摘要：文章通过对蒙文砚高速公路查尼皮隧道工程实例分析，针对利用管棚工法安全快速高效的通过F10断裂带进行了总结，对指导其他断层破碎带施工提供参考。
关键词：隧道；断层破碎带；管棚
1引言
管棚是隧道超前支护的一种特殊结构形式，是为了在软弱地层、塌方段、断层破碎带等特殊地质条件下提供预先增强地层承载力的技术手段，以确保开挖施工的安全。
2管棚关键技术要点
2.1管棚工作室
管棚工作室即为管棚施做的预留空间，需周密计算和设计，全面考虑钻孔外插角、管棚钻机选型、钻机高度、围岩沉降量、初支衬砌预留变形量和工人实操空间。查尼皮隧道管棚钻孔外插角为2°，结合其他因素及实际现场分析，管棚工作室预留空间布置及结构尺寸如图1。
图1 管棚工作室
2.2 预留核心土或洞碴反填
现场施工至F10断层之前30米处，开挖工法调整为三台阶七部开挖法，采用机械和弱爆破的方法进行掌子面开挖，接近断层发现拱顶开始破碎和掉块时，停止掌子面开挖，预留核心土或采用洞碴反填的方法，防止掌子面进一步风化，确保稳定。
2.3导向墙及导向管的制作安装
导向墙可现场浇筑或场外预制，一般采用I20工字钢2-3榀，间距设置为30cm，纵向等距30cm布设φ22螺纹钢并焊接，浇筑或现场喷射C30混凝土，保护层厚度≥20cm。为了方便施工操作和更好的控制钻孔外插角，可在导向墙I20工字钢内侧或外侧环向设置导向管（焊接钢板并开孔），以便固定钻头和管棚。导向管为φ130钢管，长50-80cm，角度一般为6-8°并与钢架腹板焊接，若采用现场制作，需平整场地，内外铺挂钢筋网片，纵向用φ22螺纹钢筋等间距分布并与之焊接，棚架结构径向打设锁脚锚杆和环向小导管并注浆，锚杆环向等距布设，间距0.8m，长度3-4米。
2.4钻孔准确度控制
钻孔是管棚施工的关键工序,成孔的准确度和质量直接决定管棚施工的成败。钻孔采用专业的管棚钻机，施工采用跟管法，施工顺序从下到上，由两边向中间依次进行；通过预留核心土或洞碴固结平台，固定钻机的角度和高度，角度调节采用全站仪定位，用测斜仪检测钻杆斜率。确保钻头正确插入导向管。钻机动力采用高压风站的供风，开空时需低速低压，待成孔1m后，适当加压，以免引起塌孔。发现塌孔应立即停止钻进，用注浆或喷射混凝土修复固结塌孔位置，待强度满足要求后再行钻孔，孔径及孔长略大于设计要求。
2.5清孔、验孔
每个钻孔完成后需及时进行清孔，利用高压风和水清出孔内浮渣，防止堵孔；用直尺检测孔径和孔深，用测斜仪量测外插角度，验收合格后需采用特制的无纺布塞及时将成孔塞住，确保成孔的安全。
2.6管棚制作及安装
在监理工程师的旁站下，进行管棚的制作和安装，管棚采用φ108的无缝钢管，长度9米，钢管在同一截面内接头数量≤50%，相邻布置可采用6m+3m和3m+6m。钢管之间采用无缝焊接或特制的丝扣连接。
制作完成后运至掌子面施工平台进行安装，浅孔采用人工推进，深孔阻力大时，采用钻头慢慢顶进。导向管基本可以锁定管棚的角度和斜率，可用测斜仪配合过程检查并及时纠偏。管棚到达设计位置并通过验收后，由专人用特制的锚固螺栓封闭，钢管与孔壁间空隙用锚固剂填缝。
3注浆是棚架结构安全的保障
3.1浆液配置
水泥浆采用拌和站拌制，罐车运抵现场，采用p.o42.5水泥，可添加速凝剂，水灰比为1:1 ，每方用量参数设置为：750kg水泥：750kg水：4.5kg速凝剂（速凝剂根据实际凝固效果机动调节用量）。
3.2注浆及合格检验标准
现场采用KYB-70/80SK双液注浆机进行管棚注浆施工，采用标准功率控制注浆速率70L/min，施工前对安装好的管棚进行编号，由专人记录并控制注浆顺序，一般采用奇偶间隔注浆，由下到上、由左到右的顺序进行控制。注浆压力初压一般0.5～1.0MPa，终压达到2.0MPa并持续稳定恒压10min为合格标准。注浆结束后用特制的锚固螺栓进行封闭，快速增加管棚的整体强度和刚度，经统计第一环管棚注浆量为141m3。
表1 时间—位移曲线
4监控量测检测棚架结构效果
4.1现场测点埋设及测量方法
在拱顶和拱腰布设不少于三个控制点，拱顶控制点用于拱顶下沉量观测，需在埋点12小时内采集初始值，常用普通水准仪配合钢卷尺，也可采用全站仪坐标法进行拱顶下沉量观测，此时要用后方高程交汇方法求解测站高程，避免仪器高量测误差。拱腰两个控制点用于收敛变形的观测，用全站仪或收敛仪进行量测。
4.2数据处理及分析
利用计算机及配套软件，根据监控量测数据绘制时间—位移曲线（实线为净空收敛位移曲线，虚线为拱顶沉降曲线）。
利用回归计算对净空收敛和拱顶沉降进行求导，求得位移一时间曲线变形速率，该速率若为梯减，并趋于零，说明棚架结构稳定，最终沉降和收敛不会侵限。
总结
F10断层破碎带设计提示50米，实际揭示24米，打设管棚三环，每环搭接3.5米。施工天数45天，未造成任何人员伤亡和设备损坏，安全快速的通过了该断层破碎带，在管棚施做过程中，坚持完成一环管棚施工立即进行初期支护并封闭成环，掌子面、拱顶及边墙围岩裂隙充满水泥浆，固结效果良好，沉降变形可控不侵限，棚架结构稳定。管棚技术在蒙文砚高速公路查尼皮隧道断层破碎带处理施工中的成功应用证明了该工法处理断层破碎带较其他工法节省约一半时间，且更为安全和高效。
参考文献
[1]云南省交通规划设计研究院蒙文砚高速公路查尼皮隧道设计图.[E].2016.
[2]交通部.《公路工程技术标准》(JTG BOl-2014).
论文作者:赵昆伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/22
标签：拱顶论文; 断层论文; 钻孔论文; 注浆论文; 棚架论文; 导向论文; 钻机论文; 《防护工程》2019年第1期论文;