大管棚在穿越湿陷性黄土隧道塌方段的研究和应用

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1、大管棚在穿越湿陷性黄土隧道塌方段的研究和应用随着我国基础设施建设步伐的快速发展，隧道的施工方案及相关支护技术得到了更为广泛的发展和应用。由于在施工的过程中地质复杂多变，因此在修建的公路、铁路隧道过程中，不可避免的会发生隧道塌方的现象。特别是关于穿越湿陷性黄土隧道塌方段的研究和应用，已经越来越引起人们的重视。目前在国内，对于大管棚的施工技术在穿越隧道塌方段已经得到了广泛的发展和应用，但是就其设计、施工的合理性等方面还存在着诸多的不确定因素，本文将以老龙山隧道坍塌段的大管棚支护方案为例，对此问题进行更为深入的研究和探讨，以期在以后类似情况下能起到借鉴和启示作用。　　　　1　大

2、管棚技术概述　　　　在黄土隧道塌方段，可以应用大管棚技术来进行施工，解决隧道的穿越问题。大管棚技术就是沿开挖轮廓周线进行钻设与隧道轴线平行的钻孔，随后插入大直径(一般为中108mm)的钢管材料，同时还要向管内注浆固结管周边的围岩。其施工的目的就是在预定范围内形成棚架的支护体系。　　施工顺序通常是先施作好超前管棚，然后借助管棚的超前支护，以上半断面法的施工技术进行掘进。当上部开挖后，要进行拱部钢拱架和锚、X、喷等初期支护的安设。钢架的贺设方法有两种，一种是采用型钢拱架或格栅拱架，待完全作好拱部支护后，再开始开挖下部。在进行下部左右两侧的交错施工过程中，需要等一侧的钢架和初期

3、支护施作结束之后，才具备开挖另一侧的条件。老龙山隧道坍塌段采用大管棚法施工，取得了良好效果。根据大管棚施工实践的活动，对大管棚施工技术进行简要分析，并将部分经验进行了归纳性的总结，希望有助于此项技术的进一步推广和应用。　　　　2　老龙山隧道坍塌段施工工程及地质概况　　　　2.1老龙山隧道坍塌段工程概况　　2009年7月5日中午，老龙山隧道进口左线ZK54070～ZK54102段出现隧道坍塌的状况。坍塌段初期支护已经全部被压垮，隧道顶部相应的地表位置出现一个直径为25米左右深度约10米的沉陷状大坑。　　　　2.2地质概况　　老龙山隧道坍塌段围岩V级围岩，岩性为黄土(粉土)、

4、卵石、强风化灰岩、岩体极其破碎，围岩无自稳能力，易坍塌，黄土具有湿陷性。雨季或强降雨时洞内地下水出水状态为淋雨或涌流状出水。　　　　2.3坍塌的原因分析　　据观察发现，老龙山隧道围岩自稳能力差，开挖后情况不太理想，极易发生坍塌的现象另外，其掌子面难以稳定，掌子面前方沉降更是难以进行控制。同时由于经补勘测定老龙山隧道进口左线ZK54070～ZK54102段洞围岩为黄土，具有湿陷性，围岩无自稳能力，隧道一经开挖扰动后极易发生坍塌。　　　　3　确定大管棚方案　　为确保隧道的安全，迅速恢复施工生产，快速安全的通过坍塌隧道，设计采用大管棚进行支护。先设置工作室，再施作导向墙，工作室

5、里程D2K197993～D2K198000，长7.0m，开挖轮廓尺寸比标准断面加大70，采用格栅钢架喷钢纤维支护，导向墙为环形模注混凝土，厚70，长2.0m，作为管棚施工时固定钻机，控制钻孔方向和角度，注意减小钻孔误差；防止钻孔偏斜和作注浆的止浆墙。其中导向管的安装保证30的外插角，防止管棚进入到开挖范围以内。然后采用钻孔施工，之后安放钢管，先用高压风进行清孔，再把事先加工好的钢花管以焊接连接逐根顶入孔内，接头处加套管补强，从而达到保证管棚顺直的目的。相邻两根管棚接头位置错开距离不小于1.2m，而且每个断面上接头数量不大于总量的50％。　　最后，再进行压注水泥净浆，水灰比

6、0.5～0.6，压力1～2MPa。施工时按照从下到上的顺序对称进行，注意监控室内地坪及地表的高程变化。出于安全的角度来考虑，分2～3次进行调压注浆，先低压后高压。　　　　3.1具体的大管棚施工方案　　在老龙山隧道坍塌段先要进行临时性的洞外洞穴处理。首先在洞顶陷坑周围开挖截水沟的形式，将洞顶塌方洞穴进行临时性的防水处理。另外，还要在塌坍洞穴口采用彩条布或防水板进行覆盖且加以牢固固定，防止地表水和雨水下渗到洞穴中，进而导致隧道土体失稳，再次发生坍塌。　　在确保稳住塌方体的蔓延为首要条件之后，其次采用灰土分层进行地表陷穴回填，并分层夯实，在施工过程中要对地表、隧道洞内坍塌体及受

7、坍体影响范围内的初期支护加强监控量测，以便做到分析反馈可以及时进行施工的指导工作。　　具体施工步骤可分为以下几点：　　(1)采用坡度为1：1.5的沙袋码砌对塌方体表面进行反压回填，然后采用喷砼对表面进行封闭稳固，此举措可防止塌方继续扩大。　　(2)对ZK54050～ZK54070稳定段加强支护，材料选用120b工字钢拱架进行临时护拱支护，阻止洞内塌方继续蔓延。在进行开挖塌方体施工前，在拱部120度左右采用φ76长8米环向间距为35cm的大导管进行支护，同时采用φ42长4.5米间距为40cm的小导管对于边墙进行支护，大导管搭接长