置
段偏压大,2007年11月16日,此洞口段SK232+663
SK232+686,23m塌方,塌坡延伸到山脊处,塌方量约
800om本工程地层岩性主要为第四系全新统ー晚更新
右导月
统残坡积层,围岩节理裂隙发育,断层交替,围岩被切
割严重,风化强烈,破碎且强度低、自稳性极差,构成围
岩软弱夹层,围岩不稳定因素较多,掘进施工难度较
图2桩号SK232+686方支护示意日
大
进,不再进行爆破,只用钩机开挖,避免再次出现塌方
2支护措施
(3)完成开挖后,及时对扩挖暴露面进行素喷C30
因塌方处在洞口,决定从洞口柱号SK23186单混凝士5m厚进行临时封洞并架立型钢拱架支护。
侧对前面塌方段进行扩挖支护处理
(4)完成掘お1.5mn后,沿桩号SK232+686拱部开
()为确保扩挖支护施工安全,首先对柱号SK232+「挖轮廓线以上5m位置施打单排220.L6m注浆
66業子面破碎田岩进行素喷C30混凝土7mnパ进行「小导管(外插角3,并沿开挖轮麻线施打单排d2020
临时封闭;然后沿桩号SK232+686拱部开挖轮廓线以
L=6m超前锚杆(外插角1~3),超前锚杆与小导管呈梅
上Sm位置施打单排48a5m的超前管想(外「花型上、下交错布置(见图1所示)
插角1-3),注浆后对前面場方部位进行超前支护(见
(5)掘扩支护至桩号SK232+681时,再次沿拱部开
图1、图2所示)。
挖轮廓线以上5cm位置施打单排420200、L=6m注浆
(2)由于该段围岩较差,为减轻光爆对周边围岩的」小导管,并沿开挖轮麻线施打单排d320200、加起
扰动,确保扩挖施工安全,按照每次进尺1.5m进行掘
万方数据
交通建设
t与装
2012年11月
前锚杆,超前锚杆与小导管呈梅花型上、下交错布置和推力低速顶进钢管
(见图3所示)。
注浆:①安装好有孔钢花管后即对孔内注浆;②浆
没计开线
单排注業小导管42020,L=-6N
液采用P.0.42.5级普通硅酸盐纯水泥浆、水灰比1:1;
清排後计开袋线以上5cn仰角
③采用液压注浆机将水泥浆注入管棚钢管内,初压
0.5mPa,终压1.0mlPa,持压15min后停止注浆。注浆量
浆,直至符合注浆质量标准,确保钻孔周围岩体与钢管
周围孔隙均为浆液充填,方可终止注浆;④注浆结東后
及时清除管内浆一般为钻孔圆柱体的1.5倍,若注浆量
超限,未达到压力要求,应调整浆液浓度继续注液,并
3桩号SK232+681、SK232+676塌方支护示意
用M5.0号水泥砂浆充填,增强管棚的刚度和强。
3施工方法及工艺
3.2超前小导管施工
3.1超前管施工
施工机具及方法:
管棚加固机理:沿开挖轮廓线外打入一排纵向钢
(1)施工机具:气腿式手风钻。
管,并且在插入钠管后,再往管内注浆以固结软弱围
(2)施工方法
岩、充填钢管与孔壁之间的空隙,使管棚与围岩固结紧
注浆参数:注浆压力:0.5MPa;扩散半径:30cm;环
密,以提高钢管的强度。开挖后架设钢拱架支护,共同向导管间距:20em;导管长度:6m;导管外插角39;浆液
形成牢固的棚状支护结构。
为P.O.42.5级普通硅酸盐纯水泥、水灰比1:1
3.1.1施工工艺流程
加工小导管:小导管采用42mm的无缝钢管,管
施工准备→测量放样→开孔一眼管钻进一封孔→长6m:小导管上出浆孔直径为domn.孔距300四
注浆→检査验收。
周梅花状布设出浆孔。
3.1.2施工机具及方法
布孔:沿设计开挖轮廓线进行布孔,风钻钻孔,孔
(1)施工机具:潜孔钻
径需较管径大20m以上,钻孔外插角应控制在3°。
(2)施工方法
安设小导管:将小导管插入钻孔,外露20cm,以便
施工参数:钢管沿道拱部开挖轮廓线外5cm布迮接注浆管并用塑胶泥将小导管周围空隙封堵严实。
置;钢管环向间距为30cm;外插角1-3;管棚长度15m,
注浆:泩浆前先冲洗管内积物后在注浆,浆液先稀
以上,注浆压力:10VPa:浆液采用P.0425级普運偻后浓,顺序是由下而上向小导管内注浆,小导管注浆压
力严禁超过允许值,以防压裂工作面,同时还要控制注
酸盐纯水泥浆、水灰比1:
入量,若孔口压力已达到规定值,可结束注浆:注浆后
钻孔:①为了便于安装钢管,钻头直径采用?10mm;工作面的开挖时间应在注浆结束后8h(纯水泥浆液)。
②岩性较好的可以一次成孔:钻进时产生坍孔、卡钻,
施工注意事项:施工过程中要严格按照设计布眼;
需补注浆后再钻进;③钻机开钻时,可低速低压,待成
钢管外插角要严格控制;操作过程中要严格规范程序
孔1.0m后可根据地质情况逐渐调整钴速及风压:④钻
进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻津操作;钢管要与拱架焊接牢固,注浆后注浆孔要堵塞密
的现象及时判断成孔质量,并及时处理钻进过程中出°
4围岩收敛稳定分析
现的事故;⑤钻进过程中确保动力器,扶正器、合金钻
塌方支护处理完成后,为了检测围岩的稳定性,在
头按同心圆钻进;认真作好钻进过程的原始记录,及
SK232+676部位利用水准仪进行拱顶下沉量测,利用
时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地
质预探预报,作为指导洞身开挖的依据。
周边收敛仪进行围岩周边收敛量测,收敛位移量测是
清孔验孔:①用钻杆配合钻头(10m)