移槭携建设 隧道塌方洞内大管棚方案设计和施工 Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｐｉｐｅ Ｓｈｅｄ Ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｉｎ Ｔｕｎｎｅｌ ◆＿ 一 Ｈｕａｎｇ Ｇｏｎｇｊｉｎ ［摘要］以某高速公路隧道内大型塌方采取管棚方案处理为例，介绍洞内大 管棚方案的设计原则、各类参数（含工作长度、扩洞高度、管棚数量、长度、管 径、注浆等）确定和设备的合理使用，以及方案实施的重点和难点。 ［关键词］隧道；塌方；管棚；设计；施工 ［文章编号］ｌ６７２—７Ｏ４５（２０ｌ０）Ｏ９—００７６—０３ ［中图分类号］Ｕ４５５ ［文献标识码］Ｂ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃａｓｅ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｐｉｐｅ ｓｈｅｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｉｎ ｔｕｎｎｅｌ ｂｙ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｌａｎｄｓｌｉｄｅ；ｐｉｐｅ ｓｈｅｄ；ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 高速公路、铁路、地铁等大断 面隧道在穿过浅埋段、软弱围岩、 方处理安全。 止掘进，堆填掌子面，施做临时支 护，进行局部加强，并施做已开挖 断层破碎带等不良地质时，往往 由于初期支护刚度不足、围岩变 形过大、地下水软化降低围岩承 载能力、初期支护未及时封闭成 １工程概况 某高速公路隧道左洞Ｋ ＋＋ ５１５～６１８段围岩为褐黄色黏土， 段二次衬砌。但在二次衬砌从洞 口Ｋ ＋４８５施工至 ＋＋５９０，且对 Ｋ＊＊＋５９０～６１６段初支变形侵限段 进行注浆加固和换拱支护至 ¨ 环、二次衬砌未及时施做等原因 发生大型塌方。这类塌方往往因 局部为粉沙质土，夹碎石块和孤 石，含水量大，自稳能力差。在开 ６０３时，出现了大规模的塌方，破 坏了Ｋ ＊＋６０３～６１８段已完工初期 为塌方范围较大、塌体量大、塌渣 松软，需要采用｝同内注浆大管棚 挖至Ｋ ＋６１８时，掌子面出现滑 移，Ｋ ＋５９０～６１８段围岩和初支 支护，塌方长度约１５ｍ，塌渣松方 量约１６００ｍ。；洞顶地表出现开裂和 轻微塌陷。 超前支护才能支撑塌体，确保塌 出现急剧变形。当时立即要求停 槭携建设 前使用同种钻机的经验，确定钻 机合理工作长度为３．０ｍ～３．５ｍ。 ２．５确定各项注浆参数 根据塌体性状、松散程度、土 质、管距和浆液扩散半径，确定注 此次塌方主要原因是前期降 雨导致地表水下渗软化黏土质围 岩，造成支护能力不够而出现塌 采用钻机送管，钢管节长６．０ｍ， 奇偶管接头错开，奇数管端部使 用３．０ｍ钢管。 方；塌方实方量根据估算的塌体 松方量按１．４的松散系数计算，约 为１１４３ｍ。；塌腔基本位于Ｋ ＋ ６０３—６１８段拱顶。塌方发生后， 浆参数和注浆量。注浆结束条 件：①在注浆压力达到设计值而 注浆量未达到设计时稳定２０ｍｉｎ 后停止注浆；②在注浆量达到设 ２．３利用导向墙厚度和管棚角 度确定扩洞高度 业主组织监理单位、设计单位、施 工单位进行塌方段处理方案研 讨，同时邀请多位专家参加。