超前支護施工技術(shù)在高速公路隧道施工中的應(yīng)用

祁鑫淼

本溪鋼鐵（集團）礦山建設(shè)工程有限公司 遼寧本溪 117000

1 超前支護的優(yōu)點

（1）避免圍巖松動現(xiàn)象，防止出現(xiàn)坍塌事件。以隧道輪廓為基準，利用大管棚支護的方式可以形成穩(wěn)定的殼狀結(jié)構(gòu)，在梁拱效應(yīng)的作用下，能為前后方圍巖創(chuàng)造大量的可靠支撐點。

（2）削弱爆破對圍巖帶來的傷害。在隧道爆破過程中，新奧法是較為常見的方法，該法容易產(chǎn)生大量沖擊波與氣體，此時在管棚的密集環(huán)形結(jié)構(gòu)下能將二者充分吸收，進而緩解對圍巖的損傷。

（3）為隧道開挖掘進搭建穩(wěn)定安全的施工環(huán)境。管棚具有較大的支護剛度，一旦隧道內(nèi)出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，此時管棚將會發(fā)揮緩沖與支撐的效果。即便管棚遭到損壞，但基于其損壞速度較慢的特點，依然可以確保隧道作業(yè)的安全性。

2 超前支護施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 測量放線

在洞門之前，隧道的坡度是封閉的，防水的，隧道頂部的擋水溝完成，并進行相應(yīng)的排水，以確保隧道在拱門前的安全性和穩(wěn)定性并且只采取防水措施。首先，檢查線的中心線和線的高度，如果在斜坡上有大量的鉆孔工作或陡坡，設(shè)計人員將及時進行現(xiàn)場檢查，以正確確定隧道入口的數(shù)量。調(diào)整以填補隧道的“早期洞”。在高程坡度上，根據(jù)測量的線中心線控制樁的高程控制點，確定隧道外穹的高程和隧道的中心線，并在高程坡上繪制外拱弧。外拱弧根據(jù)黑洞鉆孔輪廓確定，垂直拱根據(jù)外拱弧設(shè)定。內(nèi)拱和外拱的高度應(yīng)根據(jù)距離要求確定，垂直高度應(yīng)考慮下沉高度。

2.2 管棚超前支護施工

2.2.1 管棚施工技術(shù)要求

（1）必須嚴格管理大型管棚的施工，引導(dǎo)管的數(shù)量和角度與管道罩相同，管罩的外角為2°。（2）從用20至30毫米的合金鉆頭打開的管道直徑中選擇一個鉆孔，并在安裝鋼管或?qū)⒐艿篮附拥戒摴艿囊欢酥般@孔。（3）鉆孔前，在灌漿前進行孔清洗和液壓試驗。（4）建議使用厚度為80至180mm的焊接鋼管或無縫鋼管，每隔500mm對管壁進行穿孔，選擇水泥漿作為注入液，注入壓力為0．3至0．5MPa。根據(jù)設(shè)計參數(shù)和周圍巖石條件進行相應(yīng)的調(diào)整[1]。

2.2.2 前期準備工作

管棚的準備工作包括工作表面的鉆孔，鋼管的檢查，鉆機和灌漿機等機械設(shè)備的維護，測量和定位以及水泥測試。

2.2.3 導(dǎo)墻施工

管棚的搭建是以導(dǎo)向墻為基礎(chǔ)而展開的，因此從作業(yè)流程角度考慮，最初應(yīng)做好管棚位置的測量以及放樣工作，此過程應(yīng)嚴格控制管棚與隧道開挖線二者的間距，進而降低后續(xù)管棚施工的難度。做好測量工作后，需要以設(shè)計方案中的軸線基準為基礎(chǔ)展開鋼拱架的架設(shè)，然后需要在拱圈處配備一定數(shù)量的孔口套管。為提升鋼管打入準確性，應(yīng)嚴格控制孔口套管的直徑，即以管棚鋼管為參考，應(yīng)比其大2～3cm。而后，需要確定各孔口套管之間的對應(yīng)位置以及彼此間的距離，并實現(xiàn)精準定位，此后方可進行套拱模板的安裝。再展開澆筑作業(yè)，并完成套拱拱頂?shù)暮淆埞ぷ鳌?/p>

