图六 郑西客运专线阌乡隧道下穿连霍高速公路
（四）隧道开挖过程中的坍塌段超前预支护管棚，管棚长度一般都要一次性穿越坍塌段，并延长5-10m。管径根据现场地质条件及坍塌情况确定，一般为φ108mm-φ159mm。如图七为某隧道开挖时出现坍塌事故后抢险管棚工程。因在隧道开挖时出现了大范围的坍塌，导致隧道拱部大面积沉降，坍塌范围沿隧道开挖方向延长30m，致使隧道开挖无法继续进行。为了加固坍塌范围内土体，确保隧道开挖的继续，在该处采用水循环跟管钻进法施工长度为４8m的φ108mm管棚。
图七 某隧道开挖时坍塌抢险管棚工程
水循环跟管钻进法适用于松散带、粘土层、沙层、淤泥层、回填土及强风化地层等。采用水循环排渣、造浆护壁、冷却钻头，并在钻进的同时采用管棚导向仪进行跟踪定向，控制管棚铺设轨迹。
（五）隧道穿越富水地层中管棚超前预支护时，管棚长度应在富水段两端各延长10m左右，管径采用φ108mm或φ159mm。通过管棚注浆浆液的扩散，能够起到一定止水效果。针对这类地层，则采用水泥浆作为循环液的跟管钻进成管法施作管棚，然后进行注浆加固。如果采用水平旋喷桩进行超前预支护效果会更好，可以有效地实现止水和土体加固。图八为深圳地铁五号线西丽
一号永久风道隧道管棚工程，采用水泥浆循环跟管定向钻进成管法施作φ108mm管棚。图九为深圳地铁五号线一号永久风道隧道水平旋喷桩工程。通过施作管棚和水平旋喷桩，不仅控制了地表沉降，而且起到了止水效果，确保了隧道开挖的顺利进行。
图八 深圳地铁五号线西丽1号永久风道隧道管棚
图九 深圳地铁五号线西丽1号永久风道水平旋喷桩
（六）管幕工法是管棚工法的一种特例，主要适用于长距离下穿既有线超前预支护工程。如图十示为哈大高速铁路隧道下穿既有军用铁路专线鞍山隧道管幕工程。该隧道开挖断面尺寸13.4m×11.3m，断面面积为160多m2，覆土层最小厚度为4m左右，管幕铺设精度要求较高，而且管径较大，为φ299mm无缝钢管。管幕施工过程必须控制地表沉降量，确保既有专用铁路线
的正常运行及隧道开挖的顺利进行，因此只能先用无线导向仪进行导向孔施工，再采取挤扩拉管法进行管幕钢管铺设，控制拉管过程中的出土量，防止地表沉降，最后进行注浆加固隧道上覆土层，实现超前预支护功能。
图十 哈大高速铁路鞍山隧道管幕工程
管棚法处理隧道塌方施工技术热
[ 作者：李志勇 | 转贴自：本站原创 | 点击数：284 | 更新时间：2009-12-2 | 文章录入：imste 2009年 第 14 期 ]
(中铁六局 呼和浩特铁建公司，内蒙古 呼和浩特 010050)??
摘 要：文章介绍了隧道塌方管棚法处理的施工技术。根 据开挖断面的实际地质情况，对本隧道塌方原因进行分析，结合同类工程施工经验对隧道塌 方段采用大管棚法，结合掌子面深孔注浆，从而使隧道掘进方向的掌子面、拱顶、边墙全方 位区域的围岩达到固结作用，确保隧道开挖施工顺利进行。施工结果表明，该技术对处理隧 道塌方有很好效果。 ? 关键词：隧道塌方；大管棚法；深孔注浆?
中图分类号：U457 文献标识码：C 文章编号：1007—6921(2009)14—0096—03?? 1 概述 ?
阮家窑新建双线隧道位于内蒙古丰镇市境内，全长935m，隧道进口至DK425+572.6位于缓和 曲线上,其余洞身段至DK426+360位于R=1200ｍ曲线上。隧道地貌单元为玄武岩低山丘陵区， 地形起伏。隧道最大埋深60m。?
隧道范围内岩层：出口设计为69mVI级围岩，属第三系始新统玄武岩，灰黑色为主，局部紫 红色，弱风化，节理、裂隙很发育，岩体破碎-极破碎，呈角砾状、碎块状、块状，隐晶质 结构，块状、气孔状构造，孔隙充填砂类土、黏性土、粉质黏土，块石土稳定性差。隧道出 口开挖断面为B×H=13.6×11.72m。? 2 塌方情况及原因分析? 2.1 塌方情况简介?
隧道出口段69mVI级围岩，设计采用交叉中隔壁法(CRD法)施工，在 隧道出口线路右侧上台阶施工至DK426+436.4处时，在施做超前小导管时，掌子面再次 发生滑塌，在清理塌体时发生了大规模的塌方，由于北方气候的原因，顶部有约2.0m厚的 地表冻结层暂未塌落，
DK426+436.4-DK426+437.6段I20a型钢拱架也被压垮。塌方块体充满 了整个断面并封闭了塌腔，据技术人员粗略测量，本次塌方形成一直径约6m，高约13m的塌 坑，造成连同拱架、锚杆及钢筋网在内的以玄武岩碎块石、砂土为主的塌方体约500m 。该段隧道处于浅埋段，以玄武岩碎块充填砂类土为主，极不稳定，急需进行加固处理。? 2.2 塌方原因分析?
