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【摘 要】本文介绍大管棚超前支护与小导管的结合在石牙山隧道进洞施工中的应用实例,供有关工程技术人员借鉴。
【关键词】大管棚超前支护;小导管;结合;施工;实例
Application practice of large-pipe-shed in advanced support together with small tube in tunnel construction
Li Yang
(Guangdong Changda highway engineering Co.,Ltd. Guangzhou Guangdong 510620)
【Abstract】This paper introduces the application practice of large-pipe-shed in advanced support together with small tube in Shiya Mountain tunnel construction, for the referrence of involving engineers.
【Key words】Advanced support with large-pipe-shed;Small tube; Combination;Construction;Practice
1. 工程概况
广梧十四标是广东省广梧二期(广东云浮-梧州)高速公路的重要组成部分,位于广梧高速公路双凤至平台段,其中鹅公髻隧道为广梧十四标的关键工程,为双向四车道高速公路隧道,左、右线分离布设,单洞总长6243.78m,隧道最大埋深290米,设计行车速度为80Km/h,隧道净宽 10.25m,建筑限界高5.0m,内轮廓净高6.96m,内轮廓净宽10.86m。
由于隧道洞口处岩体风化,土体松散,所以洞口开挖面极易发生坍塌,施工进洞困难。采用大管棚结合小导管对洞口段进行注浆固结然后再开挖,这样可以有效保证洞口边仰坡安全,而且使开挖部位形成棚幕和一层壳体,从而大大增加了进洞施工的安全性,确保顺利进洞。
本文就该方法的应用实例作详细介绍,供有关技术人员借鉴。
2. 施工实例
2.1 大管棚超前支护设计。
本施工应用实例的大管棚超前支护设计及其管棚浆液参数如下:
(1)钢管规格:采用108mm 壁厚 6mm 的热轧无缝钢管,长 30m 。钢花管内设置钢筋笼,钢筋笼主筋 425 ,采用38 钢环(壁厚3mm)作固定环,固定环节长5cm ,与钢筋笼主筋焊接,如图1所示;
图1
(2)管距:环向间距为40cm;外插角:1 °~3 °;
(3)同一环管棚中接头的位置应相互错开不小于1m ,管棚节长度为3m+6m+6m+6m+6m+3m或6m+6m+6m+6m+6m。
(4)施工时应先打编号为单号的钢花管,注浆后再打编号为双号的钢花管。编号为双号的钢花管可作为注浆质量的检查管,若单号钢花管注浆有不密实之处,应在双号钢花管中注浆填实。
(5)注浆材料及配合比:注浆浆液采用42.5普通硅酸水泥浆,水灰比为1:1;地下水丰富时可采用水泥玻璃双液浆;
(6)注浆压力:2~2.5MPa;
(7)浆液扩散半径:不小于0.5m。
2.2 大管棚超前支护与小导管的结合应用。
为了使大管棚超前支护更好的发挥作用,在管棚支护的同时结合了小导管(见图2)。
具体为:第一环长管棚范围内不设注浆小导管,但小导管与长管棚至少有250cm的搭接长度;外插角为10~15°,搭接长度不小于100cm;注浆导管四周采用混凝土封孔,封孔深度为20cm;注浆材料为水泥浆液,水灰比为1:1,注浆压力为0.5~1.0MPa。
图2 大管棚导向墙施工剖面图
2.3 进洞施工过程及相关的技术要求。
2.3.1 施工前的准备工作。
(1) 疏排水源,洞顶截水:疏导洞身附近的水源,设环型截水沟,拦截地表水;建立排水系统,使地表水尽快顺畅地排出洞口不稳定范围。
(2) 导向墙施作:导向墙对于控制钢管的钻孔方向至关重要, 同时也可兼作止浆墙。导向墙的厚度为 60cm ,材料采用 C20 的钢筋混凝土,其中按设计钻孔位置预埋127mm 壁厚 5.5mm 的导向钢管,并将孔口预埋一定的上抬量。(具体的施工图见图2)
(3) 钢花管制作:钢花管按照设计要求制作,管头加工成锥形以便送入,为确保接头质量,以长 15cm 的丝扣连接。为防止浆液倒流,每根管棚尾部均焊接有止浆板,止浆板采用 2cm 厚钢板制作,中间钻有20 带罗纹的眼,以备注浆时用。
图3
2.3.2 管棚的施作。
(1) 测量放样及钻机定位:测量放样出隧道设计轮廓线并按 40cm 的间距标出管棚的位置。将钻机移动并定位至标定位置。
(2) 钻孔:使用川桑豹(31)XAHS900液压潜孔钻机,按设计角度 1 °~ 3 °钻入岩土层内至设计深度。钻孔要求精度高,终孔位置准确,各开孔的孔眼与终孔的孔眼落在同一周界面上,避免产生较大的偏差和变形。同时要确保钻孔的同轴度,以避免管棚送入时受卡。
(3) 清孔:钻孔完结后,用川桑豹(31)XAHS900液压潜孔钻机自带高压风进行清孔。
(4) 顶进钢管棚:把按设计要求加工好的钢花管顶入,接头采用 30cm 长的厚壁管箍,上满丝扣;并把钢管轻轻顶入岩土层内。钢管插进完毕后,钻进其它孔眼。钢管口与孔口周壁用锚固剂密封。
当管棚安装完毕后,用小木楔在钢管与围岩壁楔紧,再用锚固剂将空隙封闭住。
(5)插入钢筋笼:将钢筋笼插入钢花管内,使之与钢花管成为一体。
