長管棚支護在隧道工程施工中的應(yīng)用研究

龍 偉

(貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司)

0 引言

當(dāng)前在我國公路工程項目建設(shè)上，對于耕地以及環(huán)境保護更加重視，因此公路工程建設(shè)項目中的隧道工程施工項目不斷增多。部分公路工程隧道施工項目所處區(qū)域的地質(zhì)條件較差，而且隧道的埋深較淺，存在著偏壓大以及開挖施工斷面較大等一系列的問題，給工程施工帶來了較大的難度。對于巖體破碎、裂隙發(fā)育、塌方體、斷裂破碎帶、砂土質(zhì)地層以及淺埋偏壓圍巖等地質(zhì)情況，為了確保隧道開挖施工作業(yè)的順利進行，必須采取一定的超前支護措施以保障施工作業(yè)的順利進行。長管棚支護作為隧道支護的重要形式，由于直徑大，超前量大，可以減少鋼管安裝次數(shù)以及能夠避免開挖與支護施工作業(yè)之間的干擾，因此在隧道工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用，對于避免坍方以及地面下沉，確保隧道施工作業(yè)的安全順利推進發(fā)揮了重要的作用。

1 長管棚施工工藝原理以及作用分析

長管棚支護施工的主要目的是為了確保隧道施工開挖的安全順利進行，在隧道洞口的隧道拱頂前沿沿著隧道輪廓線外鉆設(shè)水平孔，然后進行注漿對圍巖進行固結(jié)，對隧道拱頂形成棚架保護環(huán)。長管棚支護施工的技術(shù)優(yōu)點在于能夠提高圍巖的抗剪強度，而且可以有效的承載局部松馳的地層荷載，并與后期的初期支護和空間結(jié)構(gòu)形成良好的支撐。

安裝鋼管可以起到錨桿的作用，以便于強化整體性形成較強的圍巖殼。通過鋼管的預(yù)注漿，漿體在管壁鉆孔在鋼管周圍擴散，將圍巖利用漿體形成整體骨架，以控制隧道開挖施工造成的地表沉降問題。此外，在長管棚支護施工過程中，通過鉆機成孔，還可以充分的發(fā)揮超前預(yù)報的功能，進而準(zhǔn)確的掌握圍巖地段的地質(zhì)情況，便于對超前斷的破碎巖體或者是軟弱圍巖進行控制，以免后期出現(xiàn)塌方問題。

2 超前長管棚支護施工作業(yè)準(zhǔn)備工作

(1)施工現(xiàn)場準(zhǔn)備工作。施工現(xiàn)場的準(zhǔn)備工作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。進而按照施工組織計劃將施工材料運抵施工現(xiàn)場，并對原材料質(zhì)量進行試驗檢測，確保材料各項技術(shù)指標(biāo)滿足要求。

(2)施工技術(shù)準(zhǔn)備工作。對于測量施工作業(yè)，首先應(yīng)該完成導(dǎo)線控制點以及水平基點的布設(shè)，以確保軸線放樣以及標(biāo)高測量滿足施工要求，同時完成洞口水準(zhǔn)點的引設(shè)。其次，應(yīng)該完成隧道進洞口邊、仰坡的開挖以及防護工程的施工，對隧道施工洞口的地質(zhì)情況以及偏壓情況進行初步掌握。此外，還應(yīng)該完成隧洞洞頂截水溝的開挖以及隧道洞口兩側(cè)的臨時排水設(shè)施的開挖，并嚴(yán)格按照施工圖紙對施工隊伍進行細(xì)致的技術(shù)交底。

3 隧道洞口導(dǎo)向墻的施工

進行導(dǎo)向墻施工的主要目的是作為管棚支護施工的導(dǎo)向以及固定設(shè)施，導(dǎo)向墻形式一般為鋼筋混凝土導(dǎo)向墻。其具體施工流程如下所示。

首先，應(yīng)該通過測量放樣明確導(dǎo)向墻的具體位置，在確保基礎(chǔ)的標(biāo)高以及基寬合格后，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，之后架設(shè)底模板，然后沿著鋼拱架的拱圈環(huán)向布設(shè)安裝孔口套管，孔口套管的直徑應(yīng)該比管棚鋼管要打2～3 cm左右。

在完成孔口套管安裝施工之后，應(yīng)該對孔口套管的間距、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(dǎo)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。

