劉城

【摘要】在城市隧道工程施工中，管棚超前支護是十分重要的輔助技術類型，不僅能夠提升掌子面穩(wěn)定性，同時還可避免地表嚴重下沉，施工方式快速便捷，可保證隧道工程施工安全性。對此，本文首先對管棚工藝進行介紹，然后對管棚的配置形式進行分析，并以某城市隧道工程為研究對象，對管棚超前支護施工技術要點進行詳細探究。

【關鍵詞】管棚工藝;配置形式;施工

1、引言

管棚是隧道工程施工中十分常見的超前支護方式，可被應用于隧道工程開挖洞口段以及淺埋洞身段施工中。對于隧道工程斷裂破碎帶以及淺埋偏壓不良地質(zhì)施工段，均可應用管棚超前支護施工技術，支護施工效果比較好。因此，對管棚超前支護技術在城市隧道工程施工中的應用方式進行深入研究意義重大。

2、管棚工藝概述

在城市隧道工程施工中，在管棚超前支護技術的實際應用中，首先可在隧道工程開挖外輪廓上進行鉆孔，要求根據(jù)洞軸合理控制鉆孔間距，然后再安裝慣性矩較大的鋼管，再利用注漿施工方式固結巖體，進而達到預支護施工效果。在管棚施工中，可利用鋼管材料進行縱向預支持，然后再利用鋼拱架發(fā)揮環(huán)向支撐作用，不僅整體剛度大，而且能夠有效控制圍巖變形，使其能夠承受早期圍巖壓力作用。管棚一次超前量大，鋼管安裝次數(shù)比較少，與開挖施工之間的相互干擾比較小，有利于進行全斷面施工，提升隧道工程施工效率。

3、管棚的配置形式

在隧道工程施工中，不同隧道工程施工區(qū)域地質(zhì)結構、地形條件以及地層性質(zhì)差異比較大，因此鋼管配置形式也有較大差異，主要可分為七種形式，如圖1所示，具體如下：（1）扇形配置形式。如果隧道工程斷面內(nèi)部地層結構穩(wěn)定性比較高，而拱部附近地層穩(wěn)定性交叉，則可應用扇形配置方式。（2）半圓形配置形式。如果隧道工程下半部地層結構穩(wěn)定，而拱線以上地層結構穩(wěn)定性較差，則可利用半圓形配置形式。（3）門型配置形式。如果隧道工程基礎結構穩(wěn)定，但是斷面內(nèi)部地層以及上部地層穩(wěn)定性交叉，則可應用門型配置形式。（4）全周形配置形式。如果隧道工程施工區(qū)域地層條件為軟弱地層，或者膨脹性、擠出性圍巖比較差，則可利用全周形配置形式。（5）上半單側(cè)配置形式。部分隧道工程一側(cè)施工位置有道路工程、鐵路工程或者其他工程項目，或者隧道工程位于斜坡地層中，并形成偏壓狀況，則可應用全周形配置形式。（6）上半雙排配置形式。如果隧道工程上部有重要設施，或者拱部地層穩(wěn)定性較差，則可應用上半雙排配置方案。（7）一字形配置形式。如果隧道工程處于鐵路工程或者公路工程正下方，則可應用一字形配置形式。

4、城市隧道工程概況

某隧道工程總長度為370m，為短隧道工程，該隧道工程設計路面高程為1093.2m，設計路面高程1074.9m，縱向單坡坡度為-4.74%。該隧道工程為連拱隧道，隧道工程路面寬度為9m，邊線間距2.1m，為淺埋隧道工程。

在該隧道工程施工中，管棚布置形式如圖2所示。（1）在隧道工程走向，管棚工作室長度為3m，以12m～15m間距進行布置。（2）對于隧道工程拱起位置，需設置長管棚，對于隧道工程拱部，需設置鋼管，在各個斷面設計35根鉆孔，管棚與管心之間的距離為40cm。（3）在臨近管棚搭接施工中，對于搭接長度，需控制在1m以上。（4）綜合考慮該隧道工程地下管線布局形式以及管棚長度，采用測斜儀對仰角進行測量，對于仰角，需控制在3°～6°之間。（5）鉆孔直徑為130mm，在管棚施工中，鋼管材料為熱軋無縫鋼管，鋼管材料壁厚為6mm，節(jié)長為1.5m。（6）在本工程注漿施工中，采用ps32.5水泥，根據(jù)試驗配置，水灰比為0.5：1，在漿液配置中，需加入一定量復合減水劑，將混凝土固結強度控制在C20以上。

5、管棚超前支護施工技術要點

5.1管棚支護施工準備

（1）施工材料和機械設備。在管棚超前支護施工中，機械設備包括潛孔鉆、吊車、注漿泵以及挖掘機等，將各類機械設備運輸至施工現(xiàn)場，對于原材料質(zhì)量進行試驗檢測，保證各類原材料參數(shù)符合施工要求。（2）現(xiàn)場布局。對管棚超前支護施工場地進行科學合理的布局，對隧道工程洞口地質(zhì)條件、偏壓情況進行現(xiàn)場勘察，對地面進行整平和夯實處理，在隧道洞頂開挖截水溝，在隧道洞口兩側(cè)設置排水設施。（3）技術準備。對隧道工程施工圖紙、施工現(xiàn)場勘察資料進行分析，加強高程控制，合理設置水準基樁。組織施工隊伍，對施工人員做好技術交底工作。

