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高速公路隧道管棚支护施工工艺

2019/08/08 阅读:

摘要:以某隧道为例,首先介绍了该隧道的工程概况,然后对该高速公路隧道超前管棚支护施工工艺进行研究。从管棚技术的结构、施工工艺等方面进行分析。最后提出了相关施工工艺的注意事项,从而保证隧道工程的完成质量。

关键词:隧道工程;超前管棚技术;施工工艺;注意事项

引言

随着建筑行业的不断发展,技术水平的不断上升,为了能够更加高质量地完成隧道的建设,超前管棚技术被越来越广泛地应用到了工程的建设当中。超前管棚技术能够对需要开挖的地面进行预加固,让地面能够更加稳定,让地表能够达到开工标准[1]。超前管棚技术能够有效地改善现场坍塌等情况。经过近些年的不断实践与应用,超前管棚技术也越来越成熟和完善,对工程施工安全与工作效率都起着积极的影响作用。

1工程概况

某隧道是分离式双向六道高速公路隧道,段内桩号为:左幅隧道位于ZK94+940—ZK95+670段,长730m;右幅隧道位于YK94+940—YK95+690段,长750m,隧道洞口采用端墙式洞门。本隧道地质情况主要为白云岩及灰岩,本段主要为Ⅳ类及Ⅴ类围岩。围岩级别表如表1所示。

1.1地质状况

该地段的堆积体情况如下:其地理位置处于隧道出口的位置,整个长度为184m,宽度为134m。其形成原因是白云质灰岩、泥质白云岩等的坍塌。每块石头的直径大约在0.4~2m之间,最大石块的直径约为8m,其表面的结构较为松软,整体结构下半部分较为密实,状况稳定,但是开展施工后可能会造成堆积体的不稳定,因此要事先做好支撑工作并采取注浆等手段进行稳固。其隧道出口顶部ZK95+554(YK95+600)位于陡崖上,约2000m³,状况较为稳定,但是部分岩体可能会受施工爆破等因素的影响产生崩塌现象,因此要做好加固与清除工作。

1.2施工地形

整个隧道的建设会贯穿整个山体,隧道工程位于贵州的高原中地段,是开阳县禾丰乡的管辖地之一,隧道进出口无公路通过,交通条件不是非常良好。同时山体的坡上生长了大量的灌木,进出口均位于陡坡上。隧道区域海拔差较高。

1.3水文地质

①由于施工地的地表水不发育,因此在进行施工时可能会发生涌水现象;②施工地的地下水的类型较为复杂,为第四系松散孔隙水、基岩裂隙水等几种构成,每种类型地表水的水量以及储存地都不大相同,因此要注意在强降雨天气时地下水及地表水的排泄工作。

2超前管棚施工支护施工

2.1管棚参数

①规格:108mm×6mm热轧无缝钢管。②间距:环向间距40cm。③钻孔角度:外插角度3°。④长度:40m(含超前小导管长度)。⑤钢筋笼规格:接头用长15cm的丝扣直接对口连接。钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm,沿隧道纵向同一横断面内部接头数不大于50%,相邻钢管接头数至少需错开1.0m。⑥注浆材料:42.5普通硅酸盐水泥、经过检验合格的水。⑦注浆压力:注浆初始压力为0.5~0.6MPa,终止压力为0.7~1.0MPa,持压15min后停止注浆。

3超前管棚施工工艺与注意事项

3.1准备工作

在施工开始之前,项目负责人要组织相关技术人员与管理人员,审核工程设计图纸,在发现问题时,及时将问题报给负责人[2]。充分了解施工设计图,再根据施工设计图等工程资料和现场环境进行勘察。施工现场的布置,要结合现场的实际情况,充分考虑到施工现场的地貌、地质、水文地质情况。充分掌握施工现场周围环境实际情况之后,制定超前管棚施工方案,然后由现场监理工程师进行审批。以调查出的施工现场数据与设计材料为基础,对超前管棚施工工程的工程量、工期、使用的施工设备与施工人员数量进行确定,然后进行现场施工组织[3]。

