超前大管棚施工的岩溶隧道突水力学研究和处治措施

隧道进口地处大宁河右岸斜坡中下部，由嘉陵江组三段和四段灰岩、白云质灰岩夹白云岩组成，节理较发育，岩体结构破碎，开挖时易产生岩体垮塌现象，但岩溶不发育，对于进洞段自稳能力差的Ⅴ级围岩地段，采用超前大管棚（图6.6）。其处治方法如下：导向墙采用C20混凝土，纵向长度为1 m，厚度为1 m（拱脚处为1.5 m），环向长度可根据具体工点实际情况确定，导向墙基础需置稳定基础或具有足够的承载力；导向墙基础需嵌入管棚作业平台不小于0.5 m，必要时应加深或进行加固处理。导向墙施工前，应先施作管棚施工作业平台以上型钢钢架。

图6.6　超前大管棚注浆（单位：cm）(www.xing528.com)

大管棚采用热轧无缝钢花管，外径108 mm，壁厚6 mm。导管环向设置间距应根据地层性质（裂隙、地下水等）、地层压力、导管设置部位、钻孔机具性能及隧道开挖方法等条件确定，一般为30～50 cm，外插角以1°～3°为宜，可根据实际情况作调整。注浆材料选用水泥浆或水泥砂浆。当围岩破碎、地下水发育时，为调凝需要，可部分采用水泥-水玻璃双液浆，要求浆液强度等级不小于M10。采用单孔注浆结束标准：

①注浆压力逐步升高，当达到设计终压并稳定10 min。

②注浆量不小于设计注浆量的80%。

③进浆速度为开始进浆速度的1/4。大管棚每环施作长度以15～35 m为宜。钢管分段安装，分段长度为4～6 m，两段之间采用套管连接。单环或终环大管棚尾部5 m范围一般宜设小管棚搭接；纵向两组管棚间的搭接长度视开挖空间大小、掌子面封闭与否确定，一般为5 m。大管棚预支护施作后，开挖过程中应加强监控量测，其中地表沉降、拱顶下沉和净空变化，洞内外观察为必测项目。根据检测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。导管上钻注浆孔，孔径10～16 mm，孔间距15～20 cm，呈梅花形布置，尾部留不小于150 cm的不钻孔的止浆墙。注浆压力一般为1.0～2.0 MPa，具体浆液配合比和注浆压力由现场根据实际地质情况试验确定，钻孔长度=大管棚根数×单根管棚长度，注浆量=加固围岩体积×地层充填率。