結(jié)合隧道內(nèi)塌方松散體的特點(diǎn)，對目前常用的管棚施工方法進(jìn)行了比較。說明了采用跟管作業(yè)法進(jìn)行管棚施工的優(yōu)缺點(diǎn)和跟管作業(yè)的施工工藝及施工異常情況的處理和預(yù)防。 　　
　　1. 工程概況
　　宜萬鐵路魯竹壩2#隧道為單線鐵路隧道，DK208+610～+690段圍巖為碳質(zhì)頁巖夾煤層，巖層厚度為20cm～30cm，巖體遇水軟化，局部有滲水現(xiàn)象。
　　本段上臺開挖完成，下臺開挖到DK208+640處時，DK208+640～+670段上臺發(fā)生坍塌。隧道兩側(cè)起拱線以上全部坍塌，拱頂塌腔最高達(dá)8m，塌方松散體厚度達(dá)6m長30m。為通過此松散體決定采用40m大管棚超前支護(hù)方案。
　　
　　2. 管棚施工方法選擇
　　1.先鉆孔再安裝鋼管的一般施工方法在松散體內(nèi)易塌孔，成孔困難無法正常施工。
　　2.采用前進(jìn)式注漿法施工，該施工工藝可行，但實際操作工序繁雜，施工時間太長；鉆機(jī)在施工臺架上移動頻繁作業(yè)人員勞動強(qiáng)度太大；在松散體內(nèi)注漿水泥用量較大且前進(jìn)式分段注漿工藝要求高操作困難。
　　3.跟管作業(yè)法采用風(fēng)動沖擊鉆配偏心鉆頭，偏心鉆頭在前部鉆進(jìn)鋼管隨鉆頭跟進(jìn)。此法控制了塌孔，取消了鉆進(jìn)過程中的注漿，效率較高施工易操作。
　　結(jié)合以上三種方法的特點(diǎn)決定采用跟管法施工管棚。
　　
　　3. 施工工藝
　　3.1工藝流程
　　封閉掌子面施做導(dǎo)向墻鉆孔跟管作業(yè) 安放鋼筋籠注漿
　　3.2施工用材料和機(jī)械
　　1）鋼管為外徑108mm、壁厚6mm的高頻淬火無縫鋼管。鉆孔前進(jìn)方向一端車外絲，另一端車內(nèi)絲，扣長度為20cm，擰緊方向與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向相同。鋼管配長為主要為2m（不含絲扣長度），制作部分3m長鋼管作為調(diào)節(jié)段。鋼管周圍鉆φ10mm的鉆孔，間距每環(huán)兩個縱向20cm，交錯布置；
　　2）φ108mm鋼管靴；
　　3）鉆機(jī)采用HGY-100型地質(zhì)鉆機(jī)，配螺旋式鉆桿，90型風(fēng)動沖擊器，120型偏心鉆頭（鉆頭反轉(zhuǎn)時鉆頭直徑縮小，正轉(zhuǎn)時偏心部分展開鉆頭直徑變大）；
　　4）XB338-1滑動式測斜儀；
　　5）YSH-3型注漿機(jī)。
　　3.3施工準(zhǔn)備
　　3.3.1封閉掌子面
　　在塌方口DK208+640向小里程后退1m于 DK208+639處，沿隧道支護(hù)輪廓線澆注C25混凝土擋墻厚度80cm，將初期支護(hù)支撐牢固并將掌子面封閉控制塌方范圍擴(kuò)大。
　　3.3.2施做導(dǎo)向墻
　　將DK208+633～639段上臺施做管棚范圍擴(kuò)挖80cm作為管棚工作室。工作室完成后施做導(dǎo)向墻，因管棚在松散體內(nèi)穿過，為提高鉆孔的方向控制精度導(dǎo)向墻長度確定為2m厚度為80cm，采用C30砼澆注。
　　在工作室范圍內(nèi)安裝I18工字鋼架間距0.5m，鋼架底腳落在堅固的基巖上。每榀鋼架底腳處打設(shè)8根4m長φ42mm鎖腳錨管并注漿加固。將內(nèi)徑φ120mm的鋼管按照管棚設(shè)計的間距和外插角焊接在鋼架上。導(dǎo)向管的外插角度控制是影響管棚施做質(zhì)量的重要因素，鋼管距拱頂過高會減弱支護(hù)效果，過低可能出現(xiàn)侵入隧道凈空施工時須割除造成管棚支護(hù)無效。結(jié)合塌方體松散的特性和管棚的長度，外插角取1.5度。
　　在鋼架的外端和底部安裝模板澆注混凝土，混凝土導(dǎo)向墻兩側(cè)的基礎(chǔ)坐落在穩(wěn)固的基巖上。
　　在工作室范圍內(nèi)搭設(shè)腳手架，作為管棚施工操作平臺。腳手架應(yīng)穩(wěn)定，后部設(shè)置支撐保證鉆機(jī)隊巖體有足夠的壓力。
　　3.4鉆孔跟管作業(yè)
　　3.4.1鉆孔施工順序以隧道中線為軸左右兩側(cè)對稱施工，減少注漿過程中的干擾和防止出現(xiàn)注漿串孔現(xiàn)象發(fā)生。
　　3.4.2將第一根鋼管與管靴連接，在套管的絲扣段鉆直徑10mm的孔，環(huán)向3孔，縱向設(shè)置2環(huán)。管靴與套管的絲扣擰緊后，用電焊通過套管上的孔將套管和管靴焊接，防止套管和管靴脫離。