因 塌方规模较大，且前方围岩仍为 褐黄色粉沙质黏土，土体含水量 大，自稳能力差，与会各方经过充 分分析研究后决定塌方段采用洞 内注浆大管棚穿过。 为减少扩洞工程量和扩洞跨 度、长度，减少对扩洞段的扰动， 根据洞内空间，导向墙长度取 １．ｏｍ，厚度６０ｃｍ，使用Ｃ２５钢筋混 凝土，保护层厚度５ｃｍ。管棚外插 角度ｉ．５。，使用 １０８×６ｍｍ无缝 钢管，导向管使用 １２７钢管，壁 厚３ｍｍ，安设于上下层钢筋之间。 计值不能再注进时停止。浆液注 入量根据扩散半径及岩层裂隙率 按下列公式计算确定： Ｑ＝７ｒＲ２Ｈｑ８ 式中，９——浆液注入量（ｍ。）； 浆液扩散半径（ｍ）； 注浆段长度（ｍ）； 田——岩层裂隙率，一般取 １％～５％： 为确保钻孔精度和注浆效果，导 ２洞内大管棚方案 ２．１方案制订考虑因素和设计 原则 向管内使用钻杆定向器。钻机平 台使用简易钢管架，钻孔前洞外 运土回填平台，在土平台上再搭 设钢管平台。 此段隧道内轮廓为５．７ｍ，二 浆液在裂隙内的有效 充填系数，视岩层性质而定，约 ０．３～０．９。 采用浆液：此段围岩主要是 洞内管棚施工因空间狭小、 施工难度较大，尤其是各种机械 操作难以展开，因此设计要根据 土体含水，无流动水，注浆目的是 次衬砌厚度５０ｃｍ，初期支护厚度 ２６ｃｍ，预留变形量２０ｃｍ，总共需扩 洞半径为７．２６ｍ。 ２．４确定管棚数量、长度、管径等 洞内塌方长度约为１５ｍ，前 固结管棚区部分土体和充填管棚， 因此采用水泥浆液注浆。水灰比 取０．６：１～０．８：１，注浆压力 断面大小、使用的机械设备、洞内 围岩等综合考虑，要以便利施工、 ０．５ＭＰａ～１．５ＭＰａ，注浆区为松散塌 体，孔隙率较大，扩散半径取２．０ｍ。 注浆机使用ＧＺＪＢ型液压双液 快速施工为原则进行设计，充分 发挥机械设备的高效作业，尽量 减少施做时间。应尽量使用简便 易操作的小型机具施工，空间上 满足各种机具作业需要，重点要 考虑钻孔和送管的难度。 ２．２使用的钻机和合理工作长度 洞内管棚钻孔用ＫＳＺ１００全风 动潜孔钻机和ＫＯＤ１００电动潜孔钻 方围岩仍为褐黄色粉沙质黏土， 含水量大，因此，确定管棚长度 为２５ｍ，这也是洞内管棚施工能 达到理想效果的长度，且使管棚 端头搭在前方未破坏岩体上面， 注浆机，系统最高压力７ＭＰａ，输出 压力７ＭＰａ，理论输出量４ｍ。／ｈ。 ２．６最后形成的洞内管棚方案 ①管棚使用 １０８ ｘ ６ｍｍ无缝 钢管，环向间距０．４ｍ，总根数３７ 根，管棚长度２５ｍ，外插角ｉ．５。。 大管棚注浆单孑Ｌ浆液扩散半径 形成有效的受力体系。管棚钢 管使用 １０８×６ｍｍ无缝钢管，外 插角度Ｉ．５。，环向间距４０ｃｍ，加导 机，钻机总长１８８ｃｍ，钻头一次行 程１１５ｃｍ，使用８０ｍｍ钻杆，钻杆单 向墙部分，总长２６ｍ，钢管节长 ６．０ｍ，奇、偶管接头错开，奇数管 端部使用３．０ｍ钢管，使用内套管 连接。 ２．０ｍ，浆液为水泥浆，水灰比１：１， 注浆压力０．５ＭＰａ～１．５ＭＰａ，有效 节长度为１．０ｍ。 根据所使用的钻机长度和以 填充系数取０．８，围岩体积裂隙率 取５％，注浆量为０．５０３ｍ。／ｍ，每延 尸 城携建设 米注浆量约１８．６ｍ。。 是窜浆较小，注浆量可控。奇、偶 管错开钻孔，后钻孔可以检查先 钻孔的注浆质量和注浆效果。 （２）因导向墙只有１．ｏｍ，为保 证钻孔精准，在导向墙施工前，严 格检查导向管安装偏向和角度； 导向墙完成后再次检查导向管安 装偏向和角度，根据各孔实际偏 差方向和大小，采取导向管口焊 接钻杆校正器进行调整。采取这 为２５６ｍ。