蝴蝶谷隧道浅埋偏压段长大管棚施工技术.pdf

第 3 6卷 第 l 2期 2 0 1 0 年 4 月 山 西 建 筑 s hanxi archi te( e vo 1 3 6 no 1 2 a p r 2 0 1 0 3 05 文章编号 ： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 0 ) 1 2 0 3 0 5 0 2 蝴蝶谷 隧道 浅埋偏压段长大 管棚 施工技术 程 建 军 摘要： 介绍了张石公路化稍营一蔚县段高速公路蝴蝶谷隧道采用3 0 m长大管棚超前支护的施工技术， 在工艺参数、 施 工要点、 质量控制方面作了重点介绍， 以期为隧道浅埋偏压地段辅助施工提供一些指导。 关键词 ： 长管棚 ， 工 艺原 理， 施工要 点， 质量控制 中图分类号 ： u 4 5 5 4 9 文献标识码 ： a 在 隧道施工 中 ， 常会遇 到 自稳性 较差 的软 弱破碎 围岩 、 偏压 严重地段 ， 在开挖前 ， 常采 用 长大管 棚超 前支 护作 为辅 助施 工方 法与稳定措施 ， 以便洞 身施 工时 能够 保证 围岩稳 定 ， 确保 隧道 安 全、 优质、 快速的施工。张石公路化稍营一蔚县段高速公路蝴蝶 谷隧道在设计施工中就采用了长管棚技术对围岩进行预先处理 ， 从而使隧道开挖顺利进行 ， 保证了施工安全、 进度和质量。 1 工 程概 况 蝴蝶谷 隧道位于河北蔚县 城南 3 0 k r n的 飞狐 峪风景 区 ， 设 计 为双向分离式 四车道结构短隧道， 左线全长 3 3 4 r n ， 右线 全长 1 0 2 r n ， 全隧道按新奥法原理设计和施工 ， 左洞 进 口浅埋 偏压段 最 薄覆盖层为 3 7 5 m， 右洞进 口浅埋偏压段最薄覆盖层为 3 1 m， 工程地质状况分别在洞口6 0 m和 3 1 m的范围内为第 四系松散 碎石土， 极易坍塌， 洞口稳定性极差， 在雨季下暴雨还容易造成滑 塌 ， 设计 在洞 口段采用 3 0 m管棚进行超前 支护。 2 管棚工艺原理及参数 2 1 管棚工艺原理 从隧道洞 口沿开 挖轮 廓外缘 以 1 o 3 。 外插 角 打人 一排 纵 向 钢管， 插入钢管后， 再通过管内注浆孔注入水泥浆 ， 以固结软弱围 岩、 充填钢管与孔壁之间的空隙， 使管棚与围岩固结紧密 ， 并用水 泥砂浆充填钢管 ， 以增加钢 管 刚度 。开挖 后架 设 钢拱 架 ， 这样利 用钢管作为纵 向支撑 、 钢拱架作为横 向环 形支撑 ， 构 成整体刚度较 大的棚状支护结构 ， 阻止和限制 围岩变形 ， 增加围岩的稳定性 。 2 2管棚 参 数 1 ) 钢管布设在圆心角为 1 1 8 。 的隧道拱部 ； 2 ) 钢管环 向间距 为 4 0 c m； 3 ) 管心与衬砌设计外轮廓线间距为 2 5 c m； 4 ) 倾角： 仰角 1 。 ( 不包括路线纵坡) ； 5 ) 管棚长度为 3 0 m， 采用 怊9 i t l r n的热轧无 缝钢 管 ， 壁 厚 5 r n t n ， 管 节 长 度 4 m 6 m； 6 ) 孔 口 导 向 管 为 + 1 0 8 i t l l n的无缝钢管 ， 壁厚 6 1t lr r l ， 管节长度 2 r n 。 3施工工 艺 3 1 施 工 工艺流程 施工准备一开挖支护 明洞边 、 仰坡一施作 套拱一搭 设钻孔平 台、 安装钻机一钻设管棚孔一清孔和验孔一安装管棚钢管一注入 水泥浆。 3 2施 工 要 点 3 2 1 明洞边 、 仰坡 的开挖支护 1 ) 隧道 明洞边 、 仰 坡处 理应遵 循 “ 早 进 晚出 ” 的施工 原则 ， 尽 量少破坏山体植被， 特别是处于风景区内必须注意做好此项工 作； 2 ) 在明洞边、 仰坡开挖之前， 必须先完成洞顶截水沟的施工； 3 ) 边、 仰坡开挖一定要一次到位 ， 并进行锚杆 、 钢筋网、 喷射混凝 土 的施工 ， 边 、 仰坡必须封 闭密实坚固 ， 防止雨水渗入边 、 仰坡 内。 3 2 2 施作套拱 1 ) 在明暗交界地段开挖轮廓线之外施作 c 2 5混凝土拱作为 长管棚的导向墙 ， 套拱 内埋设 4榀 i 1 6工字型钢拱架作为支撑， 将导向管按 4 0 c r n间距布设与钢拱架焊成整体 ； 2 ) 导向管安设的 平面位置、 倾角、 外插角的精确度直接影响管棚施工质量， 导向管 必须准确测量放样定位， 使导向管轴线与管棚设计轴线相吻合。 导向管还必须与钢拱架焊接稳固牢靠 ， 保证浇筑时不产生位移。 