李旭紅

（山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原030006）

0 引言

隨著我國高速公路建設(shè)水平的不斷提高以及對于自然環(huán)境保護工作的日益重視，高速公路工程建設(shè)中隧道工程施工項目逐漸增多，各種不良地質(zhì)條件以及淺埋偏壓情況對隧道安全施工提出了新的要求。大管棚支護作為公路隧道支護技術(shù)的重要形式，由于能夠增強隧道開挖施工段的地層承載力，能控制隧道開挖區(qū)域的圍巖變形以及地表下沉，因此在高速公路項目施工中得到了廣泛的應(yīng)用，對于確保隧道開挖施工作業(yè)的安全順利進行發(fā)揮了重要的作用。

1 大管棚超前支護施工技術(shù)優(yōu)點

（1）可以有效地控制圍巖松動，避免垮塌事故的發(fā)生。通過大管棚支護施工，可以在隧道內(nèi)部形成圍繞隧洞輪廓的殼狀結(jié)構(gòu)，形成梁拱效應(yīng)，為前方圍巖以及后方圍巖提供支撐點。

（2）提高圍巖承受能力。管棚支護施工中需要進行注漿施工作業(yè)，注漿漿液經(jīng)過管壁孔壓進入隧道圍巖裂隙之中，因此能夠通過漿液的膠結(jié)以及固結(jié)作用，改善軟弱圍巖的物理力學性質(zhì)，提高隧道巖體的承受能力，對周邊圍巖起到良好的加固效果。

（3）降低爆破對圍巖造成的沖擊。對于采用新奧法等掘進施工工藝的隧道施工而言，爆破造成的沖擊波以及氣體能夠被管棚的密集環(huán)形孔槽吸收，因而能夠緩解由于爆破作業(yè)對圍巖造成的干擾。

（4）為隧道開挖掘進提供安全作業(yè)空間。由于大管棚的支護剛度較大，因此如果發(fā)生塌方，管棚能夠?qū)λ鸬骄彌_支撐作用，即使管棚破壞，由于破壞速度慢，因而能夠確保隧道施工作業(yè)安全。

2 大管棚支護施工技術(shù)準備工作

大管棚支護施工準備工作主要包括現(xiàn)場布置、機械材料準備以及施工技術(shù)交底等幾項內(nèi)容。

對于施工現(xiàn)場的布置，主要是對管棚支護施工區(qū)域的場地進行合理的布置，同時完成地面的平整以及夯實施工，然后完成臨時便道、配電房、攪拌站、空壓機房等臨建設(shè)施的施工。同時做好隧道進洞口邊、仰坡開挖以及防護工程施工，并確保隧道洞頂截水溝的開挖以及隧道洞口兩側(cè)的臨時排水設(shè)施施工作業(yè)完成。

對于機械以及材料準備，主要是組織潛孔鉆、挖掘機、裝載機、注漿泵、吊車等大型設(shè)備進入施工現(xiàn)場，同時對混凝土配合比、注漿液配比以及原材料進行試驗檢測，確保原材料各項參數(shù)指標合格。

施工技術(shù)準備工作則是按照隧道施工圖紙和有關(guān)勘測資料，對交付使用的隧道軸線樁、平面控制三角網(wǎng)基點樁及高程控制的水準基樁等，進行詳細的測量檢測和核對，同時完成洞口水準點的引設(shè)，并嚴格按照施工圖紙對施工隊伍進行細致的技術(shù)交底。

3 導向墻的施作

在導向墻施工作業(yè)前，應(yīng)該在導向墻的拱腳外填筑漿砌片石等方式為導向墻施工提供堅實的基礎(chǔ)，一般需要控制套拱基礎(chǔ)設(shè)計，要求基底地基承載力不小于0.3MPa。由于施作導向墻的主要目的就是作為大管棚支護施工的導向以及固定設(shè)施，在施工作業(yè)流程上，首先應(yīng)該對管棚位置以及導向墻位置進行測量放樣，尤其是對大管棚位置與隧道開挖線之間的距離進行控制，以免大管棚施工對隧道初期支護或者是襯砌混凝土施工造成干擾。在完成測量之后，應(yīng)該按照設(shè)計要求的軸線方向以及施工技術(shù)規(guī)范要求架設(shè)鋼拱架以及底模板，并沿著鋼拱架的拱圈環(huán)向布設(shè)安裝孔口套管，需要注意的是，為了確保鋼管的順利打入，孔口套管的直徑應(yīng)該超過管棚鋼管2～3cm。

完成孔口套管安裝施工之后，應(yīng)對孔口套管的間距、位置以及方向進行定位，在確保無誤之后安裝套拱模板。然后按照從導向墻基礎(chǔ)開始，對稱澆筑的作業(yè)方式進行混凝土的澆筑，并在套拱的拱頂完成合攏。需要注意的是，為了確保導向墻工程施工中不出現(xiàn)下沉或者偏移，可以采取臨時支撐措施，對導向墻拱頂進行監(jiān)控測量，以確保大管棚施工作業(yè)的安全。混凝土澆筑施工結(jié)束后，可以采用土工布覆蓋導向墻套拱混凝土，并灑水養(yǎng)生一周，以免導向墻混凝土開裂。

4 大管棚鉆孔施工

（1）鉆機配置與就位。對于大管棚支護施工，鉆機的轉(zhuǎn)矩、破碎孤石的能力以及沖擊力必須滿足工程施工要求；對于鉆機平臺，必須要確保著實地，連接要牢固、穩(wěn)定，以免在鉆孔過程中出現(xiàn)不均勻沉降、擺動或者位移等影響鉆孔質(zhì)量的問題。

