蹬岭岗隧道超前支护技术研究

杨大喜

(贵州路桥集团有限公司)

1 工程概况

蹬岭岗隧道场区地处贵州中北部黔北山地高原，属正安县中观镇长岭村所辖。隧道贯穿丛状山体，总体地势北高南低，进口位于河谷陡壁，出口位于斜坡地带。隧道区附近海拔690.0～1 254.0 m，相对高差564.0 m;隧道通过段地面高程在812.57～1 229.47 m 之间，相对高差416.9 m，隧道进出口基岩大部裸露，洞身段基岩局部裸露。地貌类型属构造侵蚀、溶蚀型低中山地貌，隧道进出口距公路远，交通不便。

隧道左线平面位于纵坡为2.595% /984;隧道右线平面位于纵坡为2.595% /950。隧道左右线进口洞门均为端墙式洞门。隧道共设置紧急停车带1 处，车行横通道1 个，人行横通道2 个。

2 蹬岭岗隧道超前支护方案

2.1 超前大管棚支护技术

该技术是把一组钢管沿开挖轮廓外己钻好的孔中打入地层内，并与钢拱架组合形成强大的棚架预支护加固体系，支承来自于管棚上部的荷载，通过钢管的梅花形布置的注浆孔加压向地层中注浆，以加固软弱破碎的地层，提高地层的自稳能力。

2.2 超前小导管支护技术

超前小导管支护就是也就是沿着隧道拱部周边环向打一层或双层小导管，通过在小导管里注浆液，通过小导管上的梅花孔扩散至松散岩体，利用浆液来固结岩体，连同小导管一起形成稳定的固结拱体。钢管在此起双重作用:一是超前管棚作用;二是注浆加固作用。

3 蹬岭岗隧道超前支护施工要点

3.1 超前大管棚支护施工

(1)套拱施工。

套拱施工用钢模作内模，采用人工按照套拱内轮廓尺寸安装。套拱长2 m，套拱厚70 cm，采用C25混凝土，内埋设I18 工字钢及φ127 孔口管，固定钢筋与孔口管采用双面焊接，焊接长度大于5 d。套拱兼作长管棚导向墙并在洞口段衬砌外轮廓线以外施作，沿开挖线外10 cm 以40 cm 间距将孔口管牢固焊接在I18 工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。套拱混凝土浇完后及时进行养护。施工中注意事项:

①套拱基础必须稳定，保证地基承载力达到设计要求。保证管棚施工过程中套拱不偏移、不下沉，必要时增加一些临时支撑。并对拱顶进行监控量测，对量测数据及时上报，保证管棚施工安全。

②混凝土套拱作为大管棚导向墙必须在明洞外轮廓以外施作，需严格放放线、定位测量，保证开挖施工净空，二衬(明洞)净空及厚度。

(2)钻机就位。

采用MK－5 风动潜孔钻机带130 mm 钻头钻机，钻机平台利用自行设计、加工的全断面开挖台架，它是一系列型钢(工字钢、槽钢、角钢及钢管)拼焊成骨架，铺设钢筋网片作支撑平面，在平整场地上一次加工好。然后整体拖拉到套拱前支垫牢固、稳定，避免在钻孔过程中钻机发生位移、下沉以及摆动的现象，从而避免钻孔的质量受到影响。移动转机平台至钻孔位，调整钻机高度，将钻杆放入套拱孔口管中，使用钻杆、挂线以及经纬仪导向综合的方法，对钻杆进行不断的调整，从而保证钻机位置的准确性。

(3)钻孔。

钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，为了能顺利安装管棚钢管，钻头直径选用φ125 mm。钻机定位经仪器量测，钻杆杆方向和角度满足设计要求后方可开钻，钻孔开始时选用低档，待成孔1.0 m 后适当加压，退出接钻杆，继续钻进。在钻孔的过程中必须要加强对钻杆角度的关注，做好其角度变化的记录，从而避免钻机发生位移的现象。在钻孔中，每次钻进5m 之后都需要使用相关仪器对钻孔角度的准确性进行复核，从而对钻孔方向的准确性进行保证。在钻孔过程中需要时常使用测斜仪器对钻机的位置进行测量和确定，以钻机的状态为主要依据，对成孔的质量进行保证，并且保证能够及时的对钻孔中出现的质量通病进行处理。

(4)清孔验孔。

在钻孔作业结束之后需要对钻孔进行清扫，主要方法是采用地质岩心钻干配合钻头的方法对钻孔进行来回的清扫，从而保证能够将孔底的浮渣清理干净，预防堵孔的现象。接着再使用高压风从孔的底部对钻渣进行清理，最后使用相关测量仪器对孔的深度、孔倾角进行验收。