，平均每根管实际注浆量 约６．９２ｍ。。 ②套拱厚６０ｃｍ，长１．０ｍ，使用 Ｃ２５喷射混凝土；后方工作长度 ３．０ｍ，总扩洞长度４ｍ，扩洞半径为 ７．２６ｍ，扩洞桩号Ｋ ＊＋５９９～６０３。 ４结语 目前，此段塌方已顺利处理 扩洞段使用Ｉ２０ａ工字钢拱架支 撑，纵距５０ｃｍ，径向锚杆用 ４２× ４ｍｍ注浆小导管，环纵向间距 １００ｃｍ×５０ｃｍ，每根长度６．０ｍ，每 环２５根，共９榀拱架和９环注浆小 完毕，并已浇筑好二次衬砌。在 处理过程中还采取了塌体固结、 洞周小导管加固等措施。洞内大 管棚跨度和刚度大、整体性好，是 处理隧道和其他地下工程大型塌 导管。小导管浆液扩散半径７５ｃｍ， 浆液为水泥浆，水灰比１：１，注浆 种措施后，开孔较精确，管孔偏差 较小，对管孔和钢管安装就位后 方的有效措施，但因施工空间狭 小，钻孔和装管难度大，工期较 长，施工单位往往不愿采用。如 果在前期根据使用的机械设备、 压力０．５ＭＰａ～１．０ＭＰａ，有效填充 系数取０．５，围岩体积裂隙率取 ３％，注浆量０．０２６５ｍ。／ｍ。 进行检查，角度和位置偏差均在 允许范围内，效果明显。 （３）在封闭和注浆固结塌体 进行大管棚钻孔。先期采用电动 钻机，在钻进约９ｍ～１２ｍ时，因塌 渣含水量较大，泥化塌渣，钻孑Ｌ易 坍塌，钻进困难，电机容易烧坏， 隧道空间、围岩条件等做好详细 合理的方案，并在实施中做好组 织管理，积极设法利用各种机械 ３方案实施和调整 （１）钻孔和注浆时，扩洞高度 加快钻孔、装管和注浆，就能大大 减少管棚施工时间，较快地完成 管棚施工。 和长度根据钻机长度和工作需要 长度确定。在按设计要求的钻进 角度钻孔时，扩洞长度３．０ｍ基本 能满足工作长度要求，退钻时也 很顺利，但是如果工作长度调整 到３．５ｍ～４．ｏｍ，空间会较宽裕，顶 最多一天烧坏电机４台。后来改 用全风动钻机，在钻孔中以放纱 布袋装水泥护壁方式辅助钻进， 钻孔较顺利，钻进效率显著提高， 有３个孔还采用分段注浆、分段钻 进，钻进也比较顺利。 参考文献 【１］王毅才．隧道工程［Ｍ】．北 京：人民交通出版社，２０００． 管也较容易。采用２台钻机同时 开钻，注浆也同时进行。先从两 边边墙钻孔和注浆，奇、偶管错开 钻孔，钻好一孔注浆一孔。注浆 机离套拱约２０ｍ，钻孔和注浆工作 （４）因为是在塌体中钻孔，管 孔缩孔严重，钻机送管难度较大， 难以顶进，装管速度慢。采用挖 ［２１５ＴＧ Ｄ７０－－２００４，公路隧道 设计规范［ｓ】． ［３］ＪＴＧ Ｆ６０－－２００９，公路隧道 掘机辅助顶进，效果也不理想，最 后采用液压破碎锤顶管，在振动 力作用下，送管很顺利，顶进快， 施工技术规范［ｓ］． ［４】关宝树．隧道工程施工要 相互干扰较小。全部管孔均按设 计要求长度２５ｍ钻进，３７个管孔钻 孔和注浆在１５ｄ内顺利完成。采 用在两侧从下到上钻孔注浆有两 个好处：①下部孔先注浆充填下 部空隙，防止上部孔注浆时窜浆 严重，导致上部孔注浆量和注浆 效果难控制；②上部孔注浆时能 点集［Ｍ】．北京：人民交通出版社， ２００３． 大大节省装管时间。 （５）注浆时，注浆压力控制在 １．０ＭＰａ～１．５ＭＰａ，因拱顶部分塌 渣泥化严重，注浆压力最大调整 到２．０ＭＰａ。注浆量现场调整，拱 ００＠ｏ 黄共进，本科，工程师，现任 职于广西金港高速公路有限公司， 主要从事公路隧道施工和管理。 顶部分注浆量增加，尽量加固拱 顶土体。注浆量、注浆压力、注浆 时间按既定方案控制，总注浆量 收稿日期：２０１０－０７—１３ 够再次充填下部存在的空隙，但
