超前大管棚在引流洞施工中的應用

周會佳

摘 要：文章介紹了百色隆林新州河布東河段超前大管棚在引流洞施工中的應用。主要從超前大管棚的作用和原理，以及大管棚超前注漿支護的施工工藝，為類似工程施工提供有用的參考價值。

關鍵詞：隧道；超前支護；注漿；施工；效果評價

1 工程概況

百色隆林新州河布東河段引流洞位于百色市隆林各族自治縣省道S322里程6km處。全長694.7m。隧洞位于南華準地臺右江再生盆地的西北部，桂西坳陷之西林——百色斷裂褶皺帶西端。為華力西——印支旋回大型沉積坳陷區，三迭系發育，分布很廣。屬隆林東西向構造帶，由走向大致東西的背斜、向斜斷裂構造組成。

隧洞進出口段。洞頂主要是弱風化基巖，有少量強風化基巖。薄～中層狀粉砂質泥巖為主夾砂巖，夾有少量薄層狀泥灰巖。強風化基巖破碎，碎裂狀結構；弱風化基巖較破碎，為鑲嵌碎裂狀結構。判斷圍巖分類為Ⅳ類。隧洞高約9米，洞高較大，因此隧洞自穩能力較小，圍巖穩定性差，可能有較大的塌方，開挖時必須挖進一小段就及時支護。

2 大管棚施工方案

根據工程地質狀況，為了防止雨季雨水匯集對隧道口的沖刷，根據施工圖紙、設計規范和現場實際情況，再結合其他隧道施工經驗，由業主、專家、總監、駐地組成的專家團認為合理的施工方法是工程出口進洞方案擬采用在拱頂設長管棚進行超前注漿支護，且工程采用從引水隧洞出口單口開挖進洞的施工方案。引水隧洞為進口為直線型，出口為半徑200米的圓弧形。引水隧洞縱坡-1.87%，進口高程446.00m，出口高程433.00m。引水隧洞為城門洞型，凈寬8.0m，直墻凈高5m，拱部為半圓形，半徑R=4m，襯砌厚度80cm。這樣，可以有效的保證洞口邊、仰坡安全，確保隧道順利進洞。管棚材料采用φ108×8mm熱軋無縫鋼管，管長35m。沿開挖輪廓線外環向間距30cm，從中間外兩側向上傾2°，向左外傾2°，向右外傾3°。

3 大管棚超前注漿支護的作用和原理

大管棚超前注漿支護，主要就是在圍巖強度比較低或圍巖較為破碎的地層中，進行大跨度洞室開挖采取的超前安全支護方式。它主要的工作原理是等到挖開洞室拱頂輪廓線以后一定的角度范圍內，環向按一定的間距置入大直徑鋼管，并在鋼管內進行有壓注漿，待鋼管內的漿液變為水泥結石后，即可進行洞室開挖。注漿管棚通過注漿填充圍巖裂隙，提高圍巖的強度和剛度，從而提高圍巖的整體承載能力。

4 大管棚施工工藝

4.1 大管棚施工流程

測量放線、布孔-導向墻制作-鉆孔（檢查孔、掃孔）-安裝注漿管（制作灌漿管）-注漿-進入隧洞開挖工序

4.2 測量放線、布孔

在施工前要進行復核線路中線、水平，根據線中中心線控制樁及高程控制點在仰坡面標識出隧道中心線及外拱頂標高，并根據暗洞開挖輪廓線在仰坡做為導向寺立模的依據，根據導向墻的里程控制好導向墻內外模的高度，并預留相應的沉降量，也可以使用先進的激光經緯儀對位置的進行確定，然后在用紅油漆在工作面上畫出孔的位置。

4.3 導向墻制作

大管棚施工前應做好導向墻。導向墻采用C25砼，長2m，厚度80cm，拱腳采用與墻同寬，厚度不小于50cmde M7.5漿砌片石做基礎。為保證管棚施工精度，在導向墻內預埋4榀間距60cm的Ⅰ20a鋼架，鋼加落底需置于穩固的基巖上，安裝工字鋼時，應保證工字鋼底部至內模頂面的距離達到25cm（即工字鋼底部混凝土保護層厚度），鋼架外緣需按照管棚的位置測量安裝φ133mm厚8mm的導向管。

