公路隧道中管棚支護施工技術探討

郝鵬

重慶北新融建建設工程有限公司 重慶 404701

現代化的公路隧道工程在施工階段，一般都是使用地下暗挖來進行的。施工之前，應該進行全面的地質勘察，對于不穩定的區域要采取措施來進行預加固和預支護處理，以滿足施工的要求。管棚法的施工方式是一種非常先進的方式。采用管棚超前支護的方式來進行施工，可以加強進、出洞口的圍巖穩定性，很好地控制開挖輪廓線，防止在施工中出現塌陷等事故[1]。

1 工程實例

我國某地區中的隧道工程中，其為雙洞四車道的形式，設計總長度為1138m，單洞凈寬度尺寸為10.5m，凈高尺寸為7.03m，整個工程的縱坡為2%。從地質資料中可以發現，右側位置上的洞口進口部分40m為Ⅴ類軟巖，施工范圍內地下水含量比較高，最下埋深深度為5m；表層中含有大量的松散砂土，下層則主要為強風化巖石，力學性能比較差，在開挖施工中也會出現嚴重的坍塌問題，施工難度非常高。

2 施工方案

2.1 施工方案的選擇

從當前地質勘探資料中可以準確的了解當地的水文條件等信息，從各個方面進行分析和研究之后，決定先對淺埋段進行固結處理，再進行開挖保證安全。本次施工方案中采用的是大管棚超前支護的方式，同時在施工范圍內布置防、排、截水的基礎設施，然后應用小導管超前注漿加固施工技術開展開挖施工。根據施工方案的要求，管棚部分的設計長度為51m。為了可以全面的提升工程的質量，采用的是兩環設計方案，分別為27m，24m。超前大管棚布設于隧道拱部中心線150°范圍內，邊墻與仰拱都是使用深孔長套管擠壓劈裂注漿支護輔助施工。

2.2 管棚結構的組成和位置

管棚的主要組成結構部分就是鋼管與鋼架柵拱架。管棚結構為Ⅰ20型工字鋼架，鋼管使用的是108×8mm的熱軋無縫鋼管，兩環的連接位置上采用搭接的形式，長度為5m。鉆孔孔口位于沿洞口拱部開挖輪廓線外200mm處，環向內部的結構設置距離為300mm，沿著結構內部設置插角2°。縱向接頭連接中選擇使用的是厚壁管箍，螺紋穩固連接。鋼管結構上需要設置注漿孔，直徑為10mm、孔間距150mm，采取梅花形布置的方式，同時在管路的端部預留1m不鉆孔。鋼管內增設小鋼筋籠作加筋處理，使用的是4根22mm螺紋筋制作成為環狀的形式，全面提升管棚的剛性和強度參數。

3 大管棚的施工工藝流程

3.1 測量放線

根據設計方案的要求，本次施工采用的是兩環管棚搭接的形式，第一環和第二環測量放線的方式有所不同，主要體現在：第一環主要采用的是測設開挖中線，進行鋼格柵的合理布置，同時應該保證鋼管中心位置與樁點達到要求，并且應該嚴格控制格柵落點，以保證位置的精確度達標；沿每個導管中心線方向測設至少兩個點，進行方向控制，通過測量孔口高程和鉆機中心高程，配合精密水平陀螺儀控制內、外傾斜度。

3.2 鉆孔精度

首先嚴格控制人員、材料、機械的誤差。其次為避免施工環境造成的偏差，施工前對鉆進影響范圍內的巖體注漿固結確保強度，施工中監控量測，及時反饋，及時處理；鉆機安裝之前應該合理的進行位置的確定，保證偏差尺寸達標。鋼架安裝垂直度偏差要控制在±2°之內，中線與高程偏差也要控制在5cm以內。套管的設置應該保證其各個方面的尺寸精度達標，以滿足設計方案的需要。

3.3 鋼管安裝

鋼管結構應該布置在拱架結構上，為了避免鉆機在工作中存在振動的問題，鋼管用U形螺栓與拱架稍加固定。開孔作業應該使用兩臺鉆機同時進行，鉆機的打孔順序應該從拱頂中心線開始，要保證兩側對稱、同時進行。鋼管按設計要求接長，此時應該保證外插角為2°，并且呈現出扇形的形式；鋼管接頭應用的是套管法來完成，使用螺紋穩固連接，連接位置長度不能小于20cm，相鄰的鋼管接頭位置要交錯布置，距離不能少于2m；在送管施工中，要利用卷揚機來進行；兩環管棚搭接4m，隧道初襯應設置在搭接鋼管之間；在鋼管內下鋼筋籠，鋼筋籠內設置導管環，間距1m左右，方便注漿；鋼管安裝完成后，在管口位置焊上法蘭盤、止漿閥進行封閉，焊接參數符合注漿要求。

3.4 注漿控制

本工程結合地質條件與水文狀況等因素，確定使用P.O42.5級硅酸鹽單漿液，此時將水灰比參數控制在1：1，此時應該將孔口壓力與終壓設置在0.5MPa-1MPa范圍內。注漿施工階段需要嚴格控制施工壓力，避免出現壓裂的問題，相鄰位置注漿效果不達標的情況要采用小導管補充的方式，確保壓力處0.2MPa-0.5MPa之間，完成之后要使用M10水泥砂漿填充完畢，以保證剛度符合要求。

3.5 防排水與開挖、襯徹

根據結構形式可采取襯徹背后設置排水暗溝盲管，隧道底設置中心排水溝等措施。在注漿結束后的24h，就能夠開始開挖施工；根據隧道斷面形式和地質條件，采用單側壁導坑法，循環進尺為0.5m，開挖一部分就要封閉一部分，逐漸成為封閉結構形式，有效的提升結構的安全性[2]。

3.6 監控量測

施工的過程中要全面的進行數據的監控量測，從而可以及時的發現可能存在的安全隱患問題，并且采取措施消除這些問題。洞口淺埋部分主要監控的就是拱頂下沉、地表下沉、圍巖壓力、滲水壓力等等。此時應該在該位置上間隔2m-5m設置沉降觀測點。隧道中線位置上應該增加觀測點的密度，以保證量測參數能夠滿足使用的需要。

4 結語

利用中管棚作為隧道洞口的超前支護，減少地表下沉和防止圍巖坍塌，提高隧道的長期穩定性，增加了施工安全度，為隧道洞身安全、順利地施工創造條件，是新奧法與其他輔助施工方法的完美結合，為最終有效地實現了隧道“零開挖”提供了安全保障。