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导向跟管在黄土隧道施工中的应用

摘要：郑西铁路客运专线函谷关隧道全长7851m，是国内最长的大断

面湿陷性黄土隧道，隧道进口下穿连霍高速公路。根据本隧道的具体

情况，决定选用“一次性导向跟管钻进法”施工大管棚，对前方围岩

进行预加固，即成孔和打设支护管一次完成。本文结合80ｍ长大管

棚工程的施工实例，阐述了下穿高速公路超前大管棚的施工,介绍了

“一次性导向跟管钻进法”施工工艺和关键技术。总结了超前预支护

技术在下穿高速公路时的作用。

关键词：客运专线；浅埋黄土隧道；管棚施工；跟管钻进法

1工程简介

函谷关隧道起讫里程DK270+429～DK278+280，隧道全长7851m。

是国内最长的黄土隧道。隧道主要穿过砂质新黄土，结构疏松，具有

中等～严重自重湿陷性。

函谷关隧道进口于DK270+600～DK270+750段下穿连霍高速公

路，该段轨面以上埋深50m，公路路面距隧顶约40m，高速公路与线

路交角为35°，高速公路为填方路堤，路堤高10米。横洞于

DK271+189～DK271+420段下穿连霍高速公路，该段轨面以上埋深

63m，收费站及滑底村地表距隧顶约50m，高速公路收费站以及高速

公路匝道与线路交角为35°。

2方案的提出及确定

根据本隧道的特点及以往的施工经验,决定采用一次性导向跟

管钻进法施工Φ89大管棚对隧道前方土体进行预加固。

（1）超前支护采用Φ89大管棚，管棚长度每根80m，环向间距

0.4m，搭接10m，洞内施工不设工作室。

（2）严格CRD施工，顺序调整为先开挖上部两洞室，再开挖中

部两洞室。临时支护进行加强，原设计临时横撑及竖撑工18钢架改

为工25a钢架，同时临时横撑和竖撑均采用喷砼25cm进行封闭，横

撑与竖撑及初期支护连接处上下加设局部牛腿斜撑，并保证喷砼圆顺

连接。

（3）该段施工预留变形量按20cm预留，但实际施工中的沉降

量应严格控制在5cm以内，其余富余部分打二次衬砌时一起灌注。

（4）每部开挖后均采用喷砼封闭掌子面，喷砼厚度8cm。锁脚

锚管拱脚及墙脚每处4根。其中对上部两洞室掌子面采用5m长纤维

锚杆加固，纤维锚杆随开挖切除。

（5）开挖过程中遇到粉细砂地层应进行注水玻璃加稀硫酸加

固，严防塌方。

（6）该段施工前应安排专人对地表进行布网监测（可参照阌乡

隧道），加强洞内和地表监测人员的联系，严防沉降过大。通过施工

中严格控制初期支护的收敛变形量，来控制地表下沉。

（7）设计要求：

A、CRD法上部开挖过程中临时仰拱须紧跟掌子面；

B、初期支护仰拱封闭距1洞室距离严格控制在25m以内；

C、二次衬砌应尽快施作，要求二次衬砌距1洞室掌子面距离不

超过50m。施工前应先准备好衬砌台车。

D、隧道施工过程中应加强洞内初期支护沉降及收敛变形量测，

根据量测情况，必要时采取进一步加强措施。

（8）优点：减少了管棚施工的循环次数，避免了由于开挖管棚

工作室而造成较大的围岩变形和地表下沉。

３施工设计

３.1注浆机理

由于砂质黄土结构松散破碎，本工程采用参透注浆及压密注

浆。其作用是加固围岩，增强围岩的自身强度、自稳能力、提高

围岩的密实性。

3.2施工参数选择

3.21大管棚设计

管棚采用φ89mm热轧无缝钢管钢管周身梅花型钻出浆孔，前端

做成锥体以便安装。管长按设计要求制作，管尾焊接法兰盘与注浆管

尾端联接。大管棚采用φ89mm,壁厚为6mm的热轧无缝钢管分节制成，

丝扣联接。长度为80m,下穿高速公路范围内共2环大管棚,搭接长度

为10米，布置在135°范围内。钢管环向间距对防止上方土体塌落

及松弛有很大影响，根据本隧道的埋深及地层情况，管棚环向间距为

40cm,钢管周身梅花型钻出浆孔，前端做成锥体以便安装。管长按

设计要求制作，管尾焊接法兰盘与注浆管尾端联接。

3.22注浆参数设计

(1)注浆材料及配合比:注浆浆液采用水泥一水玻璃双液浆,水泥采

用32.5普通硅酸盐水泥,水玻璃采用II型水玻璃,体积质量为

1.25g/cm3,水玻璃浓度为35Be,水泥浆液水灰比为0.6:1~1:1水泥与

水玻璃体积比为1:0.5;

(2)注浆压力