隧道大管棚施工技術分析

劉 建 強

(山西晉城路橋建設有限公司，山西 晉城 048000)

隧道大管棚施工技術分析

劉 建 強

(山西晉城路橋建設有限公司，山西 晉城 048000)

對隧道大管棚施工技術進行了概述，并對大管棚施工過程中洞身施工、邊仰坡施工、圍巖施工、鉆孔施工等關鍵環節的控制進行了論述，歸納總結了施工中需注意的問題，以期從根本上保證大管棚的施工質量。

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近年來，公路隧道規模逐漸擴大，隧道施工的穩定性和安全性非常重要。在眾多隧道形式中，暗挖隧道由于埋藏較淺，對地層的擾動較大，很容易引起地基應力變化，甚至存在沉降和坍塌的危險，從而危害到洞內施工和地表建筑物的安全。為了保證暗挖隧道施工時圍巖的穩定性，同時也為了對上部地層的沉降量進行有效控制，必須采用合理的支護措施來保證淺埋暗挖隧道的有序進行。大管棚因為整體剛度較大，可有效限制圍巖的變形，因此，在隧道工程中得到了廣泛的應用。

1 大管棚技術概述

大管棚超前支護技術是指利用鋼拱架沿開挖輪廓線，采用較小的外插角，向開挖的前方打入鋼管或鋼插板構成的棚架，從而達到對開挖面前方圍巖進行超前支護的目的。由于管棚的縱向支撐體系采用的是鋼管或鋼板，環向支撐采用的又是鋼拱架，因此這種支護方式的整體剛度較大，對圍巖的變形限制能力也較強，而且還能夠起到提前承擔圍巖壓力的作用。大管棚支護比較適合應用于圍巖壓力來得快，對圍巖變形、地表下沉都有嚴格要求的軟弱破碎圍巖隧道工程中。如果處理對象還存在破碎地層，塌方體、巖堆以及偏壓等情況，應該同時采用灌漿的方法，進行輔助處理。對于存在流塑狀的巖體或巖溶、嚴重流泥、富水的地段，則需要利用鋼管進行注漿堵水，同時來對圍巖體系進行加固。與短管棚相比，大管棚一次超前量較大，可有效降低鋼管安裝的次數，同時還可有效減少對開挖作業面的干擾，比較適合應用于大中型機械進行開挖的大斷面隧道結構中。

2 隧道大管棚施工

2.1 洞身施工

隧道施工首先需要進行測量放線，可根據施工圍巖的等級以及斷面的規格等情況來進行測量放線，為了避免影響后期施工的安全性，必須做好測量工作。放線工作完成以后，便可進行布孔、爆破以及開挖等施工作業。開挖期間應該控制好欠挖和超挖的數目，如果遇到方石，則可采用預裂爆破法來進行爆破。爆破工作的重點在于起爆的次序、鉆孔的角度以及深度等。預裂爆破時，最小抵抗線應該以圍巖點作為依據，自周邊眼及周邊眼間距中間選擇出來，同時對藥量的適量性進行控制，周邊眼的藥量應該嚴格控制在要求范圍內，將藥量按照設計要求布置到炮眼當中。對于周邊眼，應該采用直徑較小的低爆速炸藥；在開挖初期支護時，為了避免出現任何收縮或下沉等變化，則需要密切注意每項重復性的施工，是否能夠嚴格控制流程按規范進行，尤其是對于軟弱圍巖的施工。

2.2 邊仰坡施工

施工時，對邊仰坡截水溝進行設置，然后對邊仰坡實施放線與開挖作業。從上到下開挖到要求高度。對小導管進行成孔操作，要求成孔數目、長度以及注漿壓力都必須符合設計要求，在注漿結束后進行掛網，然后噴射要求強度的混凝土，混凝土噴射的厚度通常為15 cm，施工完成后，重復上述操作。

2.3 圍巖施工

開挖時，如果圍巖條件較差，應該采用弱爆破、短進尺以及強支護跟進的方式。單邊開挖時，采用馬口支護跟進的方式。如果施工地質條件不佳，為了避免圍巖形變或坍塌，則需要在開挖斷面規格達標且出碴結束后，進行混凝土的初噴作業，初噴厚度可在10 cm～20 cm范圍內。在混凝土初噴之前，需要將圍巖表面的雜物、松散石塊等清除干凈，然后采用濕噴的方法進行噴射；噴射時為了減少回彈率，應該適當提高混凝土的粘結度，以小灰骨比例進行配比。

