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摘要：在高速公路的隧道工程施工阶段，经常需要通过软弱围岩地带，尤其是层状围岩、断层带、富水地带，故如何安全快速的通过一些不良地质地段是隧道施工需要研究的一种技术之一。本文就结合实际案例工程，对高速公路隧道工程软弱围岩段采用超前钢管预加固（管棚）的施工技术进行分析。
关键词:高速公路；软弱围岩；隧道施工
1 工程概况分析
玉溪二号隧道位于福建省尤溪县中仙乡玉溪村，属于越岭隧道，最大埋深173m，左右线间距约35m～52m，按照分离式隧道设计，玉溪二号隧道右线起止里程：K150+488～K152+795全长2307m；玉溪二号隧道左线起止里程：Z2K150+485～Z2K152+740全长2255m；玉溪二号隧道洞身需穿越8条断层破碎带，其中2条为富水煤系地层破碎带，3条为软弱围岩富水破碎带，3条为断层破碎带。破碎带及其影响范围内围岩软弱破碎、松散、饱水，全隧围岩均较为破碎，尤其是玉溪二号隧道左洞围岩由原设计Ⅲ级围岩在实际施工过程中大量变更成Ⅴ级围岩，开挖过程中存在大量突泥涌水现象及初期支护完成后存在变形较大情况，施工难度较大。
2玉溪二号隧道软弱围岩施工方案
软弱围岩施工应严格遵守“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、紧封闭、 二衬紧跟”的方针，根据工程现场的实际情况结合以往施工经验总结确定，洞口浅埋偏压地段采用洞口管棚进洞的施工方案，富水煤系地层及富水破碎带采用洞身管棚超前双液浆注浆堵水+边墙泄水孔的施工方案；断层破碎带采用洞身管棚单液浆超前注浆的施工方案。
3 超前钢管预加固的施工技术分析
3.1 工艺原理
管棚施工主要涉及在软弱地层或破碎岩层中钻探和施做钢管，并使用注浆工具向管内部注入一定的压力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆并且浆料有一定的胶凝时间，浆料在管道周围扩散，并且通过水泥胶结，管棚周围的柔软松散的岩体得到巩固。促进土层和岩层力学性能的改善，发挥先进支撑作用。
水泥—水玻璃双液浆不仅具备水泥浆的特点，而且还兼有某些化学浆液的特点，如浆液胶凝时间可在几秒至几十分钟之间准确控制。这是水泥单液浆不具备的特点，在富水破碎带施工过程中作用较大，利用管棚进行掌子面前方注浆隔水，能有效减少掌子面开挖过程中的出水量，同时在施工完成的边墙初支上打设泄水孔引排地下水，能极大的减少初支压力，减少初支变形。
3.2 管棚设计参数
洞口管棚主要由Φ108×6mm热轧无缝钢管、钢花管制成，钢花管与钢管交错布置，用每节长4~6m的热轧无缝钢管以丝扣连接而成，钢管及钢花管同一截面的接头数不超过管数的50％，相邻钢管接头至少需错开1m，钢管环向间距40cm，钢花管上钻设注浆孔，梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段1.1m。
洞身管棚主要由Φ76×5mm热轧无缝钢管制成，管棚长度根据现场地层选用，两环之间及与下一类型超前支护搭接长度不小于3m，根据需要管棚间可跳打超前小导管。
3.3 施工步骤
首先，在洞口设置导向墙或者在隧道内设置管棚工作洞室，能使管棚施工的质量显著提高。（1）钻孔，首先对导向墙（工作洞室）进行编号，单号为钢花管，双号为钢管，钢花管与钢管交错布置，施工时先打设钢花管与注浆，然后打设钢管，以便检查钢花管的注浆质量。采用地质钻机Ф125钻头钻孔，禁止使用钻孔液，以防施工用水对粘土层的软化。为方便钻机施工，明洞拱部土质开挖（掌子面）采用环形开挖，拱部核心土高度留至开挖外轮廓线下1.0m。将核心土作为钻机平台，从拱顶向两侧顺序钻孔，两台钻机同时作业，随着孔位高度的降低，降低核心土平台高度。（2）Φ108（Φ76）钢管安装，将加工好的Φ108（Φ76）钢管，采用人工结合钻机顶进的方法安装。钢花管除尾端1.1m以外，剩余部分管壁上钻15㎜压浆孔，孔间距11.3cm，呈梅花形布置，安装时第一节加工成尖锥形，钢管节段间用Φ114（Φ83）钢管以丝扣方式连接，钢管加工成3m和6m长的两种规格，钢管接头要错开，保证隧道同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少错开1米。（3）掌子面封闭及孔口止浆，管棚施工前先封闭掌子面，用20㎝C25喷射混凝土做封闭层，管棚钢管安装后，以速凝砂浆堵塞孔口段孔壁与钢管之间的空隙，再对因钻孔破坏的封面层进行混凝土补喷。（4）管棚注浆，φ108（Φ76）钢管安装到位后，安装注浆管和排气阀，钢管导向管间隙用速凝水泥或其他堵塞严密，以防注浆冒出。水泥浆重量比1:1（双液浆重量比1:1:1.5）。浆液注浆机灌注，注浆时当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，继续注浆，直至达到设计注浆压力为止（注浆压力0.5-1.0Mpa，必要时可加大到2Mpa），持续15分钟后停止注浆。
4、质量控制
（1）管棚施工前的工作面封闭，不仅可稳定工作面，也是止浆层，喷射混凝土厚度应满足要求。（2）孔内注浆施工难度较大，应选择责任心强、经验丰富的专人负责施作。（3）管棚施工精度要求极高，孔位应测量放样标注，其允许误差小于1.0㎝；就位后的钻机应以钻杆前后端的坐标测定，前后端三维坐标点测定误差小于0.5㎝。（4）孔内钻孔的精度因钻具自重及地层阻力，不可避免地产生钻孔下沉或偏斜。施工中除预留钻孔下沉高度外，钻孔中还应根据地层变化情况进行钻进速度和旋转速度的调整，以减少钻孔误差，成孔后的钻孔应及时进行质量检查，不合格者应套钻清孔。
结束语：
总之，玉溪2#隧道软弱围岩段主要是采用了超前管棚注浆施工，根据现场施工情况，有效说明对隧道软弱破碎围岩地段和浅埋地段采用长、大管棚施工技术，可以实现对其超前支护施工的作用，提升安全力度，提高隧道工程长期稳定性，有着显著的社会经济效益。
参考文献:
[1]刘继南：《浅埋隧道软弱围岩段施工控制技术研究》，《中国水运（下半月）》， 2011年08期 ；?
[2]郭健卿.软岩控制理论与应用[M].冶金工业出版社，2011；?
论文作者:翟志鸿
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/19
标签：围岩论文; 钢管论文; 隧道论文; 钻孔论文; 玉溪论文; 钢花论文; 注浆论文; 《防护工程》2019年10期论文;