隧道超前支護施工方法

序號序號支護類型施工方法適用地層常用管徑(mm〕12風動力跟管鉆進法濕陷性黃土地層φ108、φ159管棚支護3潛孔錘沖擊成孔送管法φ108、φ159碎石強風化地層4潛孔錘跟管鉆進法卵石、碎石地層、卵現(xiàn)場地層土層層。φ108、φ127、φ1595管幕工法φ300-φ5006水平旋噴樁φ500-φ8007水平旋噴攪拌樁φ500-φ10008凍結管施工φ89、φ108穩(wěn)定的含水地層松散粘土層、粉土泥漿循環(huán)跟管鉆進層、淤泥層、沙層、φ108、φ133、法φ146、φ159層隧道開挖預支護的管棚法一、管棚法的根本概念注漿，對管棚四周的圍巖進展加固，使管棚成為隧道后續(xù)開挖的防護傘〔棚〕，到達安全施工的目的。水、涌沙等地段時，管棚及其超前注漿對隧道的穩(wěn)定起到了保護作用。管棚作為隧道頂部和邊墻的超前預支護，可以有效防止掌子面的坍塌及地層過量變位，為隧道開挖供給安全保障。同時管棚施工快、安全性高，被認為是隧道施工中預防事故的最有效、最合理的關心措施之一。二、隧道開挖預支護中承受管棚工法的緣由隧道開挖過程中，常常會遇到裂開帶、松散帶、脆弱地層、涌水、涌沙等地段，在這類地質業(yè)造成經濟損失，增加工程本錢，而且極大地影響工程施工進度和施工質量。在隧道施工下穿既有線路或建筑物及河流、湖泊的開挖前，假設不進展超前預支護，很簡潔造成隧道上既有線路或建筑物的沉降以及河流、湖泊涌水而帶來各種安全隱患。對于隧道施工過程中遇到上述狀況時，早期隧道開挖時，主要承受插板法、小導管超前注漿法、護地層段，這樣，不僅造成現(xiàn)場窩工、停工等狀況，嚴峻影響施工進度，而且有時其安全性也難以保證。隨著施工技術的不斷改進，管棚工法得到了普遍的利用。特別是在導向跟管鉆進等技術及多種的施工工藝引入后，管棚施工的精度、打設長度、沉降掌握及施工工效有了長足的進展。管棚工法是承受專用鉆機將鋼管沿隧道開挖輪廓線外一節(jié)一節(jié)地打入需支護的地層中的預定位支護開挖線外側圍巖的作用。三、管棚工法的優(yōu)點管棚工法與前期超前預支護工法相比，具有明顯的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在以下幾方面：〔一〕管棚工法所承受的鋼管具有較高的鋼性強度，而且管徑相對較大，能夠承載較大上部負荷?！捕彻芘锕しǖ淖{可以使?jié){液在管棚鋼管四周沿著土體縫隙進展集中，不僅能起來加固土體的作用，而且還能起到肯定的止水效果?！踩彻芘锕しù蛟O的鋼管長度較大。目前施作管棚長度可以到達100m以上，這樣可以大大地削減預支護循環(huán)次數(shù)，加快施工進度?！菜摹彻芘锕し軌蛲ㄟ^專用導向儀準確掌握管棚鋼管鋪設的軌跡線，確保管棚鋼管按設計要求鋪設，有利于掌握隧道施工時的開挖量，削減施工本錢?！参濉匙罴夹g可以在脆弱地層中高精度一次性打設數(shù)百米的管棚?！擦吵讨嘘P心時間，提高施工效率。四、管棚的作用管棚工程在隧道開挖前的預支護中的作用主要有以下兩方面：〔一〕提高圍巖土體強度，提高開挖線拱部土體承載力，加固隧道圍巖，確保隧道施工安全。