5.2管棚工作室開挖和支護

在本工程施工中，對于管棚施工工作室，需縱向開挖40cm，設計開挖程度為3m。在開挖施工中，應用高頻振動錘，激振力220kN。根據(jù)現(xiàn)場勘察，該隧道工程上方有建筑工程，因此要求對沉降量進行有效控制，綜合考慮施工現(xiàn)場實際情況，采用中隔斷閥以及正臺階法施工方式。在利用振動錘進行開挖施工時，對于振動沉拔樁速度，應控制在4m/min～7m/min之間。在開挖施工前，首先需對施工現(xiàn)場進行測量定位，為了保證振動樁錘施工性能，要求對減振裝置進行潤滑處理，如果減震器幅度超過規(guī)定值，則應及時找出原因，并進行調(diào)整。在實際施工中，如果液壓操縱失靈，或者軟管破碎，則要求作業(yè)人員立即停機，并采取有效的安全防護措施。在開挖施工完成后，即可進行錨桿施工，合理設置鋼拱架、鋼筋網(wǎng)，然后進行混凝土噴射施工，提升圍巖結構穩(wěn)定性，最后進行封閉處理。

5.3鉆機平臺搭設

對掌子面進行測量放樣，并做好管棚孔位標記，搭設施工作業(yè)平臺。在施工作業(yè)平臺搭設施工中，必須綜合考慮鉆孔位置。在搭設施工過程中，根據(jù)鉆孔作業(yè)要求控制施工傾斜度以及鉆機高度。為了提升施工作業(yè)平臺穩(wěn)定性，對于平臺支撐點鋼管，應深入地層以下50cm，并利用縱橫掃地桿進行連接，即可避免在鉆進施工中發(fā)生不均勻沉降。

5.4鉆孔施工

通過對該城市隧道工程進行現(xiàn)場勘察，進、出口地質(zhì)條件比較差，需應用直徑108mm×6大管棚施工方式。在洞口土石方開挖施工完成后，即可形成核心土以及洞面，然后再設置長管棚。對于施工作業(yè)平臺，可利用鋼管材料以及貝雷架進行搭設。在鉆進施工中，需頂進長管棚鋼，然后再利用注漿施工技術固結地層結構。在鉆孔施工中，當鉆孔空鉆后，即可安裝套管，在鉆進施工中，需及時鉆進后臺送風系統(tǒng)。根據(jù)鉆進施工區(qū)域地質(zhì)條件對鉆進速度、風壓進行調(diào)節(jié)控制，并利用跳打施工方式，對鉆進施工過程進行詳細記錄。另外，還需對孔口排渣情況進行分析，在鉆進施工中，如果遇到軟泥或者出現(xiàn)滲水問題，則應立即停止鉆進施工，并進行孔內(nèi)注漿，及時做好封堵處理，避免在鉆進施工中發(fā)生透水事故。隨著鉆進施工的不斷進行，在達到設計深度位置后，即可清除鉆孔中的雜物，然后對孔斜以及孔深進行測量驗收，在驗收合格后，即可進行其他鉆孔施工。

5.5注漿施工

在該隧道工程洞身V級圍巖超前支護施工中，需應用超前小導管注漿施工技術。通過噴射混凝土，對開挖輪廓面以及掌子面進行封閉處理，在鉆孔施工完成后，即可安裝小導管。對于鉆孔直徑，應控制在鋼管直徑20mm以上，在超前小導管設置中，環(huán)向間距為40cm，每一排需設置14根導管，對于輔射角，需控制在5°～15°之間，另外，縱向需預留1m進行搭接處理。對于導管，可利用直徑為50mm，，壁厚為4mm的無縫鋼管進行制作，每根導管長度為3.5m，對于鋼管前端，需加工制作成為錐形，而對于導管尾部，需焊接加勁箍。管身鉆孔的孔眼直徑為8mm，采用梅花形布置形式，鉆孔間距為15cm。在后端1m范圍內(nèi)，不能設置溢漿孔，對于管尾部位，需安裝加圓環(huán)，管身必須保持順直狀，同時采用焊接施工方式與型鋼支撐進行連接。綜合考慮拱頂外輪廓的中心高程合理進行布孔測量放樣，采用插鋼釬做好標記。在注漿管路連接施工中，需將小導管插入至鉆孔中，同時需在鉆孔外預留一定長度，對于導管四周，可采用塑膠泥進行封堵。在注漿施工中，采用水泥漿材料，水泥標號為425，水灰比1：1。在注漿施工中，對于注漿壓力，應控制在0.6MPa～1MPa之間。

結語：

綜上所述，本文主要結合實例，對管棚支護施工技術在城市隧道工程施工中的應用方式進行了詳細探究。在隧道工程超前支護施工中，管棚支護技術的應用優(yōu)勢明顯，可被應用于地質(zhì)條件較差以及跨度較大的隧道工程施工中。管棚支護施工方式復雜，因此，需對隧道工程施工區(qū)域進行地質(zhì)勘察，根據(jù)施工要求制定施工方案，加強施工質(zhì)量控制，提升隧道工程施工質(zhì)量。

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