关键词：长大隧道；超前支护；关键工序；技术控制

中铁十九局集团第三工程有限公司施工的厦深铁路莲花山隧道全长7648m，最大埋深245m，属低山丘陵地貌，地表起伏较大。隧道围岩总体较好，在断层破碎带及其影响带范围内节理裂隙发育，为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩。隧区地表水常年有水，水质对混凝土具弱硫酸型酸性侵蚀，隧区地下水较发育，沟槽中地下水稳定水位1～5m。

1 超前大管棚施工

超前长管棚施工工艺流：准确工作→钻孔→顶进钢管棚→清孔→放置钢筋笼→注浆管路检查→注 浆→压力流量达到要求→结束

1.1 施工准备

护拱施工：采用C20混凝土护拱作为管棚的导向墙、止浆墙，护拱在明洞的外轮廓线以外，紧贴洞口仰坡面。护拱内设两榀Ⅰ20号工字钢制作的钢拱架为环向支撑，管棚的导向管焊接固定在钢拱架上。

管棚制作：管棚采用Ф108钢管制作，管壁打孔， 布孔采用梅花型，孔径为10～16mm，孔间距为15cm，钢管尾留110cm不钻孔的止浆段，钢管加工成4m和6m长的两种规格。编号为单号的采用钻孔的钢花管，施工时先打设钢花管并注浆，然后，在打设钢管的同时检查钢花管的注浆质量。

1.2 钻孔

钻孔采用液压钻机钻孔。选用的钻机应适合钻孔深度和孔径要求，钻机平稳灵活，能在360度范围内钻孔。钻孔直径：Ф127mm；钻孔平面误差：径向不大于20cm。

1.3 顶管、清孔、放钢筋笼

将钢管连续接长，用钻机旋转顶进将其装入孔内，钢管采用Φ140mm丝扣。为使钢管接头错开，第一节管采用4m和6m交替布置，搭接长度为3m，编号为奇数的第一节管采用4m长钢管，编号为偶数的第一节采用6m长钢管，以后每节均采用6m长钢管。同一断面内的接头数量不得超过钢管总数的50%，相邻钢管接头错开1m，钢管用钻机顶进，双号孔顶进无孔花钢管，单号孔顶进有孔钢管。钢管中增设钢筋笼，增强钢管的抗弯能力，钢筋笼由4格Φ22主筋和固定环组成。

1.4 注浆

采用全孔压入式向大管棚内压注水泥浆，选用KBY50/70型注浆泵注浆。注浆前先进行现场注浆试验，确定注浆参数及外加剂掺入量后再用于实际施工。注浆按先下后上，先稀后浓的原则注浆。注浆量由压力控制，达到结束标注后，停止注浆。注浆完成后及时清除管内浆液，并用水泥沙浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。

2 超前小导管施工

本标段超前注浆小导管根据地质条件不同布置形式有两种：一种是单层超前注浆小导管，另一种是双层超前注浆小导管。

2.1 小导管结构

小导管前端加工成锥形，以便插打。小导管中间部位钻φ10mm的注浆孔，注浆孔呈梅花形布置，间距为150mm，尾部1m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋，以防打设小导管时端部

开裂。

2.2 小导管布置

单层小导管：单层超前注浆小单管采用φ42mm、壁厚4mm的热轧无缝钢管，钢管长度为4.5m；纵向水平搭接长度为2.1m，外插角为5～10°，每环39根。

双层小导管：双层超前注浆小单管采用φ42mm、壁厚4mm的热轧无缝钢管，钢管长度为5m；纵向水平搭接长度为2.1m，钢管分别采用为40°和10°的外插角交错布置，每环39根。

2.3 小导管安装方法

在预定的位置用风动凿岩机钻孔。把管子插入孔内，带好丝扣保护帽，专用顶头顶入到要求的深度，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧。然后再用CS胶泥填充孔口。注浆管的外露长度为30cm。

