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发布时间:赵立财
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摘要:本文以厦漳公路(厦门段)东孚隧道下穿厦深铁路牵出线为例,介绍了长大管棚施工工法在粉质黏土土层,土体自稳性能差,浅埋隧道下穿公路隧道施工开挖过程中的应用,有效防止了塌方、涌泥事故的发生,没有对铁路运输产生不良影响,安全、顺利地下穿了既有厦深铁路牵出线,具有显著的经济效益和社会效益。

关键词:粉质黏土;隧道;下穿;铁路;大管棚

1 前言

在我国东南沿海地区地下水位较高,第四系地层以粉质黏土、粉土为主,渗透系数较小,易液化。在这种特殊地层进行开挖时,小导管法、锚杆法等很难保证工程施工安全及质量。因此,急需采取一种长超前、安全可靠的支护措施。而长管棚支护技术作为一种新的支护手段,对大跨度、超浅埋,工程地质条件复杂的工程都有很好的支护效果。但是,饱和淤泥质土、粉土地层含水无法成孔,管棚施工必须采取适合该地层特殊技术措施和施工工艺。

厦漳公路(厦门段)东孚隧道为浅埋暗挖单洞隧道,位于上述地层,由道路和隧道两部分组成。下穿既有厦深铁路牵出线,暗挖段隧道最小覆土厚度仅有2.6m。暗挖隧道全部采用长大管棚超前支护与注浆加固。

针对工程的重点和难点,我们开展了相应的科研攻关,研发了特殊的钻具,在工程实践中开发应用了适合该地层特殊跟管施工工艺,保证了整个工程安全顺利建成,在此基础上总结出本工法。

2 工法特点

采用本工法进行施工的特点有以下四点

2.1超前支护长:长管棚支护可跨越松弛区,伸入原状土部位,使地层不至沉陷或流塌,稳妥可靠,能保证施工安全。

2.2开挖段增长,可减少超前支护施工施作次数,缩短施工时间。

2.3大管棚直径大,,管壁厚,刚度较高,受力均匀,支护效果可靠。

2.4技术新颖、难度大。

3 使用范围

本工法适用于埋深浅、覆盖薄、跨度大、结构受力复杂的饱和粉土及粉细砂地层中的各类工程进行开挖支护和地层加固的长大管棚施工。

4 工艺原理

在地下洞室掌子面后部,以一定的间隔钻设一排或两排水平的环向钻孔,然后布设长大管棚,对地层进行注浆加固。通过钻孔,下设钢管,注浆等一系列工序施作,使钢管超越前方地层松弛区后,远远伸入到未受到施工影响的部位,保障开挖时掌子面和周围土体的稳定,起到骨架、格栅作用。通过注浆使浆液从钢花管孔眼中压出,以一定的压力注入到钢管周围松散、软弱的地层中,从而形成复合稳定的固结体,使周围地层的力学性质得到改变,产生由钢管和注浆加固体在开挖体上方及周围形成的“棚式”防护结构。若需加固的地层较长,则随着向前掘进,每隔一定距离重复上述作业。

5 工艺流程及操作要点

5.1 管棚施工工艺流程(管棚施工工艺流程如图1所示)

5.2 操作要点

5.2.1套拱施工

套拱为包裹管棚后端的一层混凝土或钢筋混凝土,起保护前方地层、便于开钻作业、精确定位管棚和增强管棚口部结合强度的作用。套拱一般厚0.3m~0.5m,长1.5~2.5 m,混凝土标号多为C20,前端和底部均嵌入地层。施工时,在每根管棚位置预埋一节内径比管棚外径略大的钢管(导向管),以精确定位每根管棚的口部位置。当套拱混凝土强度达到要求后,按一定的间隔和顺序沿导向管引导的方向往地层中进行钻孔,并进行管棚布设的全程作业。

⑴开挖与核心土

为了便于施工、节省方木、保持工作面的安全和稳定,开挖时,视场地情况预留一定的核心土。同时,挖够套拱嵌入岩层的深度。当地层稳定性差时,对两侧和前方暴露的地层进行喷锚封闭。

⑵套拱混凝土施工

利用核心土搭设必要的工作平台,进行放样、钢筋绑扎、预埋件安装、立模、预埋件准确定位、混凝土一次灌注成型和养护,当混凝土强度达到要求后拆除模板,完成全部套拱作业。

5.2.2搭设平台

沿核心土环向用方木搭设施工平台,如无留核心土,则用钢管搭门型架后,再用方木搭设施工平台。

管棚施工人员多,机械重,顶管推力大平台受力大。要求平台搭设一定稳固,方能保证施工安全和工程质量。

5.2.3钻机定位

由于管棚钻孔质量要求高,施工中的各工序都非常关键。钻孔设备也是其中一项。因此,开钻前,必须对钻机进行校正,精确定位,然后固定在稳定的平台上。钻进期间,应经常检查钻机是否移动,若移动必须及时纠正,否则会引起钻孔偏斜。

5.2.4开孔

如每段暗挖的开口需先穿过钢筋混凝土围护结构时,用金刚石钻头钻孔破桩。为保证开孔精度,要求岩芯管长度大于2.5m,以保证有良好的导向性。

5.2.5管棚钢管加工

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