工字鋼架架設完成后，進行導向管的埋設時，導向管采用直徑為150mm的無縫鋼管，其壁厚為5mm，導向管的長度為2mm，環向間距根據管棚間距而定安裝導向管時，為避免混凝土澆注時漿進入并堵塞導向管，安裝導向管時需與端模抵緊并采取措施使其牢固定在墻模上。

4.4 鉆孔

對于管棚的鉆孔是十分重要的，一般管棚鉆孔的間距都在40cm，而且還應該大于設計開挖輪廓線80cm，這主要是為了方便后道工序中鋼支撐安裝和初期混凝土的支護等工作，但是在竟然斷層施工以前，要把挖開的斷面大于設計輪廓1m左右，這主要是為了方便臺車施工。在進行鉆進工作時臺車的大臂要緊挨著工作面，主要是為了防止出現顫動，影響到鉆孔的位置精度，當鉆機開始工作的時候要使用低鉆速進行工作，當鉆進20cm以后，孔的位置正確的前提下，再使用正常鉆速工作，在此要介紹一下所使用的鉆孔設備，此設備使用的是瑞典353E三臂液壓臺車，鉆頭的直徑為102mm，鉆桿長度為5.5m，鉆孔的深度為4.8m，這種設備可以一次性成孔，不需要再進行接桿。

4.5 灌漿材料

在灌漿時灌漿的材料十分的重要，所以應進行嚴格地選擇，以滿足灌漿的質量要求，一般都使用P.O42.5級硅酸鹽水泥，在施工的時候，如果水泥有受潮或者是出廠期超過規定要求就不可以使用，以防止對工程質量產生影響。

4.6 管棚注漿程序

在進行管棚灌漿的時候，要掌握好灌漿的時間，應在孔鉆好以后立即進行安裝鋼管，防止出現孔坍塌的情況，對于管的選擇也有明確的要求，鋼管要保證其質量和良好的連接強度，將鋼管插入孔后要將孔與管之間的縫隙塞上，然后再鋼管外露端焊上法蘭盤，最后進行灌漿施工工作。在灌漿時要嚴格遵守水工建筑物水泥灌漿施工技術規范等相關規定要求，禁止有不規范的行為出現，其施工流程主要是灌漿以前應檢查相應機械設備的情況，并前期進行灌漿實驗，確定灌漿的參數，以保證灌漿可以正常的進行，灌漿前還用保證水泥漿比例配置合理、攪拌均勻，在灌漿的過程中應保證其灌注速度，并時刻檢查是否有串漿的情況方式，如果有這種情況應進行間歇式灌注，在灌注時如果水泥漿的壓力突然增大，可能是灌注管堵塞，這就需要立刻檢查，防止機械設備的損壞，正常以后再進行灌漿，當灌注的壓力到達一定值以后，并持續保持就說明灌漿已經符合要求，應立即堵上灌孔。

5 效果評價

為了保證施工安全以及檢查大管棚的實施效果，本工程實施監控量測。對該段做了凈空收斂量測、錨桿受力監測、地表位移量測共3個項目。從量測情況來看收斂增長較緩，均滿足設計要求。充分說明了大管棚預注漿超前支護對防止圍巖惡化，控制引流洞變形作用是顯著的。

6 結束語

利用大管棚作為本河段引流洞施工的超前支護，其成功之處在于：通過注漿將松散的土體固結起來，利用大管棚支護圍巖，注漿體與管棚連成一個整體受力，在引流洞開挖輪廓線外形成一個環向的支撐體，有效地阻止了松散體出現坍塌。超前預支護技術在本工程的成功應用，是新奧法與其他輔助施工方法的完美結合，特別是監控量測工作的開展，通過對隧道結構定性定量的分析，起到預測和反饋的作用，為施工提供了重要的安全信息。

參考文獻

[1]中鐵第四勘察設計院集團有限公司.新建鐵路向莆線三江鎮至莆田（福州）段施工圖[Z].

[2]薛吉崗.鐵路工程施工質量驗收標準應用指南[M].北京：2004.

[3]高懷鵬，毛海東.長管棚預注漿超前支護技術在淺埋偏壓大跨隧道洞口施工中的應用[J].公路，2005（10）.

[4]張明利.大管棚預注漿超前支護技術在隧道施工中的應用[J].中國高新技術企業，2010（18）.

[5]劉湘萍，李春超，程新 .大管棚在隧道超前支護施工中的應用[J].山西建筑，2008（30）.

[6]劉斌.秦嶺翠華山隧道洞口淺埋段大管棚超前支護施工技術淺析[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2011（04）.