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大断面隧道自进式超前大管棚快速施工工法

1前言

本工法的研发依托于柳州市莲花大道工程莲花山隧道项目。莲花山隧道设为一座双向6车

道分离式隧道，长约1.87km,洞身开挖断面超过150m2,屈于特大断面隧道，隧道围岩级别主要

V

为I飞I级，岩浴强烈发育，施工过程中初期支护结构大变形、学子面突泥、砃塌等灾害频发。

莲花山隧道原设计的双侧壁导坑法和CD法施工速度一般是20~30m/月，难以保证工程如期究工，

并且由于双侧壁导坑法和CD法分块多、施工空间狭小、工序繁琐，施工遇到大型溶洞时将面临多

种施工问题。如：较小的导涧会使溶洞的相对尺度增大，溶洞充埴物突涌灾害的危害程度增大；

狭小的作业空间，施工人员安全疏散难度加大，灾害发生后大型机械无法作业；导洞逐个揭露浴

涧，导致溶洞处治难度加大；处治溶洞导致导洞施工工序不平行，施工组织难度大。针对这些难

题，莲花山隧道突破性的采用了岩溶特大断面隧道软弱破碎围岩大管棚超前支护台阶开挖施工工

法，即在岩浴隧道V级围岩中取消原设计的双侧壁导坑法，而采用超前大管棚预支护后再两台阶

开挖，通过现场实践取得了良好的效果。该施工工法需要大堡的隧道超前大管棚，但传统的自进

式超前大管棚施工方法需要切除侵入开挖轮廓的末节管棚，孔口管注浆难以充填饱满，每循环管

棚施作耗时约5~7天，严重影响施工进度。因此，如何提升大断面或特大断面隧道超前大管棚施

工速度成为莲花山隧道项目亟待解决的问题。

十六局栠团有限公司莲花山隧道项目部联合交通运输部公路科学研究院成立了“岩溶

中铁

发育地区特大断面隧道安全高效施工关键技术研究”课题攻关组，通过提出大断面隧道超前大管

棚多台钻机平行施工、改进管棚推进与注浆工艺等措施，形成了大断面隧道自进式超前大管棚快

速施工工法，解决了大断面隧道超前大管棚的末节管棚侵限、注浆效果差、施工速度慢等难题。

一

在工法形成的过程中，授权发明专利1项《种大断面隧道超前大管棚多作业面施工方法》

ZL201811136550.0);授权实用新型发明专利1项《一种可注浆式超前管棚推进装

（专利号：

（一种可注浆式超前管棚推进装

置》专利号：ZL201820800024.9);实审发明专利1项，为《

置及其使用方法》（专利号：201810522667.6);2020年10月，本工法关键技术《隧道超前大

2020

管棚推进与注浆施工工法》经中国铁建股份有限公司组织专家进行评审，达到国内领先水平；

年5月，委托机械工业信息研究院（国家一级查新机构）对本工法关键技术进行查新，查新结论

为“未见相同的文献报道”；本工法关键技术形成的科技成果《岩溶发育地区特大断面隧道安全

高效施工关键技术研究》获2020年度中铁十六局栠团有限公司科学技术奖一等奖。目前，本工

法已在广西柳州市莲花大道工程莲花山隧道和太焦客运专线榆社隧道得到了推广应用。

2工法特点

2.1加快了管棚施工速度。采用研发的超前大管棚多作业面施工方法，将大断面隧道超前大管棚

分区、分昼、分顺序施工，使多台钻机同时平行工作，避免了钻机间的相互干扰，比传统的大断

面隧道超前大管棚施工速度明显加快。

2.2节约了管棚原材。采用研发管棚推进与注浆一体装置，使用推进延长管可将末节管棚推进至

开挖轮廓外，较传统的切割末节管棚侵限部分的方式可节省管材约2.5m/孔~3m/孔。

2.3管棚注浆