管棚法处理隧道塌方施工方案(附图).doc

管棚法处理隧道塌方施工方案 【摘 要】 主要介绍了隧道塌方管棚法处理的施工技术。根据开挖塌方断面的实际地质情况，对塌方原因进行分析，提出隧道塌方段处理方案：超前小导管加密钢拱架法及大管棚法。通过方案对比及现场验证，最终采用大管棚法，结合深孔注浆，使隧道掘进方向的掌子面、拱顶区域的围岩达到固结作用，确保隧道开挖施工顺利进行。施工结果表明，该技术对处理隧道塌方效果很好。 【关键词】 隧道塌方 大管棚法 深孔注浆1 工程概述 乔原隧道位于乡宁县乔原村东侧约20m，设计为左右分离式，总体走向呈西北-东南向，隧道左洞全长1572m，最大埋深104.2m，上覆湿陷性黄土，浅黄色，土质均匀，结构松散，大孔隙及虫穴发育，具垂直节理，呈坚硬状态。2 塌方情况及原因分析2.1 塌方情况简介 隧道进口zk9+225-zk10+550段洞体埋深为28.4-104.2m，洞体围岩由第四系中冲洪积黄土组成，土质较匀，含有少量钙质结核及砾石，呈硬塑状态，松软结构，围岩等级为3级，长度为1325m，设计采用超前小导管+钢支撑+挂网喷射砼支护，上下台阶法开挖，在2013年9月24日晚21点上台阶开挖至zk9+675处掌子面发生滑塌，塌落体为湿陷性黄土，浅黄色。塌方处没有冒顶，塌腔体积较大，约100m3。2.2 塌方原因分析 经现场调查分析后认为隧道本次塌方主要由地质因素引起的。该处正处于通过一冲沟，埋深通过最浅处，土体硬塑状态，松软结构，无支护开挖易小范围产生坍塌及小范围滑塌现象，侧墙易失稳，在加上该冲沟地表上有大范围的汇水面积，渗水出水量加大，土体极易失稳，正常的开挖支护不能保证围岩的稳定而发生塌方。3 塌腔的处理 为避免洞顶土体的塌陷，初期支护施做完成后，对拱顶空腔处采取吹粉煤灰填充处理。4 塌方处理方案及措施4.1 大管棚法施工处理方案的提出 在坍塌初期，采用加设钢拱架，间距调整为30cm,加设超前小导管，采用短进尺越过塌腔，但经两次尝试均以失败告终。土体持续失稳，掉落的土体将架设好的钢拱架砸弯，使得初支失败，无法继续进行，故考虑采取大管棚处理方案。4.2 管棚设计支护形式 采用“管棚+钢拱架+系统锚杆+钢筋网喷射混凝土支护”的方法。管棚参数：采用1086热轧无缝钢管，每节长12m，以长150mm的丝扣连接，打设仰角2- 5。管棚沿拱部120范围布置，间距50cm。钢管内配置等长度的3根22钢筋束，钢筋束侧边布置25pvc注浆管。钢筋接头采用对焊焊接，管壁上间距200mm钻12mm小孔。管棚端部应与格栅钢架焊接使钢架与管棚共同形成棚架支护体系。钢拱架主要参数：钢拱架采用i18a型工字钢制作，间距0.5m。每榀钢架底角设2根25、l=3.5m的锁脚锚杆。相邻钢架用25mm钢筋焊接连接，间距为1.0m。系统锚杆：拱部采用22mm，l=2.5m药包锚杆，间排距0.5m1.0m，梅花式布置；拱墙采用22mm，l=3.0m药包锚杆，间排距0.5m1.0m，梅花式布置。 管棚施工工艺。（1）管棚施工顺序。支护工艺流程为：施工准备超前预注浆管棚施工钢拱架架立系统锚杆喷射混凝土。（2）施工准备。施工准备的主要工作首先用洞渣反压塌方体护脚，使土体稳定。采用c25喷射混凝土封闭塌方体表面，混凝土厚度12cm，作为止浆墙，预埋孔口管。其他准备工作还包括钢管及钢拱架的加工，工作台架设，管棚定位并确定轴向标志，架设钻机等。（3）超前预注浆。在塌落体及软弱破碎带钻机成孔难度大。为确保成孔效果，对塌落体实施超前预注浆加固土体。注浆材料采用水泥砂浆，注浆方式采用后退式，当钻孔至孔底，然后从孔底向孔口分段注浆。注浆顺序从拱顶顺序向下进行。（4）砼导向墙施工。支立格栅钢架两榀，间距0.6m，施作砼导向墙，预埋导向管。工字钢与管棚导管焊成整体。导向管及工字钢固定时需精确测量定位。（5）钻孔。搭设工作平台，测量定位。隔孔施钻。钻孔选用比管棚直径大20mm30mm钻头。在土质层中钻孔采用低压钻进。钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。（6）钢管插入及孔口密封。钢管由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接，钢管顶到位后，钢管与导向管间隙堵塞严密。（7）注浆。钢管周围及孔口采用塑胶泥封堵，预留排气孔。钢管中注水泥砂浆；注浆初压力0.51.0mpa，终压力2.0mpa，注浆半径不小于0.5m。采用定量注浆法控制注浆量。当注浆压力达到设计终压10min后，注浆量仍达不到设计注浆量时，也可以结束注浆。注浆结束后用m30水泥砂浆填充，增强管棚的刚度和强度。4.3 开挖支护 遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的方针，采用小型机械配合人工开挖，预留核心土以便施工，实行短开挖，循环进尺控制在0.8m之内。开挖一榀，安装一榀，及时焊接与施打锚杆并注浆。安装完成后，挂网喷射混凝土。然后开挖下一循环。5 结语 该隧道塌方采用大管棚处理方案获得成功。管棚施工完成后，仅用半个月的时间就完成了塌方段的开挖支护，整个过程安全顺利，充分验证了大管棚在塌方处理过程中的效果。 在塌落体和破碎带中，超前预注浆加固土体是保证钻机成孔的关键。 由于塌落物和裂隙带内土质不均、土质软弱，保证注浆效果是管棚处理方案成功的关键，通过注浆使围岩形成固结体，防止塌方继续发生，确保了开挖顺利进