2.4 小导管注浆

浆液的选择：浆液采用水泥砂浆，水灰比0.5：1，使用不低于42.5强度的水泥。

注浆量：注浆范围按开挖轮廓线外0.3～0.5m设计并且浆液在地层中均匀扩散。

浆液单孔注入量Q和围岩的孔隙率有关，根据扩散半径及岩层的裂隙进行估算，其值为：Q=ΠR2L（m3）

式中：R—浆液扩散半径（m）；L—压浆段长度（m）；η—岩层孔隙率，砂土取40%，粘土20%，断层破碎带5%。

注浆压力：注浆压力为0.5～1.0Mpa。

止浆盘：止浆盘为5～10cm厚喷射混凝土封闭，防止跑浆。

3 超前锚杆施工

工艺流程：施工准备→锚杆孔位放样→钻孔设备就位→钻孔外插角确定→钻孔→清孔→成孔检查→填塞锚固剂→安装锚杆→格栅钢架与锚杆连

锚杆按设计的环向间距10°～20°外插角插入拱部围岩。纵向按3m/环施作，搭接长度不少于1.0m。

超前锚杆以紧靠开挖面的格栅钢架为支点，通过锚固剂将锚杆与围岩固结，并与格栅钢架连接形成柔性支护环。现场加工钢筋锚杆，喷射混凝土封闭岩面，用锚杆钻机钻孔，以高强锚固剂填塞孔眼，再将钢筋顶入锚杆孔。

4 超前帷幕注浆

隧道一段90米外为水库，开挖可能引起突水涌水，故采过帷幕注浆控制地下水流量。施工中，采用孔口管和小导管注浆，钻孔长30m，孔口管采用直径89mm，壁厚5.5mm，作为止浆和孔口保护。注浆加固厚度控制在5.0m，全断面注浆则注浆孔全断面布置。

4.1 帷幕注浆参数

断层破碎带注浆范围开挖轮廓线外4m，每一循环注浆长30m，开挖25m，并保留5m的注浆岩盘；采用多功能液压钻机施钻，注浆孔直径φ75；浆液扩散半径2m，每环孔底间距不大于3m，每一循环设6环125个注浆孔；正常注浆压力为静水压力加0.5Mpa，注浆终压力不大于2.5倍的静水压力。

4.2 注浆材料选择

水泥：42.5普通硅酸盐水泥；水玻璃：40Be’；水灰比：0.5：1～0.8：1

当裂隙发育，水量及水压大时，需根据具体情况选用有快凝、早强、抗流失性能的水反应型浆材。止浆塞止浆，浆塞胶圈尺寸应与注浆孔径相配。

4.3 帷幕注浆施工工艺

根据超前探水孔的出水量情况进行注浆设计，注浆孔布置中第一、二、三环孔对隧道周壁地下水封堵，采用前进式注浆；第四、五、六环孔及中心孔对每循环注浆的最后5m岩体进行加固，以封堵正面水，并为下一循环注浆加固止浆岩盘，采用后退式注浆。

4.3.1前进式注浆

前进式注浆是注浆钻孔钻进一段，注浆一段，由外向里依次推进。流程为：浇注止浆墙→钻机就位并定孔位→钻孔安装孔口管→孔口管内重新钻孔→前进式分段注浆→注浆效果检查→开挖→二衬。

从外圈向里圈注浆。每环注浆孔先施工奇数编号注浆孔，然后施工偶数编号注浆孔同时作为检查孔。

成孔注浆采用前进式分段注浆，套管安装完成后，每钻进5～7米即开始注浆，注浆达到设计要求后开始下一阶段钻孔注浆。

注浆效果检查采用钻检查孔法，根据注浆状况，确定检查孔位置。对检查孔进行钻孔检查，检查孔钻深为开挖段长度以内并预留3m段。根据检查孔涌水量来决定是否需补设注浆孔。如果每孔每延米涌水量大于0.15L/min或局部孔涌水量大于3L/min的追加钻孔注浆，再次压注直到达到设计要求为止。

4.3.2后退式注浆

后退式注浆是将注浆钻孔一次钻完，由孔底向外分段注浆。流程为：钻机就位并定孔位→钻孔安装孔口管→跟管钻进、套管跟至设计深度→套管内插入袖阀管→拔出钢套管。

每环注浆先注奇数编号的注浆孔，再注偶数编号的注浆孔，并以偶数编号的注浆孔作为检查孔。待本环所有注浆孔注完后，根据压浆孔的出水量确定局部是否需要补设注浆孔。一般每孔延米的出水量大于0.5L/min或局部孔出水量大于3L/min时，追加钻孔注浆。

注浆采用反复压注，稀浆与浓浆交替，压力与注入浆量相结合的方式进行。注浆压力从低到高逐步增压，，起始压力取1.7MPa左右。

4.4 注浆质量检测

全部注浆结束后，采用施钻检查孔进行效果检测。当孔内出水量小于每延米0.15L/min，岩体的物理力学指标有明显提高时，即可进入下一轮注浆的止浆段。

5 结语

通过对以上关键环节进行了严格的技术控制，厦深铁路莲花山隧道超前支护施工合格率100%，完全满足设计要求。

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