徐庆辉

（中铁十九局集团第七工程有限公司，广东 珠海 519020）

隧道双层小导管支架出洞技术研究

徐庆辉

（中铁十九局集团第七工程有限公司，广东 珠海 519020）

文章依靠工程实例，对双层超前小导管与型钢钢架组合而成的预支护系统出洞方法进行了研究并取得了成功，与大管棚技术进行了对比分析，在经济性、实用性方面具有明显优势。探索了一种替代大管棚的出洞技术，对隧道洞口工程施工具有一定指导意义。

隧道；双层小导管；预支护；出洞

1 工程概况

那禄3#隧道位于云桂铁路广西段，时速200km，预留250km铁路双线隧道，线间距4.6m，最大埋深仅28m，隧道全长240m，自进口向出口方向单端掘进。隧道出洞口下方为G323国道，洞口到国道水平距离为80米，高差约55m。进洞口端自然坡度为15°～30°，坡面植被多为灌木，植被茂密。出洞口端山坡呈“V”型，坡面上覆第四系全新统坡洪积层和第四系全新统坡残积层，下伏基层为三叠系中统百逢组第三段砂岩夹泥岩。岩层为第四系及基岩全、强分化层，岩层呈单斜状，地质构造简单，隧区内岩层产状为：N10ºW/50～70ºNE、N3～10ºE/52～58ºSE。强分化节理发育，节理连通性好，主要节理为：N10～85 ºW/49～62ºSW、N85ºE/90º、N70ºW/90º等，节理发育，裂隙分布密集，围岩较破碎［1］。

由于那禄3#隧道出口端洞口位于斜坡之上，洞口下方为323国道，国道紧靠右江河道，现场立体交通条件复杂，山坡陡峭，无法修筑一条施工便道至出洞口端用。于施工，施工现场也无法组织大型机械设备施工。现场很难按照原设计的采用进洞口端施工方案—长大管棚进洞施工。

2 施工方案

鉴于上述现场实际条件，经过多方现场考察，决定采取双层小导管与型钢钢架组合而成的预支护系统替代大管棚出洞的施工方案，首先在隧道贯通前，出口开挖线5米范围先用木桩及砂袋做成拦挡防护网，防止石块及其他物品滚落公路。正洞开挖到达出洞端明暗分界里程后30m处在大拱脚台阶法的基础上，超前支护采用双层小导管注浆加强与型钢钢架组合的预支护系统出洞。

超前双层小导管形式为：小导管采用外径42mm无缝钢管加工而成，无缝钢管壁厚3～4mm，每根小导管长度为4.5m。小导管沿隧道开挖边线环向打设，小导管环向间距为30cm，上下交错打设二排，第一排小导管外仰角控制为10～15°，第二排小导管外仰角控制为40～45°，纵向每2.4m打设一环，小导管在管壁上采用钻机钻孔，孔径6～8mm，孔间距15～20cm，钻孔呈梅花型布置。为了便于将导管送入打设的孔中，导管前端加工成圆锥形；尾部预留约30cm用于止浆。注浆采用KBY50/70双液注浆泵，浆液采用纯水泥浆或水泥—水玻璃浆液。水泥浆的水灰比（重量比）为0.8：1～1：1，水泥采用PO425普通硅酸盐水泥，水玻璃浓度采用波美度Be'=40，模数为2.4～3.0。根据现场原状土实验，水泥浆：水玻璃浆液=1：0.8，缓凝剂采用NaH2PO4，掺量为3～4%。注浆压力控制为0.5～1.0MPa，注浆压力达到1.0MPa且不小于10min或单孔灌注量达到设计注浆量即可停止单孔注浆施工［2］。具体见图1、图2所示。

图1 预支护系统出洞横断面图

图2 预支护系统出洞横纵断面图

3 监控量测验证

为验证该方案的实际效果，在隧道隧道出洞口端布设地表沉降观测点。由于出洞口端位于陡峭山坡上，地表沉降观测点沿线路里程方向每5m布设一组，每组布设5～7个点。洞内拱顶下沉及断面收敛测量沿线路方向每5m设置一组监控点，每组监控点布设7个点，其中水平收敛测线两条、拱顶沉降测线三条。具体如下图3所示。

图3 洞内监控量测点布设断面图

根据每天2次监测结果分析，仰拱施工前，地表沉降观测点基本无位移变化，拱顶三条沉降测线最大值沉降值发生在距出洞10m位置，沉降值为29mm；两条水平收敛测线最大收敛值发生在距出洞5m偏压位置，收敛值为27mm。

4 对比分析

超前大管棚、钢架、导向墙等组合成预支护系统，能一次加固长度超过30m自稳能力极低的围岩，通过进洞口端及其他同类隧道监控量测分析，超前大管棚预支护体系能有效防止软弱围岩的下沉，减少周边围岩对初期支护的挤压，有效减少围岩收敛值，特别是仰拱开挖过程中，对隧道拱顶下沉及围岩收敛的抑制效果显著。对自稳能力差，岩体结构松散破碎或出于全风化层、土质地层的隧道浅埋段洞口进行出洞。安全有效，整体受力好，沉降及收敛效果非常好。但要求有供施工配套设备铺开的作业场地和进场道路，对地形要求较高，施工过程对洞口范围环境破坏较大。

双层超前小导管与型钢钢架组合而成的预支护系统出洞，能预加固隧道掌子面前方4～6m范围内围岩和对拱部144°范围围岩起承托作用明显。有效约束一定范围内围岩不松弛坍塌，在有一定自稳性的隧道洞口出洞效果好，成本低，工期短，无场地要求。但滑动层宽度大于3m以上的地质不适应。

5 结论

双层超前小导管与型钢钢架组合而成的预支护系统出洞，取得良好效果。在保证安全质量的前提下，避免了在临近既有道路的陡峭边坡上修筑施工便道，保护了生态环境，缩短了施工工期，节约了大量成本，顺利达到了施工预期目标，得到了业主、设计、监理等单位的一致好评，该实用新型技术也获得了国家知识产权局颁发的实用新型专利证书。

［1］朱永全.隧道工程（第二版）［M］.北京：中国铁道出版社，2007.

［2］许家华，吴锋.大管棚超前支护施工技术［J］.铁道建筑技术，2009（05）：126-129.

Research on the Shield Moving-out Technology of Double Small Tube Supporting System in Tunnel

XU Qing-hui
（NO.7 Engineering China Rail Way 19th Bureau Group，Zhuhai Guangdong 519020）

Relying on the engineering example in this paper，preliminary support system of the combination of double advanced small pipe and steel steel on the shield moving-out technology is researched and achieved success，comparison and analysis has been done with the great tent technology，it has obvious advantages in the aspect of economy and practicality。To explore a kind of alternative fill of shed out of the hole technology，that has certain guiding significance for the tunnel portal construction.

Tunnel；Double Small Tube；Preliminary Support；Shield Moving-out

G512.74

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.011

1672-7304（2015）04-0022-02

（责任编辑：雷 君）

徐庆辉（1981-），男，辽宁朝阳人，工程师，研究方向：隧道施工与管理。