　　將第一根鋼管用人工送入導(dǎo)向管內(nèi)，然后再將鉆頭伸入套管內(nèi)。鉆頭攜帶管靴和套管緩慢前進(jìn)直至接觸圍巖。鉆頭與圍巖接觸后鉆頭正轉(zhuǎn)，將偏心鉆展開。然后接通高壓風(fēng)，采用低鉆壓和低鉆速將鉆頭緩慢鉆進(jìn)圍巖內(nèi)。待第一根鋼管隨鉆頭進(jìn)入圍巖后撤出鉆頭，用測斜儀測量鋼管的外插角，檢查合格后再加快鉆速鉆進(jìn)施工。
　　每鉆進(jìn)10~20cm應(yīng)將鉆頭后退向孔內(nèi)吹入高壓風(fēng)并加快鉆桿轉(zhuǎn)速，將孔內(nèi)鉆渣排出防止出現(xiàn)卡鉆。鉆進(jìn)過程中仔細(xì)觀察鉆渣，根據(jù)鉆渣判定前方圍巖情況。鉆渣較破碎，顆粒較小時可以采用高鉆速并減少排渣次數(shù)。鉆渣顆粒較大，有水或有粘土狀物質(zhì)時應(yīng)減小鉆速，并適當(dāng)增加排渣次數(shù)，保證孔內(nèi)排渣干凈。每鉆進(jìn)10m長，或鉆進(jìn)過程中遇到孤石或不均勻地質(zhì)后，應(yīng)采用測斜儀對鋼管進(jìn)行檢查，保證鉆孔角度位置符合設(shè)計。如出現(xiàn)偏孔時應(yīng)將鋼管拔出重新鉆進(jìn)，多次掃孔保證孔位準(zhǔn)確。鉆進(jìn)過程中詳細(xì)記錄地質(zhì)情況，為下步開挖做好準(zhǔn)備。
　　第一個孔全部采用2m長鋼管，每根鋼管進(jìn)入巖體的剩余30cm時應(yīng)停止鉆進(jìn)，將鉆桿和鋼管接長后繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆桿連接處應(yīng)采用銷釘或點(diǎn)焊牢固，防止倒轉(zhuǎn)時鉆桿松脫。鋼管安裝前必須將表面清理干凈盡量保證光滑，必要時涂抹潤滑劑以減小頂管時的摩擦力。詳細(xì)記錄使用的鋼管的長度和根數(shù)嚴(yán)格控制總長和不同長度鋼管的使用順序，保證相鄰孔內(nèi)鋼管的接頭不在同一個斷面上。相鄰鉆孔第一根和最后一根鋼管應(yīng)采用3m長，其余采用2m長，使同一斷面內(nèi)的接頭數(shù)量小于50%。
　　3.5.安裝鋼筋籠和注漿
　　鋼管安裝到位后用高壓風(fēng)對孔內(nèi)反復(fù)吹洗，保證館內(nèi)干凈。將提前制作好的鋼筋籠安裝如鋼管內(nèi)，鋼筋籠端部做出錐形并用鐵皮包裹，防止安裝過程中出現(xiàn)卡阻，造成鋼筋籠安裝不到位。
　　鋼筋籠安裝完成后，將管口用鋼板焊接封堵，并在鋼板上開孔焊接φ25mm的鋼管安裝閥門。與注漿機(jī)連接牢固準(zhǔn)備注漿。
　　因管棚范圍內(nèi)為塌方松散體，漿液容易擴(kuò)散注漿量較大，為保證注漿質(zhì)量控制成本減少注漿量，注漿采用水泥漿摻入速凝劑。
　　水泥漿水灰比為1:1.5，摻入速凝劑根據(jù)實驗確定將凝結(jié)時間控制在1h左右。注漿施工時當(dāng)壓力開始上升時即停止注入水泥漿。改用水泥砂漿將鋼管注滿提高鋼管的整體強(qiáng)度。注漿過程中如壓力無上升跡象，注漿量較大時應(yīng)采用間歇式注漿。每注漿半小時后即停止待漿液出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象時在重復(fù)注漿，以保證鋼管周圍注漿密實。注漿終壓控制在0.3Mpa左右。
　　3.6.鉆孔異常情況處理
　　1）孔內(nèi)潮濕巖粉成泥狀高壓風(fēng)無法排除造成卡鉆時，向孔內(nèi)通入高壓水進(jìn)行沖洗，加快排渣。
　　2）偏心鉆頭損壞掉落時，將鉆頭退出拆除沖擊器，在鉆桿端部安裝鋼筋制作的籠狀打撈器伸入孔內(nèi)將鉆頭取出。當(dāng)打撈器無法取出鉆頭時應(yīng)將鋼管拔出，在鉆桿端部安裝一根直徑與鉆孔略小長度為1.0m左右的鋼管伸入孔底將鉆頭取出。
　　3）管靴掉落事故：管靴掉落時先將鋼管拔出，再用有擴(kuò)裝功能的公錐伸入管靴內(nèi)，公錐擴(kuò)張將管靴卡死再取出。管靴是跟做作業(yè)時受力的主要部件，因此必須采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作，并加強(qiáng)與套管的連接強(qiáng)度減少事故的發(fā)生。
　　
　　4.結(jié)語
　　綜上所述跟管法施做松散體內(nèi)的管棚是比較適用的方法，其質(zhì)量控制精度高，成孔順利，施工總體速度較快。但施工過程中出現(xiàn)事故是處理較困難，經(jīng)常需要拔管，對使用的工具材料質(zhì)量和可靠度要求較高，操作人員技術(shù)水平要求較高。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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