淺埋暗挖水下隧道管棚預(yù)支護(hù)作用

張海龍

中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司 湖北 武漢 430074

前言

淺埋暗挖施工法是在進(jìn)行地下工程施工的過(guò)程中常用的施工方法，主要是在開(kāi)挖前對(duì)施工場(chǎng)所的土體進(jìn)行加固，從而提高其承載能力，避免出現(xiàn)開(kāi)挖時(shí)因?yàn)楦采w層較薄而出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。同時(shí)應(yīng)該在不利于施工的場(chǎng)所進(jìn)行加固措施，從而保持地表的穩(wěn)固，創(chuàng)造良好的施工環(huán)境。通過(guò)國(guó)內(nèi)外既有的工程實(shí)例可以發(fā)現(xiàn)淺埋暗挖隧道管棚支護(hù)在工程項(xiàng)目施工的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

1 管棚法介紹

在使用淺埋暗挖法進(jìn)行施工的過(guò)程中，會(huì)根據(jù)工程項(xiàng)目的具體情況選擇相應(yīng)的支護(hù)方式，常用的支護(hù)方式包括噴混凝土加強(qiáng)、凍結(jié)法、管棚法等。本文主要是對(duì)管棚法的支護(hù)作用進(jìn)行研究。管棚法主要應(yīng)用在軟弱圍巖隧道施工的過(guò)程中，在正式進(jìn)行開(kāi)挖之前應(yīng)該在施工面的一定距離內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散孔的分布，并在擴(kuò)散孔上放置鋼管，通過(guò)鋼管向內(nèi)部進(jìn)行砂漿的注入，從而能夠提高圍巖的強(qiáng)度，使其在施工的過(guò)程中能夠與管棚形成相互支撐的體系，為整個(gè)工程項(xiàng)目的施工提供支護(hù)，保證工程項(xiàng)目的順利施工[1]。

2 管棚法的施工原理及適用條件

2.1 管棚法的施工原理

在進(jìn)行水下隧道施工的過(guò)程中利用管棚法進(jìn)行支護(hù)已經(jīng)是一種比較成熟的技術(shù)了，而這種技術(shù)主要是在新奧法原則的指導(dǎo)下進(jìn)行的。這種原則的本質(zhì)就是通過(guò)各種手段，對(duì)圍巖進(jìn)行控制，從而減少?lài)鷰r變形的狀況的出現(xiàn)。而管棚法主要是通過(guò)鋼管向圍巖內(nèi)灌入泥漿，從而填補(bǔ)圍巖內(nèi)的縫隙，使得土的密度不斷提高，進(jìn)而使圍巖成為一個(gè)嚴(yán)密的整體，提高圍巖的承受能力，使圍巖在施工的過(guò)程中能夠起到良好的支護(hù)效果，保證施工的有序進(jìn)行。

2.2 管棚法的適用條件

管棚法的適用范圍比較廣泛，但是并不是適用于所有的施工場(chǎng)所，為了使管棚法在施工的過(guò)程中得到正確的利用，下面對(duì)管棚法的適用條件進(jìn)行介紹：首先是淺埋但是不宜進(jìn)行明挖的階段。在這種情況下，往往是表層有建筑物或者是接近建筑物，因此為了不對(duì)地表的建筑物造成破壞，在進(jìn)行施工的過(guò)程中往往會(huì)采用管棚法進(jìn)行支護(hù)，從而提高表層的強(qiáng)度，保證施工的順利進(jìn)行。其次是在塌方體、砂土質(zhì)地層等地質(zhì)條件下。這些施工條件都屬于比較惡劣的范圍，在施工的過(guò)程中如果不對(duì)其進(jìn)行妥善處理，就容易導(dǎo)致施工事故的出現(xiàn)，輕者會(huì)延誤工期，嚴(yán)重的會(huì)對(duì)施工人員的生命安全造成威脅。在施工的過(guò)程中采用管棚法則能夠?qū)⒐芘锱c圍巖形成牢固的整體，發(fā)揮較好的支護(hù)作用，保證施工的有序進(jìn)行。最后地下水活動(dòng)比較強(qiáng)的地段，在進(jìn)行地下工程施工的過(guò)程中，應(yīng)該考慮到地下水對(duì)工程施工的影響，對(duì)于比較特殊的地段，無(wú)法直接進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，這種情況下就要考慮管棚法進(jìn)行施工，從而能夠?qū)⑹┕?lái)的影響控制到最低，保證施工的有序進(jìn)行[2]。