2.3.3 注浆。
利用浆液的渗透作用和压密作用将周围岩体预先加固并封堵围岩的裂隙水,这样既能起到超前预支护的作用,同时也加强了管棚的强度和刚度。工艺流程如图3所示:
3. 施工中应注意事项及体会
通过对本隧道的施工实践,我们得出如下应注意事项及体会:
3.1 开挖过程中应进行掌子面观察,应注意浆液的填充情况是否良好。
3.2 为保证质量,注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象,如发生串浆,应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口,也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵,直至不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如突然升高,可能发生堵管,应停机检查。
3.3 注浆时一般总是先注无水孔,后注有水孔。在无水地段可从拱脚起顺序注浆。注浆速度根据注浆孔出水量大小而定,一般从快到慢。注浆结束时将闸阀关闭,卸下进浆管,进入下一循环。
3.4 注浆结束的标准:(1)注浆压力逐步升高,达到设计终压并继续注浆 10min 以上;(2)进浆量一般为 20 ～ 30L/min 。注浆结束后用 10 号水泥砂浆充填管棚钢管,增强钢管的强度和刚度。
3.5 时刻注意观察注浆管周围锚固剂变化情况,防止浆液压力增加时将其冲裂。
3.6 对洞口段的地表下沉、拱顶下沉、边坡位移、锚杆受力等方面应进行全面的监测。
3.7 监控量测不仅必要而且重要,它能有效保证施工安全和施工质量,还能优化施工。
4. 结语
本隧道进洞施工,我们紧密结合设计与施工实际情况,合理选择大管棚超前支护与小导管相结合的进洞施工方法,在施工中严格控制进洞施工安全,在总体施工方面达到预期效果,同时在施工工期亦得到较好的控制,为实现本隧道提前贯通提供了质量、工期、安全保障。
参考文献
[1]于书翰等 . 《隧道施工》 . 人民交通出版社,1999.
[2] 易丽萍 . 《现代隧道设计与施工》.北京:中国铁路出版社.1997
[3] 交通部 .《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004).北京:人民交通出版社,2004
[4] 交通部 .《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009).北京:人民交通出版社,2009
[5] 交通部 .《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60-2009).北京:人民交通出版社,2009
[文章编号]1006-7619(2010)06-13-547
【关键词】大管棚超前支护;小导管;结合;施工;实例
Application practice of large-pipe-shed in advanced support together with small tube in tunnel construction
Li Yang
(Guangdong Changda highway engineering Co.,Ltd. Guangzhou Guangdong 510620)
【Abstract】This paper introduces the application practice of large-pipe-shed in advanced support together with small tube in Shiya Mountain tunnel construction, for the referrence of involving engineers.
【Key words】Advanced support with large-pipe-shed;Small tube; Combination;Construction;Practice
1. 工程概况
广梧十四标是广东省广梧二期(广东云浮-梧州)高速公路的重要组成部分,位于广梧高速公路双凤至平台段,其中鹅公髻隧道为广梧十四标的关键工程,为双向四车道高速公路隧道,左、右线分离布设,单洞总长6243.78m,隧道最大埋深290米,设计行车速度为80Km/h,隧道净宽 10.25m,建筑限界高5.0m,内轮廓净高6.96m,内轮廓净宽10.86m。
由于隧道洞口处岩体风化,土体松散,所以洞口开挖面极易发生坍塌,施工进洞困难。采用大管棚结合小导管对洞口段进行注浆固结然后再开挖,这样可以有效保证洞口边仰坡安全,而且使开挖部位形成棚幕和一层壳体,从而大大增加了进洞施工的安全性,确保顺利进洞。
本文就该方法的应用实例作详细介绍,供有关技术人员借鉴。
2. 施工实例
2.1 大管棚超前支护设计。
本施工应用实例的大管棚超前支护设计及其管棚浆液参数如下:
(1)钢管规格:采用108mm 壁厚 6mm 的热轧无缝钢管,长 30m 。钢花管内设置钢筋笼,钢筋笼主筋 425 ,采用38 钢环(壁厚3mm)作固定环,固定环节长5cm ,与钢筋笼主筋焊接,如图1所示;
图1
(2)管距:环向间距为40cm;外插角:1 °~3 °;
(3)同一环管棚中接头的位置应相互错开不小于1m ,管棚节长度为3m+6m+6m+6m+6m+3m或6m+6m+6m+6m+6m。
