富水砂土復(fù)合地層超大斷面隧道短管棚超前支護快速施工技術(shù)

宋振軍

（中鐵十二局集團有限公司寶蘭客專項目部 甘肅天水 741020）

1 工程概況

某隧道隧道設(shè)計為單洞雙線隧道，線間距5m，開挖斷面積為152～168.4m2，隧道址區(qū)黃土臺塬地貌，沖溝發(fā)育，地形起伏較大。山體綿延起伏，大部分被黃土覆蓋，溝谷深切較大，多呈“U”及“V”字型。

隧道洞身通過地層為多種土體并存的復(fù)合地層，為第三系粉質(zhì)黏土、粉細砂、砂類土、圓礫類土以及半膠結(jié)狀砂層隨機復(fù)合地層，軟硬不均，層間結(jié)合極差，巖性變化極其復(fù)雜，循環(huán)間圍巖出入較大，砂層與土層結(jié)合處滲水量較大，呈面狀流出，局部呈股狀，經(jīng)現(xiàn)場測定涌水量為100～750L/min-10m。由于受地下水影響，圍巖軟化，蠕變性增強，易出現(xiàn)突水涌泥、流砂涌砂，施工安全風(fēng)險極大。

2 富水砂土復(fù)合地層短管棚超前支護施工方法

2.1 施工工藝流程

隧道短管棚施工工藝流程圖見圖1。

2.2 施工控制要點

2.2.1 管棚工作室施作

（1）通過測量放樣精確定位鋼架，使用7500鋼架按7500mm半徑定位第1、2榀鋼架。

（2）通過測量放樣精確定位鋼架，使用7500鋼架按7550mm半徑定位第3榀鋼架。

（3）通過測量放樣精確定位鋼架，使用7500鋼架按7600mm半徑定位第4榀鋼架。

圖1 隧道短管棚施工工藝流程圖

（4）通過測量放樣精確定位鋼架，使用7500鋼架按7650mm半徑定位第5榀鋼架。

（5）通過測量放樣精確定位鋼架，使用7700鋼架按7700mm半徑定位第6榀鋼架。

（6）通過測量放樣精確定位鋼架，使用7700鋼架按7750mm半徑定位第7榀鋼架。

（7）通過測量放樣精確定位鋼架，使用7700鋼架按7850mm半徑定位第8榀鋼架。

（8）通過測量放樣精確定位鋼架，使用8000鋼架按8000mm半徑定位第9、10榀鋼架。

（9）通過測量放樣精確定位鋼架，使用7500鋼架按7500mm半徑定位套拱鋼架。

2.2.2 拱頂放樣

按照設(shè)計要求現(xiàn)場進行測量放樣，精確定位出隧道拱頂中線及隧道中線左右偏距2.5m與中線平行的2根線，如圖2。

圖2 隧道拱頂放樣示意圖

2.2.3 管棚采用間隔鉆孔注漿施工技術(shù)

管棚采用間隔鉆孔注漿

（1）第一步首先施做奇數(shù)編號管棚：

①采用挖機在隧道上臺階施做一個長度不小于4m，寬度根據(jù)上臺階寬度而定，高度3.5～3.8m的工作平臺，與下臺階呈30°左右的下坡，便于管棚機上下。管棚設(shè)計間距30cm，每環(huán)共計62根，對鉆孔位置進行編號，首先施做奇數(shù)編號管棚，成孔一根裝管一根，管棚全部完成后再集中進行注漿，對松軟地層預(yù)注漿加固，解決了管棚間注漿串孔問題。

②第二步施做偶數(shù)編號管棚：

奇數(shù)編號管棚注漿完成后，已對地層進行了預(yù)注漿加固改良，開始施做偶數(shù)編號管棚，管棚成孔良好，通過偶數(shù)管棚的注漿，對該地層注漿效果好。

（2）隔孔高壓注漿技術(shù)

①管棚注漿前，首先對已施工完成的初期支護背后進行注漿回填，防止管棚注漿時漿液從后方初期支護不密實位置流出，控制管棚注漿漿液的流動方向為掌子面前方。

②管棚施工對松軟地層擾動大，隔孔注漿不會由于串孔造成相鄰管棚注不進去漿液的問題，從而確保了每根管棚的注漿效果。

③高壓注漿壓力為30～40MPa，由于地層富水，漿液采用1：1水泥漿和雙液漿，注意水泥漿和雙液漿的使用順序，按兩種工況設(shè)計，以達到設(shè)計地層加固范圍和堵水為目標(biāo)，不得出現(xiàn)雙液漿堵水迅速凝固而達不到一定的擴散半徑。

④高壓注漿全部完畢后，需要3～5h漿液凝固時間，3～5h之后方可進行下道施工。

（3）掌子面兩次封閉方法

在施作管棚前，首先對掌子面進行網(wǎng)噴封閉處理，以確保核心土及掌子面砂層穩(wěn)定，并且避免打設(shè)管棚時對圍巖的擾動而出現(xiàn)大面積砂層滑落。掛設(shè)φ8網(wǎng)片，搭接長度為1～2個網(wǎng)格，噴射厚度為10cm的C25混凝土。

管棚完成后，注漿前再次封閉掌子面，確保注漿效果。由于打設(shè)管棚過程中，對掌子面圍巖進行擾動，導(dǎo)致掌子面部分噴射的混凝土?xí)撀洌虼诵枰傧蛘谱用婢鶆驀娚銫25混凝土，噴射厚度為5～10cm，保證掌子面為封閉狀態(tài)，同時也防止高壓注漿時漿液外流。

3 結(jié)束語

隧道在富水砂土復(fù)合地層采用6m短管棚，兩臺履帶式全氣動鉆機同時作業(yè)，施工效率及精度高，施工一環(huán)62根，30個小時即可完成鉆孔、注漿作業(yè)，達到了快速施工目標(biāo)；通過研究間隔鉆孔注漿施工方法，取得了良好的注漿效果；成功解決了前期施工中存在的漏沙漏水嚴(yán)重等問題，節(jié)約了超挖回填混凝土的使用量，減少了對塌方、變形的處理，節(jié)約了施工成本，同時也加快了施工速度，富水砂土復(fù)合地層Ⅵ級圍巖平均月進尺28～30m，并創(chuàng)造了大西客專Ⅵ級圍巖月進尺42m的紀(jì)錄。

[1]鐵建設(shè)（2005）160號，客運專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]李向國.高速鐵路技術(shù)[M].北京：國鐵道出版社，2005.