(5)安装管棚钢管。

为综合利用钢管整料(即长度为9 m 整)，基于管节长度下为3 m、6 m，并分别予以奇偶数编号，奇偶数不同的管长相差3 m(将下料好的管棚钢管分节钢管在专用管床上加工好外丝扣，棚管四周钻φ15 出浆孔(靠暗洞口4.5 m 的范围棚管不钻孔);为便于入孔，首节钢管管头焊成圆锥形。大管棚钢管分节安装采用厚壁管箍工艺，丝扣连接，丝扣长度150 mm，φ106 ×6 套丝钢管长30 cm，相邻孔间管节奇偶错开，前期靠人工送管，当阻力增大，人力无法送进时，用10 t以上卷扬机配合滑轮组多方向反压顶进，顶进中始终保证反压合力方向与孔轴线一致。

(6)孔口密封处理。

注浆前在每根管棚尾部用钢板焊封管口，在钢板上穿孔安装两通接头。

(7)注浆。

大管棚注浆主要采用的浆液是水泥浆液，注浆用的浆液参数如下:水泥浆水灰比:1∶1，水玻璃浓度:35 波美度，水玻璃模数:2.4，注浆压力:初压0.5～1.0 MPa、终压2.0 MPa，现场注浆施工时根据试验合理调整注浆参数。在注浆的过程中应该按照从低孔位向高孔位的顺序进行注浆，注浆的压力应该由小到大逐渐并且缓慢的升高，在注浆压力达到终压后继续压注5 min 以上，这样可以有效的保证钢管周围的孔隙和钻孔周围的岩体都能够被浆液进行填满，这样才可以将注浆作业进行结束。在注浆结束之后，需要使用水泥砂浆将钢管内部进行填实，这样可以将大管棚的强度和刚度进行有效的增强。

3.2 超前小导管支护施工

(1)钻孔。

超前小导管主要是使用φ42 mm，壁厚为4 mm 的热轧无缝钢管加工制成，长度根据图纸设计要求，钢管前段加工成锥形，尾部焊接φ6 钢筋加强箍，管壁四周钻φ6 mm 注浆孔。钻孔时使用孔眼较管径大20 mm 以上，用台车钻杆钻孔并按设计控制钻杆仰角，孔钻好后，进行吹眼，后再将钻杆换钎尾，将导管以10°～15°外插脚贯入孔中，钢管环向间距为40 cm，纵向排距为240 cm，外露20 cm，以便连接注浆管，同时需要将小导管周围存在的空隙要进行封堵，避免出现漏气的现象。在施工中，小导管进入岩石的一端应该按照设计要求做成锥形，这样可以保证装管的顺利性。如果钢管入岩时比较困难，那么可以事先在管端采用比较简单的推进工具，接着使用风枪加速钢管入岩。在钻孔的过程中，应该在小导管管壁的周围按照设计要求钻设φ6 花眼，每一个花眼之间的距离为0.15 m，并且花眼之间应该互相交叉布置，这样可以促进注浆过程中浆液能够有效的向围岩扩散。为了避免在注浆过程中出现漏浆的现象，严禁在小导管管尾的1.05 m 的范围内进行花眼的布置，与此同时需要在钢管顶端布置好止浆阀。表1 为超前钢管施工规定值或允许偏差。

项次 项目 规定值或允许偏差1长度/mm 不小于设计2孔位/mm ±50 3 钻孔深度/mm ±50 4孔径/mm 大于钢管直径+20

(2)注浆。

小导管注浆采用压力—流量双条件控制，使用KBY50/70 型注浆泵，其注浆压力及注浆量与岩石裂隙、土壤渗透系数等有关，根据现场试验而定。浆液材料初步拟定为水泥浆，水灰比W/C=0.5～1.0，注浆压力一般控制在0.5～1.0 MPa，必要时在孔口设止浆塞。注浆材料、注浆方式及注浆压力在实际操作时将根据现场实际暴露的围岩情况进行调整，注浆完成后管内用M30 水泥砂浆紧密填充。

4 结 语

综上所述，在隧道施工中超前支护技术的运用对于隧道施工的安全和质量是非常重要的，必须要根据工程实际情况采取合理的超前支护技术。在蹬岭岗隧道施工中采取的主要超前支护技术是超前大管棚支护以及超前小导管支护技术，在实际工程施工中必须严格工程施工规范和要求进行施工，从而保证工程隧道施工顺利进行。

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