（2）鉆孔施工作業(yè)。大管棚應(yīng)該嚴格按照設(shè)計位置進行施工作業(yè)，鉆孔順序按照高孔位向低孔位進行，先施工有孔鋼管之后再施工無孔鋼管，將無孔鋼管作為檢查管以檢查注漿質(zhì)量。在鉆孔施工開始時應(yīng)該保持低壓低速，待鉆進1m 之后，可以適當提高鉆進壓力，按照“鉆進一節(jié)續(xù)一節(jié)”的原則進行施工。在鉆孔鉆進過程中，應(yīng)該及時使用測斜儀對鉆孔位置進行測定，并按照鉆機的鉆進情況判斷成孔質(zhì)量，確保鉆進過程中鉆機的動力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓持續(xù)鉆進。

（3）鉆孔過程中的質(zhì)量控制措施。在鉆孔施工作業(yè)前，應(yīng)該先噴涂一層厚度為15cm 左右的混凝土作為止?jié){墻，以免后期壓力注漿過程中出現(xiàn)漏漿或者坍塌等問題。在鉆孔施工作業(yè)過程中，應(yīng)該及時檢查鉆機作業(yè)情況是否正常，當鉆孔至砂層或者是易塌孔位置時，應(yīng)該采取泥漿護壁繼續(xù)鉆進，如果鉆進實在困難，可以采取跟管鉆進的方式作業(yè)。如果在鉆進過程中出現(xiàn)夾泥夾沙層，應(yīng)該適當控制鉆進速度，以免出現(xiàn)夾鉆現(xiàn)象。

（4）清孔以及驗孔。采用巖芯鉆桿配合鉆頭來回進行掃孔，進而清除浮渣至孔底，然后采取高壓風的方式從孔底位置向孔口清理鉆渣，以免堵孔。清孔完成后應(yīng)該對孔位偏差進行檢查，確?？孜黄钤凇?0mm 范圍，鉆孔深度偏差在±50mm范圍。

（5）大管棚的鋼管安裝。長管棚棚管的頂進可以采取大孔引導以及棚管機鉆進結(jié)合施工的工藝方式，首先將錐尖鋼管頂入鉆孔之內(nèi)，然后采用絲扣連接的方式逐根進行連接直到孔底。待管棚安裝施工結(jié)束之后，應(yīng)該及時封堵鋼管與孔壁之間的空隙，并連接好壓漿管。此外，為提高管棚鋼管的抗彎能力，在鋼管內(nèi)插入鋼筋籠，鋼筋籠有4根主筋和固定環(huán)，主筋直徑一般為Φ18，固定環(huán)采用Φ42短管節(jié)，并與主筋焊接，具體構(gòu)造可以參考圖1。

圖1 鋼管構(gòu)造示意圖（單位：cm）

5 大管棚注漿施工

在大管棚注漿施工作業(yè)前，首先應(yīng)該向隧道開挖工作面、拱圈以及鉆孔孔口周圍的巖面噴射強度不低于C25的混凝土，以免注漿過程中出現(xiàn)巖面縫隙漏漿的問題。

（1）注漿材料的選擇

對于注漿材料，要選擇固化收縮小、與混凝土以及圍巖凝結(jié)力強、流動性好、可灌性高的漿液作為注漿材料，要確保注漿后的固結(jié)體具有較好抗?jié)B性能、穩(wěn)定性能以及耐久性能。要確保注漿材料與水文地質(zhì)條件具有較好的適應(yīng)性，現(xiàn)階段在工程施工項目中大多采用普通水泥-水玻璃雙液漿作為注漿材料。

（2）注漿施工階段的工藝控制

在注漿施工作業(yè)之前，應(yīng)該提前進行水泵試泵以及注水試驗，拌和后準備注漿的漿液必須通過曬網(wǎng)過濾方可進入注漿機。在注漿施工過程中應(yīng)該及時根據(jù)注漿漿液的擴散情況、注漿量、注漿壓力等參數(shù)對注漿材料以及配比進行調(diào)整。對于單根鋼管的注漿量，可以按照以下公式進行計算：

式中：L為鋼管總長（m）；r為鋼管半徑（m）；R為漿液擴散半徑（m）；η為隧道地層孔隙率；β為漿液損耗系數(shù)；α為漿液有效填充系數(shù)。

（3）注漿施工過程中異常情況的處理

如果注漿過程中出現(xiàn)小裂隙漏漿的問題，應(yīng)該首先使用水泥浸泡過的麻絲填塞裂隙，然后通過調(diào)整注漿材料漿液配比以及縮短凝膠時間等方式控制跑漿問題。在注漿過程中，如果壓力突然升高，則應(yīng)該只注純水泥漿或清水。如果出現(xiàn)堵管問題，則應(yīng)該先打開孔口泄壓閥，再關(guān)閉孔口進漿閥，并停機進行處理。注漿施工作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)該先泄壓再關(guān)閥門并停機。

6 結(jié)語

在高速公路隧道工程施工中，采用大管棚支護技術(shù)，可以通過注漿體以及管棚形成共同的受力體，進而對隧道開挖的輪廓線形成梁拱支撐，起到避免圍巖軟弱坍塌，確保隧道開挖施工作業(yè)安全的作用，非常適用于地質(zhì)斷層破碎帶、軟弱巖性巖層以及裂隙節(jié)理發(fā)育段的施工作業(yè)。需要注意的是，由于大管棚施工作業(yè)影響因素較多，因此在管棚施工作業(yè)中必須結(jié)合項目施工特點，合理進行施工組織設(shè)計，強化關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制，為隧道開挖施工作業(yè)提供良好的基礎(chǔ)。

[1] 林希鶴，盧清國，馬艷奉.超前管棚支護在隧道工程中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2006（8）：58-60.

[2] 周愛國. 隧道施工現(xiàn)場技術(shù)[M]. 北京：人民交通出版社，2004.