淺埋暗挖水下隧道管棚預支護作用

張海龍

中鐵十一局集團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行地下工程施工的過程中常用的施工方法，主要是在開挖前對施工場所的土體進行加固，從而提高其承載能力，避免出現開挖時因為覆蓋層較薄而出現坍塌現象。同時應該在不利于施工的場所進行加固措施，從而保持地表的穩固，創造良好的施工環境。通過國內外既有的工程實例可以發現淺埋暗挖隧道管棚支護在工程項目施工的過程中發揮著重要作用。

1 管棚法介紹

在使用淺埋暗挖法進行施工的過程中，會根據工程項目的具體情況選擇相應的支護方式，常用的支護方式包括噴混凝土加強、凍結法、管棚法等。本文主要是對管棚法的支護作用進行研究。管棚法主要應用在軟弱圍巖隧道施工的過程中，在正式進行開挖之前應該在施工面的一定距離內進行擴散孔的分布，并在擴散孔上放置鋼管，通過鋼管向內部進行砂漿的注入，從而能夠提高圍巖的強度，使其在施工的過程中能夠與管棚形成相互支撐的體系，為整個工程項目的施工提供支護，保證工程項目的順利施工[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

在進行水下隧道施工的過程中利用管棚法進行支護已經是一種比較成熟的技術了，而這種技術主要是在新奧法原則的指導下進行的。這種原則的本質就是通過各種手段，對圍巖進行控制，從而減少圍巖變形的狀況的出現。而管棚法主要是通過鋼管向圍巖內灌入泥漿，從而填補圍巖內的縫隙，使得土的密度不斷提高，進而使圍巖成為一個嚴密的整體，提高圍巖的承受能力，使圍巖在施工的過程中能夠起到良好的支護效果，保證施工的有序進行。

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所，為了使管棚法在施工的過程中得到正確的利用，下面對管棚法的適用條件進行介紹：首先是淺埋但是不宜進行明挖的階段。在這種情況下，往往是表層有建筑物或者是接近建筑物，因此為了不對地表的建筑物造成破壞，在進行施工的過程中往往會采用管棚法進行支護，從而提高表層的強度，保證施工的順利進行。其次是在塌方體、砂土質地層等地質條件下。這些施工條件都屬于比較惡劣的范圍，在施工的過程中如果不對其進行妥善處理，就容易導致施工事故的出現，輕者會延誤工期，嚴重的會對施工人員的生命安全造成威脅。在施工的過程中采用管棚法則能夠將管棚與圍巖形成牢固的整體，發揮較好的支護作用，保證施工的有序進行。最后地下水活動比較強的地段，在進行地下工程施工的過程中，應該考慮到地下水對工程施工的影響，對于比較特殊的地段，無法直接進行支護作業，這種情況下就要考慮管棚法進行施工，從而能夠將施工帶來的影響控制到最低，保證施工的有序進行[2]。

3 管棚預支護施工程序

在進行管棚預支護施工的過程中應該合理設置管棚預支護的施工程序，從而保證施工的有序進行。在進行施工之前應該對施工場地進行實地調研，施工計劃制定的過程中應該明確施工要點、施工進度等內容，為之后的施工設定好藍圖，從而保證施工有條不紊地進行。其次進行導向管的設立。在進行施工的過程中應該通過澆筑混凝土從而形成防護墻，達到良好的防護效果。在這一階段還要做好施工場地的清潔工作，為鉆機進場做好準備工作，保證施工的順利開展。同時應該做好導向管的搭建工作，并對其搭建角度進行核查，使其滿足施工需要。第三，進行鉆孔、注漿。先根據施工計劃進行水平鉆孔，在進行鉆孔的過程中，每完成一個孔的鉆探后，都要對其角度進行核查，以確保最后的鉆孔能夠符合施工需要。在完成鉆孔作業后進行鋼管的安裝，最后，在完成管棚施工以后，應該通過鋼管向內部進行砂漿的澆筑，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，保證施工的有序進行。

4 淺埋暗挖水下隧道管棚預支護作用

管棚法作為隧道施工的重要輔助技術，在施工的過程中發揮著重要的作用，有利于施工的順利進行，本文對淺埋暗挖水下隧道管棚預支護的作用進行介紹：

4.1 提高土層的抗壓能力

在進行建筑施工的過程中，各種設備、施工引發的溫度應力等一系列的反應都會對土層承擔的壓力造成影響，為了將土層壓力帶來的影響降到最低，在施工的過程中應該重視管棚預支護的應用，通過支護作用的發揮，能夠提高土層的抗壓能力，保證工程施工的順利進行。

4.2 控制地面沉陷

在進行地下工程施工的過程中，由于工程項目的特性，容易出現地面沉降的狀態。而管棚預支護法則能夠改變應力的分布方向，從而降低應力對土層的作用，使土層保持在一個穩定的狀態下，有效控制地面沉降，保證施工的順利進行。

4.3 減少位移

地下工程施工的過程中采用管棚法進行施工，能夠使注漿與圍巖相互作用，從而形成一個穩定的整體，減少位移的發生。從橫向來看，通過澆灌混凝土能夠形成一個穩固的混凝土曲梁，從而有效承載來自上部的壓力，從而能夠減少土層承擔的壓力。從縱面來看，通過長管棚與閉合拱架相互結合，能夠形成一個短梁，從而起到良好的支護作用，不僅能夠承受來自上方的壓力，還能夠承受來自下方的地基反力。同時，通過向圍巖內灌入混凝土，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 改善圍巖的內部環境

采用管棚法進行施工對于改善圍巖的內部環境具有重要的意義。通過鋼管向圍巖內部進行灌漿，從而使圍巖的強度增加，減少圍巖松弛的情況的出現，使得圍巖的強度符合施工的需要。同時注漿能夠提高圍巖內部的密度，使其滲水性能變差，避免出現地下滲水的情況出現。

4.5 降低爆破的影響

在進行施工的過程中需要進行爆破，而在爆破的過程中產生的沖擊波可能會圍巖造成破壞，影響施工的正常進行，而合理的管棚支護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，使施工能夠正常進行。

5 結束語

在進行地下工程修建的過程中不可避免地會應用到淺埋暗挖的施工方法，本文對管棚預支護技術在隧道施工中的應用進行介紹，希望能夠讓更多的人認識到管棚法的重要作用，在施工的過程中應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理及開挖的擾動效應研究[D].長沙:中南大學,2010.

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