2.2.4 鉆孔

采用專業(yè)鉆孔設(shè)備進行鉆孔，鉆出距離鉆孔輪廓20厘米的管道開口，并以2°傾斜鉆孔，使其不會進入鉆孔輪廓。從中心鉆兩個，每側(cè)一個，使用兩個DTH鉆。根據(jù)導(dǎo)孔壁的孔位置，傾斜度和鉆孔方向開始鉆孔，當(dāng)鉆孔打開時，鉆機速度減慢，壓力小，然后逐漸增加鉆孔速度以維持正常壓力[2]。應(yīng)根據(jù)地層和鉆機條件隨時調(diào)整鉆孔壓力和鉆孔速度，以確保及時糾正鉆孔的變形和偏差。如果在鉆孔過程中發(fā)生異常情況，則需要立即解決原因。如果鉆孔過程具有高阻力，則返回到約1米，重復(fù)多次，并且在阻力減小后繼續(xù)鉆孔。第一次鉆孔保持方向并使用低壓頂升以防止孔彎曲。鉆孔時，需要及時用水清洗孔壁，形成孔時，必須及時清洗孔內(nèi)的泥漿，碎石等雜物，精確的鉆孔角度、深度。

2.2.5 棚管安設(shè)

管棚在安裝前用高壓風(fēng)對孔內(nèi)進行掃孔、清孔，清除孔內(nèi)浮渣，確保孔徑、孔深符合要求。首先用機械設(shè)備吊起管尖段鋼管，人工進行對孔、推頂，如人工無法推頂鋼管進孔時，采用鉆機頂管。管尖段鋼管與第二標準段鋼管采用內(nèi)絲扣與外絲扣相連接。當(dāng)?shù)诙藴识武摴茼斶M還剩下2～3m時，再用上述方法將第三段、管頂段鋼管相接并頂管，以此類推，完成整條大管棚鋼管的接長和安裝。

2.2.6 注漿

水泥漿中水灰比為0．5:1，在混合器中攪拌，但在拌合過程中應(yīng)沒有混入雜質(zhì)。漿料應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)用完。根據(jù)圍巖類型，地質(zhì)條件，機械設(shè)備和注入孔深度，注入方法采用全孔式，即鉆孔到底部，然后完成注入。在孔中填充孔后，在灌漿之前進行水壓試驗，然后開始灌漿[3]。注射使用JZB-2型擠壓注射泵，注射壓力為0．3至0．5MPa。用常規(guī)硅酸鹽或波特蘭水泥制成的水泥標記為425或更高。在灌漿時，總是需要觀察并記錄壓力和流速的變化，灌漿壓力為0．3至0．5MPa。在注射結(jié)束時，關(guān)閉閘閥，移除進料管并進入下一個循環(huán)。

3 結(jié)語

公路隧道施工是一個相對復(fù)雜和系統(tǒng)的工程。為確保管棚結(jié)構(gòu)安全有序的結(jié)構(gòu)，施工方案應(yīng)與現(xiàn)場情況進行比較，并隨時動態(tài)調(diào)整。如果場地的地質(zhì)，地形和地形條件發(fā)生變化，則需要及時調(diào)整施工計劃。同時，采用配套機械，結(jié)合項目特點，項目進展快，質(zhì)量優(yōu)，成本低。本文以本鋼歪頭山鐵礦2#膠帶機巷道工程為例，分析了大型管棚高層支護施工技術(shù)要點，該項目為隧道施工技術(shù)支撐提供了高水平的技術(shù)支持。