3 2 3搭设钻孔平台、 安装钻机 1 ) 在所开挖的工作面上， 采用钢管脚手架、 型钢或枕木搭设 钻孔作业平台， 作业平台应根据管棚在隧道拱顶及拱脚部位处的 设计尺寸和钻机作业高度要求一次性搭设好； 2 ) 作业平台必须支 撑在实地上， 必须连接牢固、 稳定 ， 以防止在施钻时钻机产生摆 动 、 不 均匀下沉 、 倾斜 等影 响钻 孔质 量 的情 况 ； 3 ) 钻机就 位 ： 钻机 安置 的位置距工作 面的距 离 以不小于 2 m为 宜。钻机安 置后 ， 要 求钻杆必须 与设定好 的孔 口导 向管方 向平行 ， 通过钻杆 穿过套拱 上的孔口导向管和挂线相结合的方法， 反复调整， 精确核定钻机 位置， 确保钻机钻杆轴线与孔口导向管轴线相吻合。 3 2 4 钻孔 1 ) 为保 证钻孔方 向 ， 钻孔前要 由测量工程 师准 确定 出钻孔位 置 ； 2 ) 为了便 于 安 装钢 管 ， 钻 孔 直 径要 比管 棚 外 径 大 1 5 i t lr n 2 0 f l l lt i ， 孔深要 大于管长 0 5 m 以上 ； 3 ) 使用 两台 电动 钻机施 钻 ， 从高孔位 向低孔位 对称进 行 ， 经 过几次 接杆 完成 长管棚 钻孔 ， 钻 孔时随着孔深的增长， 要对 回转扭矩、 冲击力和推力进行控制和 协调， 特别是推力要严格控制； 4 ) 钻机开钻时钻速宜低， 可根据地 质情况逐渐调整钻 速和 风压 ， 钻 深 2 0 c m 后转 入正 常钻 速 ； 5 ) 为 防止钻杆在推力 和振 动 力 的双重作 用下 ， 上 下颤 动 ， 导致钻 孔不 直， 钻孔时， 应把扶直器套在钻杆上， 随钻杆钻进向前平移； 6 ) 在 钻进中出现坍孔 、 卡钻情况时， 要进行注浆后再施钻； 7 ) 在钻进时 要注意做好 对钻具 、 套 管及钻杆 接头的检查 ， 以保证钻孔顺利 ； 8 ) 在钻进过程中要用测斜仪检测钻孔位置 ， 并根据钻机钻进的情况 及时判断成孔质量 ， 并及 时处 理钻 进过 程 中出现 的问题 ； 9 ) 认真 做好钻进过程的原始记录， 及时对钻出的岩屑进行地质判断、 描 述 ， 可作为开挖洞身的地质超前预报 ， 为指导洞身开挖提供依据。 3 2 5清孑 l 验孑 l 1 ) 用长度不小 于 2 5 r n的 + 1 0 0 it i 1t i 的岩芯钻 杆进行 来 回扫 孔， 以清除孔内碎渣和顺孔 ， 确保孔径 、 孔深符合要求 ， 防止堵孔； 2 ) 用高压气从孔底向孔 口清理钻渣； 3 ) 用测斜仪、 全站仪等检测 孔深 、 倾 角和外插角 。 3 2 6安装管棚钢管 收稿 日期 ： 2 0 0 9 1 2 2 8 作者简介 ： 程建军( 1 9 6 9 一) ， 男 ， 工程师 ， 山西省公路工程监理技术 咨询公 司 ， 山西 太原0 3 0 0 0 6 第 3 6卷 第 1 2期 3 0 6 2 0 1 0年 4月 山 西 建 筑 shanxi archi tecture vo 1 3 6 no 1 2 ap t 2 01 0 文章编号： 1 0 0 9 6 8 2 5 2 0 1 0 ) 1 2 0 3 0 6 0 2 盖一 暗挖法相结合施工 方案在地铁工程中应 用 杜磊 摘要： 针对某地铁工程北风道的站址环境复杂， 工期要求紧张， 经多种常用施工方案比选， 在此基础上阐述了各种方案 的施工特点， 创新性的提出了盖一暗挖法相结合的施工方案， 以期指导以后同类工程建设。 关键词 ： 盖 暗挖法相结合 ， 地铁施工方法 ， 结构设计 中图分类号 ： u 2 3 1 3 文献标识码 ： a 1 概 述 自1 8 6 3年世界上第一条地下铁道在英国伦敦开通以来， 地 铁作为一种强有力的公共交通工具 ， 已成为大城市交通发展客观 规律的必然产物。世界各大城市为了解决城市交通问题都对地 下铁道 寄予厚望 。地铁建设 的发展 过程也 已向人们证 明 ： 施工方 案对结构形式的确定和地铁土建工程造价有着决定性的影响， 这 就要求确定出最合理的施工方案。 地铁施工方案的确定 ， 主要受站址工程地质和水文地质条 件、 周围环境条件、 地铁的功能要求、 隧道埋置深度和开挖宽度及 工程造价等多种因素制约， 同时也会对施工期间的地面交通和对 1 ) 管棚管口段 2 m不开孔 ， 其余部分按 1 5 c m问距交错设置 孔径为 1 0 ton i 的注浆孔 ， 管头焊成圆锥形， 便于入孔； 2 ) 在下管 前， 将要顶进的钢管节搭配到设计长度并试拼接， 并做好记录， 以 保证同一断面内的钢管接头数不大于5 0 ， 相邻钢管的接头至少 错开 1 m。