1、管棚在隧道岩溶地层的应用【摘要】：介绍了观音岭隧道采用管棚超前技术，结合帷幕注浆技术固结岩溶地质区段，注浆固结完成后再开挖掘进，使隧道安全贯通的方案。总结了成功经验和体会，便于同类地质工程借鉴。 【关键词】：隧道、岩溶、管棚、注浆 中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号： 一、工程概况 观音岭隧道位于蓝山县岭脚村境内，平面呈曲线形展布，隧道永洲端与舜水河大桥相连，省界端与万年桥段路基连接。观音岭隧道左线长3133m,右线长 3103m,左右线平均长 3118m，属特长隧道。 隧址区属中低山地貌，地形起伏较大。隧道范围内中线高程为328.0668.5m,最大高差约 340.5m,山体自然坡
2、度为 2045，山坡处于基本稳定状态。隧址区出露的地层主要有第四系坡积（Qpd1）亚粘土、碎石、块石及泥盆系中统棋子桥组（D2p）砂岩、泥灰岩，泥盆系中统跳马涧组（D2t）砂岩及寒武系上统（3）砂岩、板岩。隧址位于蓝山向斜之西翼，向斜轴向近乎南北向，出露的岩层主要有寒武系上统砂岩夹板岩和泥盆系中统跳马涧组砂岩、泥盆系中统棋子桥组灰岩、炭质灰岩和泥灰岩。 观音岭隧道左线进口端上台阶掌子面掘进至 ZK129+935，出口端上台阶掌子面到 ZK129+951.5，剩余 16.5m 未贯通。此段岩溶构造极其发育，隧道前方和顶部通过超前地质预报和超前钻孔探明溶腔填充物为粘土和流沙并夹杂部分块石，赋水丰富
3、，隧道埋深约 45m，为残积层无自稳能力，隧道贯通的难度和安全风险突增。 二、施工方案 管棚支护是隧洞通过软弱破碎岩体、流塑状粘土、岩溶充填流泥、流沙等不良地段开挖时的超前支护。为避免该段诱发大规模坍方，确保隧道顺利贯通采用管棚安全通过：因溶腔主要位于隧道洞顶 100范围处，先采用 89*6mm 钢管进行隧顶帷幕注浆，注浆完成后再采用 108*6mm管棚通过施工。具体如下： 1、施作帷幕注浆：考虑打孔、下管难度，分别从进出口两端掌子面进行帷幕注浆，帷幕注浆方案如下：a、ZK129+915ZK129+971.5 段地表埋设监控点，每日进行地表沉降为位移监测；b、帷幕注浆采用 89*6mm钢花管，
4、呈放射状布置。在拱部外周边 4m 范围形成加固圈，钢管环距1m（布置见示意图） 。注浆管 1#孔完成再打 2#孔，每打好一孔后下管并完成注浆，不得打多孔后再注浆；c、帷幕注浆范围为拱部 150范围。d、帷幕注浆浆液采用水灰比 1:1-1:1.5 水泥浆，要求注浆压力 2MPa。 帷幕注浆完成后，亦从两端掌子面施作洞内管棚，管棚方案如下：a、 管棚采用 108*6mm 钢花管，因考虑到管棚在土石夹杂区段成孔困难，极易塌孔，采用管棚在隧道掌子面两端对打各长 12m，搭接长度不小于 4m。b、管棚钢管环向间距 30cm，拱部 120范围布设；c、管棚的导向墙施工：设 I20a 工字钢 3 榀，布设
5、135*6mm 导向管，导向墙现场用C25 喷射混凝土，导向墙长 2m 厚 50cm。 三、管棚施工工艺 该管棚施工的顺序为：导向墙导向管制作施工测量布点孔位钻机就位调整钻孔后顶入无缝钢花管清孔在钢管内安放钢筋笼 压力注入水泥浆。 管棚施工工艺要求：a、机械设备：钻机采用地质钻机 XY28300电动钻机，注浆机采用 BW250/50 型注浆泵。b、应先对钻机进行定位，调整好钻杆的角度和方向，按导向管引导方向开钻，测量员随时检查，保证管棚孔洞的角度和方向, 外插角为 1， 管棚钢管偏离设计位置不得大于 20cm；c、对钻孔依次编号，奇数钻孔先开钻，禁止依次逐个钻孔，钻孔完成后用高压风及时清孔，送
6、入 108 钢管，待奇数钢管安装完成后再对偶数钻孔进行开钻；d、108 钢管上按梅花形间距 10cm钻 68mm 小空，压注水泥浆，注浆初压为 0.51MPa；终压22.5Mpa；由于管棚段通过为岩溶区段，在对管棚注浆时应边送管边注浆，安装好 1 根管棚后注浆完成后再进行其它管棚的钻孔施工。 四、施工质量保证措、施安全措施 质量措施：a、管棚允许偏差：钻孔的外插角误差为1%；b、管棚的钢管连接丝扣长度不小于 150；c、棚不得侵入开挖线以内。相临的钢管不得相撞；d、管注浆质量：单孔注浆的最终压力应不小于 2Mpa。 安全措施：a、每日整理地表监控点量测资料，及时将数据整理汇总给现场技术负责人；
7、b、管棚钻孔过程中记录施工资料，并记录钻孔时地质资料及时整理，为安全施工提拱依据；c、在钻孔作业中，要采取措施防止突泥突水，如有发生应立即停钻、通过增加辅助孔注浆后再继续钻孔； d、掌握和控制好开孔与正常钻进的速度，防止钻杆断损，钻孔中发生卡钻、掉钻、孔斜、坍孔等故障，要积极采取对策，尽快组织处理，抢修、防止人身事故，防止废孔与损伤钻机; e、所有从事钻孔注浆作业人员必须听从管棚队长统一指挥,队长有权处理钻孔现场发生的紧急事宜，直至停钻和撤离施工人员。 结束语：隧道在石灰岩形成的溶蚀区段中通过，极易发生塌方、突泥、突水，该方案通过拱顶帷幕注浆和管棚安全通过了溶腔。根据现场验证情况，该特殊地段采用两种钢管采用不同角度注浆，浆液渗透填充密实，溶腔原流沙和突泥固结后较稳定，安全性较好。但洞内施工管棚受隧道空间影响，局部钢管打设角度误差较大，在施工管棚前应提前扩大调整隧道净空保证钻孔角度。 参考文献：1、2009-04-23 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范主编单位：中国水利水电基础工程 2、JTJ 042-94公路隧道施工技术规范 人民交通出版社出版 3、TLEJGF-93-27 岩溶隧道管棚支护工法人民交通出版社