经业主、设计、监理及施工方各方现场调查分析后认为隧道本次塌方主要由地质因素和施工 原因引起的。?
地质因素：断面围岩突然变化，塌方段地层岩性为玄武岩碎块石，中间填充砂类土，层间黏 结力差，围岩极不稳定，属VI级围岩。? 3 塌腔的处理?
为确保隧道洞内施工安全，先采用机械掀顶，然后采用机械加人工削坡的方法，将塌穴四周 的倒坡或直立坡削至1：0.2～0.25的正坡，然后再搭设十字形钢横梁安装模板，用输送泵泵 送C20混凝土，在隧道拱顶塌穴范围内形成3.0m厚的混凝土护拱，以确保施工安全，待隧道 内塌方段拱墙衬砌完成后，再回填夯实，恢复地面。? 4 塌方处理方案及措施?
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4.1 塌方段大管棚法施工处理方案? 4.1.1 支护形式?
支护采用“管棚+钢拱架+系统锚杆+碳素加强筋纤维喷射混凝土支护”的方法。支护工艺流 程为：管棚施工—钢拱架架立—系统锚杆—27cm厚钢纤维喷射混凝土。管棚参数：孔深18m ，采用Φ108×5热轧无缝钢管，每节长3m，以长150mm的丝扣连接，打设仰角1°。管棚沿拱 部120°范围布置，间距3根/m，单侧布置18根。钢管内配置等长度的3根Φ22钢筋束，钢筋 束侧边布置Φ25PVC注浆管。?
钢筋接头采用对焊焊接，管壁上间距200mm钻Φ20小孔。钢管中注水泥-水玻璃双液浆，浆液 材料：P042.5水泥；水灰比：1∶1～1∶0.75；施工中视实际情况可加入适量缓凝剂。注浆 初压力0.2～0.5MPa，终压力0.6～1.0MPa，注浆半径不小于1.0m。注浆结束后用M30水泥 砂浆充填，以增强钢管强度和刚度。管棚端部应与格栅钢架焊接使钢架与管棚共同形成棚架 支护体系。止浆墙采用C25碳素加强筋纤维喷射混凝土，混凝土厚度12cm。钢拱架主要参数 ：钢拱架采用I20a型工字钢制作，间距0.6m。每榀钢架底角各设4根Φ42、L=3.5m的锁脚锚 管并注浆。相邻钢架用Φ22mm钢筋焊接连接，间距为1.0m，上台阶右侧每圈布设10根。上台 阶右侧每榀格栅钢架分7个单元，各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接，钢板规格2 40×240×14(mm)。?
系统锚杆：拱部采用Φ25mm，L=4m中空锚杆，间排距0.75m×0.75m，梅花式布置；拱墙采用 Φ22mm，L=4m砂浆锚杆，间排距0.75m×0.75m，梅花式布置。?
C25碳素加强筋纤维喷射混凝土27cm。? 4.1.2 管棚施工工艺?
4.1.2.1管棚施工顺序。工作面封闭(12cm厚C25喷射混凝土支护)， 工作台架设，管棚定位并确定轴向标志，架设 钻机，钻孔施工，高压风清管，注浆，撤除工作台架及钻机转入开挖施工程序。?
4.1.2.2 管棚施工程序。管棚用Φ108×5mm无缝钢管，环向间距3根/m；布设方向与路线中线平行，仰角1°(不包括 路线纵坡)。管棚分节段制作安装，节间用丝扣连接。?
本工程采用地质钻机钻孔，因该段垮塌松散体夹杂有大小不均的各类岩石，直接施工进入和 成孔后再置入Φ108钢管这种施工工艺无法实施，故采用异型接头把钻杆与钢管连接起来， 钢管前端安装合金钻头，钢管随进度连续接长的施工工艺完成。管棚钻孔达到18m深度退出 偏向时，将管内石、粉尘采用高压风清除，然后置入Φ22钢筋于Φ108钢管中，最后用止浆 阀封孔，注浆泵注浆，使管棚圆周50cm范围内达到固结，注浆结束后，管棚钢管内用M30砂 浆填充增加刚度。施工前，在拱脚选2个孔做试验孔，找出地层特点，并进行注浆和砂浆充 填试验 ? 施工准备：施工准备的主要工作是设备配置，根据设备要求开挖工作室，并作好支护。主要包括钢管的 加工。?
棚管采用φ108mm热轧无缝钢管分节制成，丝扣连接。钢管前端做成锥体以便安装，管尾焊 接法兰盘与注浆管尾端连接。?
砼导向墙施工：支立格栅钢架两榀，间距0.6m,施作砼导向墙，预埋导向管。工字钢与管棚导管焊成整体。 导向管及工字钢固定时需精确测量定位。?
钻孔：①搭设钻孔平台。采用一定直径能满足施工承载力的钢管搭设脚手架，根据制作的钢管的单节长度搭建操作平 台。平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。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。②测量定位、架立钻机。在大管棚施工掌子面按照3根/米测设出每根钢管的中心位置和标高，用来控制设备和钢管的 就位以及施工过程中的检查和调整，保证钢管的施工精度。沿导向管孔精确核定孔位。为准确控制管棚的方向，钻机用经纬仪测定水平方向，水准仪控 制其纵坡，以便对导向管位置发生偏移等情况及时调整。此外，为保证钻机在钻