4 長管棚鉆孔施工

(1)鉆機的配置及就位。對于長管棚鉆機的選擇，應(yīng)該選擇扭矩大、鉆孔能力以及沖擊能力強的鉆機，同時也應(yīng)該確保鉆機能夠多方位鉆孔，并能夠控制深孔鉆進的精度。對于鉆機平臺可以采用鋼管腳手架進行搭設(shè)，平臺的長度應(yīng)該比鉆機長度稍長0.5 m左右，要盡可能一次性搭設(shè)完成平臺。必須確保平臺支撐連接的穩(wěn)定，以免鉆機鉆孔過程中出現(xiàn)不均勻下沉或者是擺動等問題。鉆機就位之后應(yīng)該使用精密測量設(shè)備對鉆機位置進行核定，以確保鉆機鉆進使得傾角與仰角滿足施工技術(shù)要求。

(2)長管棚鉆孔施工。長管棚應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計位置進行施工作業(yè)，先施工有孔鋼管之后施工無孔鋼管，將無孔鋼管作為檢查管以檢查注漿質(zhì)量。在鉆孔施工過程中開始應(yīng)該保持低壓低速，待鉆進1 m之后可以適當(dāng)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)該及時的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。如果在鉆進過程中出現(xiàn)夾泥夾沙層，應(yīng)該適當(dāng)控制鉆進速度以免出現(xiàn)夾鉆現(xiàn)象，如果地質(zhì)條件為易塌孔的地質(zhì)條件，應(yīng)該加泥漿護壁之后繼續(xù)鉆進。對于松散的堆積層或者是破碎地質(zhì)，可以通過增加套管護壁的方式，確保鉆機順利鉆進。

(3)清孔以及驗孔。在鉆孔過程中應(yīng)該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(fēng)的方式從孔底位置向孔口清理鉆渣，以免堵孔。在完成清孔作業(yè)之后，應(yīng)該使用測量儀對鉆孔深度以及傾角進行檢查，具體控制指標(biāo)如表1所示。

表1 管棚鉆孔的允許偏差

5 棚管安裝與注漿施工

(1)長管棚的鋼管安裝。長管棚棚管的頂進可以采取大孔引導(dǎo)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)該及時的封堵鋼管與孔壁之間的空隙，并連接好壓漿管。

(2)注漿。在長管棚注漿施工作業(yè)之前，首先向工作面、拱圈以及孔口管周圍的巖面噴射混凝土，以免造成巖面縫隙出現(xiàn)跑漿問題。注漿材料的漿液配比應(yīng)該根據(jù)隧道工程施工區(qū)域的地質(zhì)條件、注漿工藝以及設(shè)備成本確定，對于含水量較高的區(qū)域可以采用普通水泥-水玻璃雙液漿。在注漿工程施工過程中，應(yīng)該實時的觀察漿液的擴散情況、注漿量以及注漿壓力等參數(shù)指標(biāo)，，通過嚴(yán)格的控制孔位注漿順序、注漿壓力、持續(xù)時間、注漿量等參數(shù)，充分發(fā)揮對于長管棚的超前預(yù)報支護能力。

(3)注漿效果檢查。在完成注漿之后，可以通過敲擊鋼管的方式判斷漿液是否填充滿鋼管，如果響聲清脆表明未充分填充，可以采取補充砂漿填充處理，同時在隧道開挖施工過程中，應(yīng)該及時的觀察巖壁面，要確保鋼管周圍20 cm范圍巖隙基本充填密實。

6 結(jié)語

長管棚支護作為隧道工程施工中應(yīng)用較多的一種支護形式，對于地質(zhì)條件較差的淺埋暗挖隧道的適用性非常強，不僅可以有效的控制隧道施工區(qū)域的地表沉降變形，對于確保施工作業(yè)的安全也具有較好的效果。在長管棚支護施工作業(yè)過程中，施工部門應(yīng)該結(jié)合隧道施工區(qū)域的地質(zhì)條件，合理的制定長管棚隧道施工方案，同時嚴(yán)格按照管棚設(shè)計參數(shù)做好管棚的安裝以及注漿施工，以提高長管棚支護施工作業(yè)質(zhì)量，確保隧道開挖施工的安全順利。

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［1］高懷鵬，毛海東.長管棚預(yù)注漿超前支護技術(shù)在淺埋偏壓大跨隧道洞口施工中的應(yīng)用［J］.公路，2005.

［2］饒為國.管棚-大斷面箱涵暗頂技術(shù)在下穿公路工程中的應(yīng)用及分析［J］.土木工程學(xué)報，2008，(4).

［3］李建軍，蔣樹屏，吳明生.坨家山隧道大塌方的管棚施工技術(shù)［J］.公路交通技術(shù)，2005，(4).