(4)施工时应先打编号为单号的钢花管,注浆后再打编号为双号的钢花管。编号为双号的钢花管可作为注浆质量的检查管,若单号钢花管注浆有不密实之处,应在双号钢花管中注浆填实。
(5)注浆材料及配合比:注浆浆液采用42.5普通硅酸水泥浆,水灰比为1:1;地下水丰富时可采用水泥玻璃双液浆;
(6)注浆压力:2~2.5MPa;
(7)浆液扩散半径:不小于0.5m。
2.2 大管棚超前支护与小导管的结合应用。
为了使大管棚超前支护更好的发挥作用,在管棚支护的同时结合了小导管(见图2)。
具体为:第一环长管棚范围内不设注浆小导管,但小导管与长管棚至少有250cm的搭接长度;外插角为10~15°,搭接长度不小于100cm;注浆导管四周采用混凝土封孔,封孔深度为20cm;注浆材料为水泥浆液,水灰比为1:1,注浆压力为0.5~1.0MPa。
图2 大管棚导向墙施工剖面图
2.3 进洞施工过程及相关的技术要求。
2.3.1 施工前的准备工作。
(1) 疏排水源,洞顶截水:疏导洞身附近的水源,设环型截水沟,拦截地表水;建立排水系统,使地表水尽快顺畅地排出洞口不稳定范围。
(2) 导向墙施作:导向墙对于控制钢管的钻孔方向至关重要, 同时也可兼作止浆墙。导向墙的厚度为 60cm ,材料采用 C20 的钢筋混凝土,其中按设计钻孔位置预埋127mm 壁厚 5.5mm 的导向钢管,并将孔口预埋一定的上抬量。(具体的施工图见图2)
(3) 钢花管制作:钢花管按照设计要求制作,管头加工成锥形以便送入,为确保接头质量,以长 15cm 的丝扣连接。为防止浆液倒流,每根管棚尾部均焊接有止浆板,止浆板采用 2cm 厚钢板制作,中间钻有20 带罗纹的眼,以备注浆时用。
图3
2.3.2 管棚的施作。
(1) 测量放样及钻机定位:测量放样出隧道设计轮廓线并按 40cm 的间距标出管棚的位置。将钻机移动并定位至标定位置。
(2) 钻孔:使用川桑豹(31)XAHS900液压潜孔钻机,按设计角度 1 °~ 3 °钻入岩土层内至设计深度。钻孔要求精度高,终孔位置准确,各开孔的孔眼与终孔的孔眼落在同一周界面上,避免产生较大的偏差和变形。同时要确保钻孔的同轴度,以避免管棚送入时受卡。
(3) 清孔:钻孔完结后,用川桑豹(31)XAHS900液压潜孔钻机自带高压风进行清孔。
(4) 顶进钢管棚:把按设计要求加工好的钢花管顶入,接头采用 30cm 长的厚壁管箍,上满丝扣;并把钢管轻轻顶入岩土层内。钢管插进完毕后,钻进其它孔眼。钢管口与孔口周壁用锚固剂密封。
当管棚安装完毕后,用小木楔在钢管与围岩壁楔紧,再用锚固剂将空隙封闭住。
(5)插入钢筋笼:将钢筋笼插入钢花管内,使之与钢花管成为一体。
2.3.3 注浆。
利用浆液的渗透作用和压密作用将周围岩体预先加固并封堵围岩的裂隙水,这样既能起到超前预支护的作用,同时也加强了管棚的强度和刚度。工艺流程如图3所示:
3. 施工中应注意事项及体会
通过对本隧道的施工实践,我们得出如下应注意事项及体会:
3.1 开挖过程中应进行掌子面观察,应注意浆液的填充情况是否良好。
3.2 为保证质量,注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象,如发生串浆,应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口,也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵,直至不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如突然升高,可能发生堵管,应停机检查。
3.3 注浆时一般总是先注无水孔,后注有水孔。在无水地段可从拱脚起顺序注浆。注浆速度根据注浆孔出水量大小而定,一般从快到慢。注浆结束时将闸阀关闭,卸下进浆管,进入下一循环。
3.4 注浆结束的标准:(1)注浆压力逐步升高,达到设计终压并继续注浆 10min 以上;(2)进浆量一般为 20 ～ 30L/min 。注浆结束后用 10 号水泥砂浆充填管棚钢管,增强钢管的强度和刚度。
3.5 时刻注意观察注浆管周围锚固剂变化情况,防止浆液压力增加时将其冲裂。
3.6 对洞口段的地表下沉、拱顶下沉、边坡位移、锚杆受力等方面应进行全面的监测。
3.7 监控量测不仅必要而且重要,它能有效保证施工安全和施工质量,还能优化施工。
4. 结语
本隧道进洞施工,我们紧密结合设计与施工实际情况,合理选择大管棚超前支护与小导管相结合的进洞施工方法,在施工中严格控制进洞施工安全,在总体施工方面达到预期效果,同时在施工工期亦得到较好的控制,为实现本隧道提前贯通提供了质量、工期、安全保障。
参考文献
[1]于书翰等 . 《隧道施工》 . 人民交通出版社,1999.
[2] 易丽萍 . 《现代隧道设计与施工》.北京:中国铁路出版社.1997
[3] 交通部 .《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004).北京:人民交通出版社,2004
[4] 交通部 .《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009).北京:人民交通出版社,2009
[5] 交通部 .《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60-2009).北京:人民交通出版社,2009
[文章编号]1006-7619(2010)06-13-547