在隧道穿越裂開帶、松散帶、脆弱地層、涌水、涌沙等地段時，管棚的這種作用比較明顯?！捕痴莆盏乇沓两?。在隧道穿越既有線、下穿既有建筑物、構筑物等時，管棚的作用主要就是掌握地表沉降，防止既有線路、建筑物、構筑物因隧道開挖而遭到破壞，確保既有線路、建筑物和構筑物的安全及隧道開挖的順當進展。此種狀況管棚的鋼管直徑可偏大〔φ299〕。五、管棚工作的原理管棚工作的原理主要有兩方面；〔一〕利用簡支梁作用的原理；由于管棚的直徑大、剛度大，同時又是較密排布置的，當鋼管阻隔隧道開挖時釋放應力對圍巖的作用?！捕忱盟酀{液的流淌性和圍巖的裂縫或孔隙，使注入的水泥漿液能與土體進展粘合而形的止水效果。六、管棚的設計參數(shù)〔一〕管棚尺寸參數(shù)：管棚尺寸參數(shù)主要包括管棚的長度、鋼管直徑、鋼管壁厚及隧道內工作室的尺寸參數(shù)。1、管棚的長度一般為20-８0m，特別狀況下，管棚打設長度可以到達100m－300m。2φ89mm、φ108mm、φ159mm。3、管棚壁厚一般為6mm，中間用同直徑的壁厚10－12mm鋼管車絲扣連接。4、隧道內施作管棚時工作室一般外擴30cm，當?shù)貙硬辉试S時可用無工作室管棚施工法。5、在洞口施作管棚無需導向墻。〔二〕管棚位置參數(shù)：管棚位置參數(shù)主要包括開孔位置、傾角、外插角和環(huán)向間距。1、管棚中心位置距開挖線20-30cm，開孔位置偏差為±2cm。2、管棚傾角依據地質狀況及隧道坡度確定。30。1。。4、環(huán)向間距依據現(xiàn)場地質條件、管棚管徑確定，一般為25-40cm。〔三〕管棚注漿參數(shù)：管棚注漿壓力為0.8-1.2MPa，漿液配比按0.8：1或1：1配制，注漿量依據管棚管徑和管棚長度確定?！菜摹彻芘锸┕ぞ龋?、管棚打設傾角偏差依據管棚長度一般都能掌握在±0.5。以內，外插角掌握在3‰以內。2、管棚長度誤差掌握在±30cm以內。3、管棚施工過程中由于成管快，注漿能準時跟進，因此上覆地層沉降根本上為零沉降。七、管棚適用條件及管棚施工實例〔一〕大多數(shù)隧道洞口屬于淺埋和風化層，成洞較困難，承受管棚工法可以有效地解決洞口段的施工難題。對于洞口的超前預支護，管棚長度一般為30－40m左右，管徑以φ108mm為主。通過管棚可挖斷面最大凈寬為15m，開挖斷面面積為144m2進口處地質條件為砂卵石地層，地層松散，鉆進時不易成孔。針對現(xiàn)場地質狀況，承受了潛孔錘跟管鉆進成管法施作φ108mm管棚，成管后進展注漿加固。圖一張石高速大路三甲村隧道進口管棚工程潛孔錘跟管鉆進成管法是承受水平定向鉆機通過錘頭前端帶有外錘頭的潛孔錘沖擊成管，外固圍巖的管棚成管工法。潛孔錘跟管鉆進成管法適用于砂卵層、風化裂開帶等不易成孔地層的管棚施工，要求用強度壁厚度不得小于6mm，管壁太薄時簡潔消滅斷管的狀況，影響管棚質量。管棚施工過程中要求現(xiàn)6MPa，確?？變茹@渣排出干凈，保證管棚質量。施工精度掌握：管棚打設到位后承受管棚導向儀進展鉆孔測斜，依據測斜結果進一步分析確定鉆孔鉆進角度，并依據地層變化準時進展調整?！捕乘淼来┰搅验_帶、松散帶、脆弱、涌沙地層等地段時，為保證隧道開挖施工安全，也需要施作超前預支護管棚工程。