3 管棚預(yù)支護(hù)施工程序

在進(jìn)行管棚預(yù)支護(hù)施工的過(guò)程中應(yīng)該合理設(shè)置管棚預(yù)支護(hù)的施工程序，從而保證施工的有序進(jìn)行。在進(jìn)行施工之前應(yīng)該對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，施工計(jì)劃制定的過(guò)程中應(yīng)該明確施工要點(diǎn)、施工進(jìn)度等內(nèi)容，為之后的施工設(shè)定好藍(lán)圖，從而保證施工有條不紊地進(jìn)行。其次進(jìn)行導(dǎo)向管的設(shè)立。在進(jìn)行施工的過(guò)程中應(yīng)該通過(guò)澆筑混凝土從而形成防護(hù)墻，達(dá)到良好的防護(hù)效果。在這一階段還要做好施工場(chǎng)地的清潔工作，為鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)做好準(zhǔn)備工作，保證施工的順利開(kāi)展。同時(shí)應(yīng)該做好導(dǎo)向管的搭建工作，并對(duì)其搭建角度進(jìn)行核查，使其滿足施工需要。第三，進(jìn)行鉆孔、注漿。先根據(jù)施工計(jì)劃進(jìn)行水平鉆孔，在進(jìn)行鉆孔的過(guò)程中，每完成一個(gè)孔的鉆探后，都要對(duì)其角度進(jìn)行核查，以確保最后的鉆孔能夠符合施工需要。在完成鉆孔作業(yè)后進(jìn)行鋼管的安裝，最后，在完成管棚施工以后，應(yīng)該通過(guò)鋼管向內(nèi)部進(jìn)行砂漿的澆筑，從而能夠提高管棚的剛度，使其能夠滿足施工的要求，為之后的施工奠定良好的基礎(chǔ)，保證施工的有序進(jìn)行。

4 淺埋暗挖水下隧道管棚預(yù)支護(hù)作用

管棚法作為隧道施工的重要輔助技術(shù)，在施工的過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，有利于施工的順利進(jìn)行，本文對(duì)淺埋暗挖水下隧道管棚預(yù)支護(hù)的作用進(jìn)行介紹：

4.1 提高土層的抗壓能力

在進(jìn)行建筑施工的過(guò)程中，各種設(shè)備、施工引發(fā)的溫度應(yīng)力等一系列的反應(yīng)都會(huì)對(duì)土層承擔(dān)的壓力造成影響，為了將土層壓力帶來(lái)的影響降到最低，在施工的過(guò)程中應(yīng)該重視管棚預(yù)支護(hù)的應(yīng)用，通過(guò)支護(hù)作用的發(fā)揮，能夠提高土層的抗壓能力，保證工程施工的順利進(jìn)行。

4.2 控制地面沉陷

在進(jìn)行地下工程施工的過(guò)程中，由于工程項(xiàng)目的特性，容易出現(xiàn)地面沉降的狀態(tài)。而管棚預(yù)支護(hù)法則能夠改變應(yīng)力的分布方向，從而降低應(yīng)力對(duì)土層的作用，使土層保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)下，有效控制地面沉降，保證施工的順利進(jìn)行。

4.3 減少位移

地下工程施工的過(guò)程中采用管棚法進(jìn)行施工，能夠使注漿與圍巖相互作用，從而形成一個(gè)穩(wěn)定的整體，減少位移的發(fā)生。從橫向來(lái)看，通過(guò)澆灌混凝土能夠形成一個(gè)穩(wěn)固的混凝土曲梁，從而有效承載來(lái)自上部的壓力，從而能夠減少土層承擔(dān)的壓力。從縱面來(lái)看，通過(guò)長(zhǎng)管棚與閉合拱架相互結(jié)合，能夠形成一個(gè)短梁，從而起到良好的支護(hù)作用，不僅能夠承受來(lái)自上方的壓力，還能夠承受來(lái)自下方的地基反力。同時(shí)，通過(guò)向圍巖內(nèi)灌入混凝土，能夠提高圍巖的抗壓能力，減輕圍巖的變形情況，使圍巖位移的狀況減少。

4.4 改善圍巖的內(nèi)部環(huán)境

采用管棚法進(jìn)行施工對(duì)于改善圍巖的內(nèi)部環(huán)境具有重要的意義。通過(guò)鋼管向圍巖內(nèi)部進(jìn)行灌漿，從而使圍巖的強(qiáng)度增加，減少?lài)鷰r松弛的情況的出現(xiàn)，使得圍巖的強(qiáng)度符合施工的需要。同時(shí)注漿能夠提高圍巖內(nèi)部的密度，使其滲水性能變差，避免出現(xiàn)地下滲水的情況出現(xiàn)。

4.5 降低爆破的影響

在進(jìn)行施工的過(guò)程中需要進(jìn)行爆破，而在爆破的過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊波可能會(huì)圍巖造成破壞，影響施工的正常進(jìn)行，而合理的管棚支護(hù)的搭建能夠縮小爆破沖擊波的影響范圍，將其控制在合理的范圍內(nèi)，使施工能夠正常進(jìn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行地下工程修建的過(guò)程中不可避免地會(huì)應(yīng)用到淺埋暗挖的施工方法，本文對(duì)管棚預(yù)支護(hù)技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，希望能夠讓更多的人認(rèn)識(shí)到管棚法的重要作用，在施工的過(guò)程中應(yīng)用這一重要的施工方法。

[1] 郭磊.淺埋暗挖水下隧道管棚作用機(jī)理及開(kāi)挖的擾動(dòng)效應(yīng)研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2010.

[2] 林鵬遠(yuǎn),朱朋金,顧學(xué)建,等.砂卵礫石地層中淺埋暗挖法超前小導(dǎo)管注漿施工技術(shù)[J].水利水電技術(shù),2013,44(01):105-108.