钢管接头采用丝扣连接， 丝扣长 1 5 e m， 丝扣要上满， 确保连接可靠 ， 接长钢管要满足受力要求 ， 为保证相邻钢管接头 相互前后错开， 将编号为奇数的第一节钢管采用 3 m钢管， 编号 为偶数的第一节钢管采用 6 m钢管， 以后每节均采用 6 m钢管； 3 ) 钢管安装前期， 用人工送管， 当阻力增大、 人力无法送进时， 利用钻 机的冲击力和推力低速顶进钢管， 其 冲击力控制在 1 8 mp a 2 2 mp a ， 推力控制在 4 mp a 6 mp a 。 3 2 7 注入水泥浆 1 ) 每完成一孔管棚的安装后， 即对孔内注浆， 根据设计采用 水泥浆， 水灰比为 l ： 1 ； 2 ) 采用 b w- 2 5 0 5 0型液压注浆机压注水 泥浆， 注浆前应先进行现场运转试验， 保证注浆顺利进行， 考虑到 岩层裂 隙阻力， 注浆压 力取初压 0 5 mp a 1 0 mp a ， 终压 1 5 mp a -2 5 mp a ， 施工时， 注浆压力按分级升压法控制； 3 ) 以 最终注浆量和达到设计压力的持续时间作为注浆达到质量标准 要求的控制指标。设计规定注浆量为钻孔圆柱体的5倍， 若注浆 量达到规定量， 未达到压力要求 ， 应调整浆液浓度继续注浆， 直至 城市的正常生活、 工期、 工程的难易程度等发生直接影响。 我国地铁的施工方案从无到有 ， 结合 中国国情， 先后采用了 明挖法、 暗挖法、 盖挖法、 盾构法、 沉管法等施工技术。 2 某地铁工程施工方案比选 2 1 工 程 概 况 某地铁车站为地下三层两跨( 局部三跨) 岛式站台， 共设四个 出入 口， 两个风道。其北风道与车站北端头井地下一层相接， 盾 构法施工的区间隧道与北端头井地下三层相接， 处于某写字楼和 广告牌之间， 位于区间隧道正上方。由于场地狭窄 ， 写字楼和风 道施工时在场地 占用上相互影响。 结合现状条件 ， 为减少干扰， 符合注浆质量标准 ， 确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙都被浆液 充填； 注浆压力达到设计终压， 持压约 1 5 mi n后停止注浆； 4 ) 注浆 结束后及时用清水清洗管棚内浆液， 然后用 3 0号水泥砂浆紧密 填充 ， 以增强管棚 的刚度和强度 。 4 质量控制要点 1 ) 套拱钢拱架安装要精确， 其垂直度误差控制在 2 。 ， 平面 及高程误差控制在 5 c m， 在钻孔前， 要精确测顶管棚位置、 倾角 及外插角， 并对每个孔进行编号； 2 ) 严格控制钻孔平面位置， 以确 保管棚孔不侵入隧道开挖轮廓线及相邻的管孔不得相交为标准； 3 ) 经常量测钻孔的倾角和外插角， 发现误差超限要及时纠正 ， 纠 正不 了的要注浆原位重钻。 5 结语 对于隧道洞口的浅埋偏压、 软弱破碎围岩地段采用长大管棚 施工工艺， 可以起到超前支护作用， 提高了隧道的整体稳定性， 增 加了施工安全度， 在管棚支护下进行隧道开挖， 可有效防止地表 下沉和围岩坍塌， 同时， 管棚钻孔施工的地质资料可为指导洞身 开挖提供依据， 极大地保证了隧道施工的顺利进行。 参考文献 ： 1 刘湘萍， 李春超， 程新悌 大管棚在隧道超前支护施工中的 应 用 j 山西建筑 ， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 3 0 ) ： 3 4 4 3 4 5 on t h e c o ns t r u c t i o n t e c h no l o g i e s o f l o ng a nd l a r g e pi p e r o o f a t s ha l l o wl y - b u r i e d b i a s p a r t o f bu t t e r fly v a l l e y t u n ne l c he n g j i a n - j u n ab s t r a c t ：i t i n t r o d u c e s t h e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f 3 0 me t e r s l o n g a n d l a r g e p i p e r o o f a d v a n c e d s u p p o r t i n b u t t e r fly v nl e y 0 1“ 1 hu a s h a o y i n g