3.2边仰坡防护

在进行整个隧道超前管棚施工的过程当中,一旦发现边坡不稳定,要及时对边坡进行防护处理,然后再次进行超前管棚施工工作。①隧道边仰坡边开挖防护工程,要避免大挖大刷。在开挖达到套拱的拱顶标高时,预留出套拱的位置并将套拱的施工工作面一起开挖出来。②及时施工明洞边坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土封闭坡面。要对边坡渗水现象及时处理,将渗水排到坡面外,加强对坡面的防护。③按照设计标高,对套拱拱脚基底进行平整工作。如果套拱拱脚基底的土质过于软弱,就要对该区域的承载能力进行检测。一旦发现基底的承载能力不能够满足相关标准,可以选择浆切片石对其进行加固工作并保证其厚度不能低于50cm。

3.3套拱施工

①洞口施作C25钢筋混凝土套拱作为长管棚的导向墙,套拱在初支内轮廓线外施作,套拱内I22b型钢拱架与管棚孔口管焊成整体,孔口管处用连接钢筋连接。②孔口管作为管棚的导向管,管棚的质量会受到孔口管安置的平面位置、倾角、外插角的准确度的影响。在导拱圆环内按设计间距布置管棚孔位,按设计角度预埋孔口导向管(导向管采用φ127钢管,壁厚4mm,长2.0m),复核导向管的角度。孔口管应牢固焊接在钢筋拱架上,防止浇筑混凝土时产生位移。

3.4钻机定位与钻孔

3.4.1钻机定位①钻机定位:钻机平台可用枕木搭设,搭设平台应一次性搭好,钻孔由两台钻机由高位向低孔位对称进行,可缩短移动钻机与搭设平台的时间,便于钻机定位。②平台支撑要着实地,连接要牢固、稳定。为防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量,钻孔平台直接支撑在仰拱上。③钻机要求与已设定好的孔口管方向平行,必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。④移动钻机至钻孔部位,调整钻机高度,将钻具放入导向管中,使导向管、钻机固定钻杆的转轴和钻杆在一条直线上,用仪器量测这一直线的角度。

3.4.2钻孔为了能够更方便地安装钢管,用钻头直径为Φ120mm的钻头。钻孔顺序由高向低。钻进时如果发生坍孔、卡钻,此时要进行补浆,再进行钻孔工作。在整个钻孔过程中,要留意钻杆角度的变化,让钻机不会发生移位现象。要对钻进过程的原始数据进行记录,及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。

3.5钢管安装

棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺,即先钻大于棚管直径的引导孔(Φ120mm),然后利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。在进行棚管安装时,要保证工作快速完成,从而让钢管能够稳定地送到孔底。

3.6注浆

浆液使用拌和机制作,注浆泵注入管棚钢管内。注浆顺序从下至上,注浆初始压力为0.5~0.6MPa,终止压力为0.7~1.0MPa;持压15min后停止注浆。注浆时保证每个相邻孔眼被间隔开,且不能持续注浆,以免达不到想要的固结效果。如果注浆量超标,未达到压力要求,要对浆液浓度进行调整,再继续完成注浆,直至注浆质量达标为止。注浆结束后要及时对管内浆液进行清除,然后用30号水泥砂浆进行填充,从而实现增强管棚刚度和强度的目的。

4结语

综上所述,隧道洞口大多都建设在地质较为软弱的围岩地质上。因此为了让工程能够更好地完成,在开工之前一定要对施工地段进行处理。超前管棚技术能够有效地解决地质软弱的问题,其不仅能够使周围的土体结构更加坚固,还能够起到一定的支撑作用,为地下工程的施工起到了保护作用。在使用超前管棚技术的同时,要注重施工的质量控制,从而让隧道工程能够更安全、更高效。

参考文献:

[1]郝劲鑫.隧道超前管棚施工技术探讨[J].山西建筑,2018(1):150-152.

[2]陈德才.公路隧道中管棚支护施工技术探讨[J].中国战略新兴产业,2018(28):207-208.

[3]许达.高速公路隧道塌方超前管棚处治应用研究[J].工程建设与设计,2018(21):124-125.

作者:牛欣欣 单位:石家庄市公路桥梁建设集团五处

高速公路隧道管棚支护施工工艺

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