管棚快速施工在隧道涌水中的應用

賈瑞晨，甄精蓮

湖南高速鐵路職業技術學院鐵道建筑學院，湖南 衡陽 421001

1 引言

隧道施工中突發涌水、透水災害等事故并不罕見，由于隧道施工存在諸多不穩定因素和不可抗力，何快速處理這些突發事件，并把隨之而來災害和風險降至最低程度是最為關鍵的［1］。

2 工程概況

隧道位于福建省內，隧道長15898m,雙洞單線，隧道最大埋深150m，5 座斜井，1#～2#斜井之間地質復雜，如圖1 所示，易發生隧道涌水破壞，通過注漿、管棚施工等方法對軟弱土層進行加固，保障了隧道正常施工。

圖1 地質情況形象示意圖

3 隧道涌水分析

隧道2#斜井未開挖段YDK24+158 里程段潰口區受當地連日極強降雨影響發生大規模隧道涌水，造成1#隧道內水位快速上漲，涌水區水位短時間抬升50m 左右，1#隧道右線水位急升，通過9#橫洞進入1#左洞，形成涌水破壞。

若不采用有效泄水或抽排水措施，涌水將很可能造成淹井，造成巨大損失同時危及左線未開挖完的高位支洞及左線30m未貫通段的安全。

圖2 1#斜井涌水及泄水搶險施工示意圖

圖3 2#斜井掌子面泄水孔開孔位置圖

4 涌水搶險方案

為防止涌水在1#斜井左右線蔓延，用沙石堆垛形成擋墻將涌水攔截在9#橫通道之前，同時在對面的2#斜井左線正洞掌子面加緊鉆布大孔徑泄水孔，在水流淹沒到拱頂之前由貫通孔自然順坡排走，將涌水穩定在既定標高，然后再加大抽水能力，將水抽到安全水位以下繼而保證隧道安全［2］。

具體方案：

（1）保證大孔徑泄水孔泄水量在1000m3/h 以上，直至達到設計目標。

（2）泄水孔成孔孔徑＞Φ108mm；成孔后安裝套管，安裝止水閘閥。

（3）管棚施工減少了塌孔、出泥出石；也保證了設備和人工安全。

5 泄水孔中管棚快速施工的研究與應用

5.1 泄水孔設計

（1）布孔原則。如圖3 所示，共布設7 個泄水孔，孔距1m左右，先施作中心孔ZX4，鉆孔偏角0°，立角上仰1°～2°［3］。

表1 2#斜井掌子面泄水孔坐標

（2）鉆孔深度。ZX1～ZX7 孔深自左向右遞增。

（3）套管安裝同管棚。

5.2 管棚套管安裝工藝

（1）管材要求

（2）裝管

采用大型全液壓多功能地質鉆機KR-805-1，完成鉆孔后立即安裝管棚。

（3）連接

人工對絲后用鉆機動力頭逆時針旋轉帶絲，并適當頂管，給進力度、轉速要均勻，保證連接順暢和上絲均勻。絲扣連接緊密后，接口處電焊焊接補強，必要時可以環向焊接連接鋼筋，以充分保證絲扣處的抗拉伸、抗彎折強度［4］。

（4）頂管

管棚尾部放在外徑Φ140mm 的套筒上，套筒連接動力頭，利用頂管的后沖擊頂進。

6 結論

共計施工12 個泄水孔，單孔泄水量為80～300 m3/h，總排水量約1800 m3/h。經泄水后，已降至0.2MPa 左右，泄水孔內水流穩定；2#斜井排水順暢；1#斜井涌水區水位穩定。

在左線未貫通區域進行泄水孔施作實現快速降壓排水是可靠的，但為了防范泄水后大量涌水對孔壁的沖洗與剝蝕進而可能造成地層局部坍塌失衡等不良后果，應采取下套管護壁的手段來規避可預見性風險，加之該泄水段地層已注漿改良加固，因此此項措施對后續的開挖安全甚為重要［5］。在本次泄水施工中運用管棚快速施工技術既保證了泄水的效果打到排減目標，同時為該搶險的成功奠定了基礎。