摘要：隧道超前支護的方法有很多，其中超前管棚在軟弱圍巖隧道施工中能起到非常重要的作用。本文針對田德鐵路古留隧道出口段開挖過程中透過岩溶窪地時，在遭遇突泥突水及掌子面嚴重塌方情況下，採取管棚進行超前支護後，順利透過軟弱圍巖地段，保證了施工安全及工期要求。
關鍵詞：隧道；管棚；施工
1工程簡介
田東至德保鐵路谷留隧道，中心裏程爲DK50+308，隧道全長1632m。其中DK49+500～DK49+968.94段位於線路曲線上，其餘地段位於直線上。全隧Ⅱ級圍巖965m，佔59.1%，Ⅲ級圍巖415m，佔25.4%，Ⅳ級圍巖200m，Ⅴ級圍巖52m。Ⅱ、Ⅲ級圍巖採用全斷面開挖，Ⅳ級圍巖採用短臺階法開挖，Ⅴ級圍巖段爲充填溶洞地段，設計處理方案爲根據施工具體情況，採用大管棚透過或其它施工方案。該隧道位於中低山峯叢窪地區，地勢起伏較大，山峯間溶蝕窪地零星分佈，地形陡峻隧道進出口處植被稀疏，基岩裸露。隧道最大埋深167m，洞頂及兩側溶蝕窪地發育，在洞頂及兩側可見溶芽、溶隙等。地下水的補給來源主要受大氣降水，其徑流條件受地形、岩溶發育程度與岩溶管道類型的控制，DK50+500～DK50+700強富水段，隧道穿越封閉地區，暴雨後對隧道危害極大。隧道洞身底部分佈一條直徑爲3～5m的暗河，與線路在DK50+490位置呈40°的角度相交，暗河在線路位置走向爲N60°E。暗河進口在巴屯，高程約爲495m，出口在隴部，高程約爲488m。暗河在線路處頂板厚度約爲20m。隧道在施工過程中，出口段在開挖至DK50+795里程時，地質情況出現極破碎巖塊夾充填性軟質泥土，掌子面出現大塌方，無法正常掘進。根據業主設計、監理及施工單位現場辦公給出的處理方案爲：在該地段拱部採用φ89管棚進行超前支護，然後採用超短臺階開挖掘進，並結合型鋼鋼架加強初期支護。
2管棚施工技術
2.1管棚設計參數
對已開挖的DK50+795～DK50+810段回填至上半臺階作成大管棚工作臺。管棚設計全長40.0m，按單循環長22.0m施作一個管棚，共設2個循環，里程分別爲DK50+790～DK50+770、DK50+790～DK50+770，2循環間的搭接長度爲4.0m。管棚採用I16工字鋼鋼架配合固定，鋼架間距採用0.50m。管棚鋼管採用φ89mm熱軋無縫鋼管，壁厚5mm，每節長度分別爲3.0m、6.0m。管棚環向間距爲50cm。外插角0°42′00″。爲了加強超前支護效果，在管棚鋼管加工過程中，鑽出直徑爲15mm的注漿孔，注漿孔的距離爲25cm，各孔間呈三角形佈置，每一環鑽2個孔，在鋼管端部100cm之內不鑽孔，該段作爲注漿時的止漿段。在掌子面前端施作套拱，套拱採用鋼筋混凝土結構，在混凝土的套拱內埋設4榀I16型工字鋼架，工字鋼架與φ89×5mm管棚孔口套管焊成整體。
2.2測量定位
（1）根據線路中心線控制點座標，利用全站儀放出洞口裏程中心樁並抄出樁頂標高。
（2）利用洞口裏程中心樁，根據隧道設計圖給出的輪廓線與中心線的關係，利用全站儀放出隧道左、右洞室洞口處的隧道軸線中心樁，並抄出樁頂標高。
（3）根據隧道軸線中心樁，利用全站儀及水平儀根據隧道設計尺寸，放出管棚輪廓線，然後根據設計間距逐個定出管棚中心位置。
（4）放樣完畢後向監理工程師報驗，批覆才能後按定位樁施工；並在施工過程隨時檢查其中線水平偏位情況，發現問題及時調整。
2.3鑽孔及安放管棚
（1）爲了保證鋼管順利安放，鑽孔孔徑採用φ108mm。
（2）鑽孔過程中，由於圍巖破碎，易發生塌孔現象，因此，在鑽孔前必須採用優質粘土造漿，並根據孔內地質情況，採用合適的泥漿濃度。
（3）遇特殊情況，鑽孔泥漿也不足以保證鑽孔順利進行時，則採用管棚鋼棚跟進的方法，也就是將φ108mm鑽頭焊接在φ89mm的.鋼管上，用鋼管作爲鑽桿，鑽到設計深度後，不需將鑽頭及鋼管拔出，而將其直接作爲管棚使用。
（4）鑽孔接近至設計深度後，提前報監理工程師現現場做好檢驗準備工作，一到設計深度後，立即進行清孔檢驗。
（5）孔位檢驗後，應即進行管棚鋼管安放，其時間間隔儘量不超過20min，以保證孔內不塌方。
（6）爲了保證鋼管接長同一截面的接頭不大於50%，所有孔的第一節鋼管採用配管，從左至右，奇數孔首節鋼管長採用1.5m，偶數孔首節鋼管長採用3.0m。之後，各孔的鋼管均採用相同的3.0m（或6.0m）管。
（7）鋼管安放後，及時將施作止漿段。止漿段採用硬質橡膠圈箍套住長管棚，橡膠管箍外徑與鑽孔相同，隨長管棚一起打進孔內。鋼管橡膠圈加工見圖1。
2.4注漿施工
（1）漿液採用水泥砂漿按1：2的比例配製。注漿前先檢查管路和機械狀況，確認正常後做壓漿試壓。
（2）爲了保證管棚鋼管剛度，在注漿前，鋼管內需放入鋼筋骨架，骨架採用3根φ12mm的螺紋鋼組成。
（3）注漿採用注漿壓力及注漿量的雙控制指標。當注漿壓力達到3.0Mpa時，不管注入的漿量有多少，只需保持該壓力3min，便可停止注漿。或者，單孔注漿量達到5.0m3時，即使注漿表壓力沒有達到3.0Mpa，也立即停止注漿。
（4）注漿過程應有監理工程師在場，每注完一孔，及時封堵管孔，並由現場監理確認注漿量及注漿情況。
（5）爲了檢驗注漿效果，在注漿24h後，可採用超聲波進行檢測。對於有疑問的管孔注漿情況，可採用鑽孔取芯的方法進行驗證。
3結語
採用管棚進行超前支護後，古留隧道在開挖過程中沒有再遇到塌方現象發生。在進行兩環管棚共40m的管棚施工，加上開挖及支護的總時間，也沒有超過兩個月。保證了合同約定的工期目標，同時也保證了開挖過程的安全及質量要求。所以，在古留隧道的特殊地段採用管棚進行超前支護的施工方案，是正確的選擇，是完全切實可行的，在同類工程中具有一定的借鑑意義。
參考文獻：
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