超前支護技術在隧道施工中的運用研究

趙　培

(貴州路橋集團有限公司)

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超前支護技術在隧道施工中的運用研究

趙培

(貴州路橋集團有限公司)

摘要：主要以務川隧道施工實例，闡述了隧道超前支護施工技術在隧道施工中的運用。

關鍵詞：隧道；超前；支護；管棚；小導管；鉆孔

1工程概況

務川隧道隧址位于務川縣城城郊，隧道位于務川進城連接線上，隧道進口接務川連接線，系單洞中隧道，起訖樁號為JK0+940～JK1+935，長度995m。設計速度40km/h，設計荷載為公路-I級，建筑限界凈高5.0m。

2務川隧道超前支護技術

2.1　超前管棚施工方法

(1)鉆機工作平臺開挖

首先需要以鉆機自身高度為依據(jù)對臺階的開挖高度進行確定，從原地面從上到下按照臺階法進行開挖，仰坡面需豎直開挖，以便管棚導向墻施作。當挖至臺階底部時，形成管棚鉆機施作平臺?？紤]鉆機平臺高度不能滿足導向墻施作高度，需將開挖平臺兩側(cè)以外的位置進行加深。開挖方法主要采用機械開挖，人工用風鎬配合，挖機、裝載機裝渣、汽車運輸出渣。

(2)安裝鉆機

在進行鉆進平臺的搭設中，盡可能保證一次搭好。鉆孔應該按照從高孔位到低孔位的順序進行，可以對鉆機與搭設平臺的時間進行縮短，這樣保證方便進行鉆機定位。要保證鉆孔平臺的穩(wěn)定性，并且保證鉆機安裝的牢固性，以防在鉆孔的過程中出現(xiàn)不均勻的下沉以及位移現(xiàn)象，從而對鉆孔的質(zhì)量產(chǎn)生影響。鉆機距離掌子面的距離必須控制在2m以內(nèi)，并且鉆孔的方向應該保證平行于線路中線，因而必須對鉆機的位置進行精準的核定。架定鉆機時，可用手羅盤，徑偉儀，掛線相結(jié)合的方法，確保鉆機桿軸線與管棚設計軸線相吻合。鉆機定位時，鉆桿軸線與管棚軸線要保持一定數(shù)值的仰角。

(3)鉆孔

本工程鉆孔主要采用管棚鉆機進行，鉆機平臺的告訴需要以鉆機的可調(diào)控范圍以及鉆孔的順序為依據(jù)進行確定，因為鉆孔的順序是按照高孔位向低孔位進行，平臺位置相應自上而下進行逐步降低，以滿足鉆孔需要。鉆機就位時用全站儀、掛線、鉆桿導向相結(jié)合的方法，反復調(diào)整，確保鉆機鉆桿軸線和導向軸線相吻合。鉆孔時經(jīng)常測量孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限應及時糾正，至終孔仍然超限者應封孔，原位重鉆?？足@完之后應進行清孔。

(4)安裝管棚鋼管

在進行管棚鋼管下料之前需要按照設計每一個鋼管進行配管和編號，這樣可以對同一斷面上管接頭不超過1/2進行保證，相鄰兩個鋼管接頭前后必要要最少錯開1m。鋼管接頭采用絲扣連接。鋼管周身鉆出漿孔。為便于入孔，首節(jié)鋼管管頭焊成圓錐形。大管棚鋼管分節(jié)安裝采用孔口管引導和反壓頂管工藝，相鄰孔間管節(jié)奇偶錯開，前期靠人工送管，當阻力增大，人力無法送進時，采用機械反壓頂進，頂進中始終保證反壓合力方向與孔軸線一致。地質(zhì)條件較差時，安裝鋼管要及時，以保證完全成孔后能將鋼管順利送到孔底。

(5)管內(nèi)注漿

本工程管棚注漿采用的是M20水泥凈漿，其水灰比為1∶1。鋼管鉆孔作為注漿孔，鉆孔梅花形布置，間排距15cm，鉆孔直徑10mm。注漿前應先進行注漿現(xiàn)場試驗，注漿參數(shù)應通過現(xiàn)場試驗按實際情況確定，以利施工。注漿采用用兩臺液壓注漿機分段由最低孔位向最高孔位進行，注漿壓力由小到大緩慢升高。初壓0.5～1.0MPa，終壓2.0MPa，持壓15min后停止注漿。注漿量一般為鉆孔圓柱體的1.5倍，若注漿量超限，仍未達到壓力要求，調(diào)整漿液繼續(xù)注漿，直至符合注漿質(zhì)量標準，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均被漿液充填，方可終止注漿。注漿結(jié)束后及時清除管內(nèi)漿液并用水泥砂漿緊密充填，增強管棚的剛度和強度。

2.2　超前小導管施工

(1)導管的制作和安設

超前支護的小導管的桿體使用的是Φ50mm熱軋無縫鋼管制作，小導管的壁厚為4mm，管壁周圍每隔15cm交錯鉆φ6mm的注漿孔，為防止漏漿，管口段1.0m鋼管不開孔。管前端用Φ34mm熱軋無縫鋼管做10cm鍛成錐頭，并與Φ50mm鋼管進行焊接。

(2)鉆孔

在鉆孔之前，需要嚴格開挖的輪廓線環(huán)向每間隔40cm標出鉆孔位置，本工程采用風鉆進行鉆孔，風鉆鉆頭采用60mm的合金鉆頭，在設計的位置上鉆孔(外插角100～140)，然后用高壓風吹凈孔內(nèi)巖屑?？孜徽`差不得大于5cm，角度誤差不得大于2°。

(3)安裝導管

使用具有沖擊性能的風鉆將小導管頂入到孔中，或者是直接使用錘擊將小導管插入鋼管中。導管打入后管內(nèi)需用高壓風或掏勺清理干凈,導管周圍用塑膠封堵或噴5～8cm混凝土防止漏漿。施工時鋼管與鋼架支撐配合使用時，應從鋼架腹部穿過，尾端與鋼架焊接,前后兩循環(huán)導管的重疊長度不得小于1.0m，鋼管插入孔內(nèi)的長度不得短于設計長度的95%。

(4)注漿

本工程注漿主要采用的水泥漿液，水泥漿液配合比需要根據(jù)現(xiàn)場試驗取得，漿液可采用水灰比為1∶1(重量比)，注漿壓力應為0.5～1.0MPa，在孔口處設置止?jié){塞。注漿前應進行壓水實驗，檢查機械設備是否正常，管路連接是否正確，為加快注漿進度和發(fā)揮設備效率，可采用群管注漿(每次3~5根)。單孔注漿壓力達到設計要求值，持續(xù)注漿10min且進漿速度為開始進漿速度的1/4或進漿量達到設計進漿量的80%及以上時注漿方可結(jié)束。注漿施工中認真填寫注漿記錄，隨時分析和改進作業(yè)，并注意觀焊接察注漿壓力及注漿泵排漿量的變化，分析注漿情況，防止堵漿、跑漿、漏漿。注漿參數(shù)應根據(jù)注漿試驗結(jié)果及現(xiàn)場情況調(diào)整。

3結(jié)語

超前支護技術對于作為一種隧道施工技術，對于保證隧道施工安全和提高進度具有非常重大的意義。在務川隧道施工中，采用的主要超前支護技術是超前管棚支護技術和超前小導管支護技術。

參考文獻：

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作者簡介：趙培(1985-)，男，河北保定人，助理工程師。

收稿日期：2014-08-27

中圖分類號：U442

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0147-01