管棚長度需要依據支護段長度確定，管徑多為φ108mm-φ159mm。圖二武廣客運專線金沙洲隧道管棚工程該隧道工程開挖時遇到的地質條件比較簡單，主要以松散風化巖為主，中間夾有松軟的強風地層，局部存有空洞或較大巖層裂縫，在管棚施工時承受潛孔錘成孔后送管法施作φ159mm管棚進展超前預支護，微擴工作面〔20-30cm〕,承受屢次循環(huán)，一次打設６０米。潛孔錘沖擊成孔后送管法適用于風化巖層及軟硬復合地層中，打設過程中要求承受風動力排渣，供風風壓不得小于6MPa，保證出渣量。鉆孔打設到位后退出鉆桿和潛孔錘，然后實行鍥形鉆頭將管棚鋼管送到孔內進展圍巖加固注漿。圖三管棚工作面微擴剖面圖〔進孔角度〕?！踩乘淼来┰郊扔芯€〔如既有鐵路、大路、高速大路、高速鐵路等〕、建筑物及構筑物等，管棚長度需要依據穿越長度設計管棚長度，管徑依據現(xiàn)場地質條件及隧道上部覆土層厚度確定。如圖四、圖五所示鄭西客運專線高橋隧道下穿既有鐵路〔同蒲鐵路〕的施工現(xiàn)場，該穿越隧道位于濕陷性黃土，主要發(fā)育垂直節(jié)理，極易下陷，而且設計為大斷面開挖，開挖尺寸為15m×13m(寬×高)，斷面面積達160多m2。為了掌握地表沉降，避開影響既有鐵路的正常運行，在隧道開挖前承受風循環(huán)跟管鉆進法一次性施作φ159mm管棚100米。圖六所示為鄭西客運專線閿鄉(xiāng)隧道下穿連霍高速大路〔80mφ159mm管棚共三個循環(huán)〕。圖四鄭西客運專線高橋隧道下穿既有鐵路的施工現(xiàn)場風動力跟管鉆進法適用于濕陷性黃土及枯燥粉土地層，通過風壓在6MPa以上的風力可以將鉆渣排出，并在鉆進的同時進展跟蹤導向，掌握鉆孔偏差，確保管棚鋪設精度。圖五鄭西客運專線高橋隧道外景圖六鄭西客運專線閿鄉(xiāng)隧道下穿連霍高速大路〔四〕隧道開挖過程中的坍塌段超前預支護管棚，管棚長度一般都要一次性穿越坍塌段，并延長5-10m。管徑依據現(xiàn)場地質條件及坍塌狀況確定，一般為φ108mm-φ159mm。如圖七為某隧道面積沉降，坍塌范圍沿隧道開挖方向延長30m，致使隧道開挖無法連續(xù)進展。為了加固坍塌范圍內8m的φ108mm管棚。圖七某隧道開挖時坍塌搶險管棚工程水循環(huán)跟管鉆進法適用于松散帶、粘土層、沙層、淤泥層、回填土及強風化地層等。承受水循環(huán)排渣、造漿護壁、冷卻鉆頭，并在鉆進的同時承受管棚導向儀進展跟蹤定向，掌握管棚鋪設軌跡?！参濉乘淼来┰礁凰貙又泄芘锍邦A支護時，管棚長度應在富水段兩端各延長10m左右，管徑承受φ108mm或φ159mm。通過管棚注漿漿液的集中，能夠起到肯定止水效果。針對這類地層，則承受水泥漿作為循環(huán)液的跟管鉆進成管法施作管棚，然后進展注漿加固。假設承受水平旋一號永久風道隧道管棚工程，承受水泥漿循環(huán)跟管定向鉆進成管法施作φ108mm管棚。圖九為深圳地鐵五號線一號永久風道隧道水平旋噴樁工程。通過施作管棚和水平旋噴樁，不僅掌握了地表沉降，而且起到了止水效果，確保了隧道開挖的順當進展。圖八深圳地鐵五號線西麗1號永久風道隧道管棚圖九深圳地鐵五號線西麗1號永久風道水平旋噴樁〔六〕管幕工法是管棚工法的一種特例