2.4 鉆孔施工

鉆孔前，先對斷面的中線及高程進行檢查，保證各開挖輪廓線完全符合設計要求。在開挖作面處，設置受力拱架，再將管棚的正確位置標出。孔口的位置與設計位置偏差不允許超過5 cm范圍；根據布置好的孔位及鉆孔的方向進行鉆孔，鉆孔應采用由低向高、由兩側向中間的方式進行。鉆孔剛開始時，應該采用低壓慢速的控制措施，以保證鉆孔的方向。在控制好方向后，可使鉆速逐步提高，并保持正常壓力。鉆進過程中，如果遇到大孤石，則應采用高壓、低速的方式進行。整個鉆進過程都應該根據地質條件的不斷變化，來及時調整鉆進參數；在鉆進過程中，采用清水進行護壁，并定時將取芯管取出，拿出巖芯；鉆孔作業必須沿鉆機位所定基線進行，同時應該時刻注意鉆孔的方向，保證鉆孔的精確度。如果存在影響鉆進的巖土，可采用前半段直徑125 mm的鉆頭，后半段直徑為110 mm的鉆頭，以方便將鋼管頂入。另外，如果鉆進過程中遇到較為復雜的地層，導致鉆孔失敗，則應該采用預注漿加固鉆入成孔法，也可加長巖芯管跟管鉆進。

2.5 套拱施工

套拱施工時，管棚固定墻混凝土的強度必須得到保證，在明洞輪廓線外進行施工操作，操作時必須與掌子面緊密貼合在一起。將符合規定的型鋼所制成的鋼拱架，埋入到套拱中來作為橫架，然后進行焊接，使橫架與管棚鋼管形成一個體系。支撐使用鋼管搭架。根據方向要求對孔口管與布筋進行安裝，對孔口管、布筋的角度及位置進行確定，然后進行套拱混凝土施工。需要注意的是，在管棚施工時，應該先將鋼花管開孔，然后再利用套管機進行施打與注漿，最后施打無孔鋼管。鋼管接對可采用絲扣連接。在連接的同時，應該保證相鄰鋼管接頭錯開，而且錯開的距離不得小于1 m。對于隧道豎向同一橫斷面中的接頭數，則不應該超過總數的一半。

2.6 清孔

清孔就是為了將孔內的雜質及巖碴等清理干凈，以保證孔道能夠通暢。取巖芯管進行掃孔，芯管的長度應該控制在2.5 m之內，直徑則應該在107 cm左右。如果出現清孔受阻的問題，可采用高壓空氣機進行吹洗，直到孔內不存在任何雜質為止。

3 施工中需要注意的問題

3.1 鉆孔漏風、卡鉆問題

隧道施工過程中地質狀況較為復雜，在鉆孔過程中，很容易出現鉆孔漏風或卡鉆的問題。因此，在鉆孔時，應該采用跳孔鉆進、先單后雙的鉆進方法，鉆一個注一個，從兩邊向拱頂依次進行。

3.2 管棚超前鋼管位置的準確性問題

為了保證管棚超前鋼管位置的準確性，應該在導向墻施工時，采用經緯儀在工字鋼架上以坐標法標定出預埋管的平面位置；采用水準儀對預埋管的傾角進行測量；采用前后差距法來明確預埋管的外插角。施工之前對機械設備進行合理選擇和調試，避免由于機械原因導致鉆進過程中出現孔位偏差。

3.3 鋼管連接的問題

在進行鋼管或鋼筋連接時，必須保證絲扣的長度，將鋼筋籠的接頭錯開，一些施工人員為了施工方便，而采用對焊的形式進行焊接，這是不可取的，很容易影響到連接質量。

3.4 下管棚與鋼筋籠困難

下管棚與鋼筋籠時，如果感覺困難，很可能是由于清孔不徹底，或者由于鉆速過快，而導致了土體松動，出現了塌孔的問題。因此，施工時應該先對施工機械的各項參數和性能進行全面了解，在施工中對鉆速進行及時調整，同時做好清孔工作。

4 結語

大管棚超前支護方式在隧道工程中應用比較普遍，為了保證隧道工程的整體穩定性，應該對大管棚超前支護的每個環節都進行嚴格控制，同時，還要結合工程現場的實際情況和地質條件，做好各種突發事故的預防工作，從根本上保證大管棚的施工質量。

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[2] 李春江.淺談公路隧道大管棚施工技術[J].城市建筑，2014(2)：269.

[3] 芮 元.隧道大管棚施工技術分析及展望[J].中國科技信息，2014(7)：101-102.

Analysis on big tube canopy construction technology

LIU Jian-qiang

(ShanxiJinchengHighwayBridgeConstructionCo.,Ltd,Jincheng048000,China)

The paper outlines the big tube canopy construction technology, discusses critical construction control measures of hole construction, slope construction, surrounding rock construction and bored hole construction, and summarizes matters needing attention in construction, with a view to guarantee big tube canopy construction quality.

big tube canopy, construction, problem, tunnel

1009-6825(2014)28-0184-02

2014-07-23

劉建強(1975- )，男，工程師

U455

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