公路隧道工程超前管棚支護施工技術(shù)研究

郝昱

山西路橋橋隧工程有限公司 山西朔州 036000

1 項目背景

此公路隧道工程項目采用的是雙向四車道，起訖樁號是K65+390--K66+660，長度是850m，隧道洞口設(shè)計的是端墻式洞門。此公路隧道工程現(xiàn)場地質(zhì)條件表現(xiàn)為白云巖與灰?guī)r，圍巖的級別分為是IV級與V級，具體如下：K65+390--K65+880段圍巖級別主要是IV；K65+900--K66+500段圍巖的級別主要是V。此地段堆積位于隧道出口處，長度是163m，寬度是105m，是由白云質(zhì)灰?guī)r與泥質(zhì)白云巖等發(fā)聲坍塌而形成的，塊石的直徑范圍是0.6m至2.3m，其結(jié)構(gòu)表面相對比較松軟，下部結(jié)構(gòu)表現(xiàn)密實，但施工階段容易引發(fā)堆積體失穩(wěn)，所以必須提前進行支撐，或是通過注漿等方式進行穩(wěn)固處理。同時，隧道出口位置頂部處在陡崖之上，雖然總體狀況比較穩(wěn)定，但受到爆破施工等要素的影響可能會引發(fā)部分巖體崩塌，所以也要高度重視清除以及加固處理。

該隧道需要貫穿上體，隧道的進口與出口區(qū)域無公路，交通條件較為匱乏。而且山坡生長許多灌木，進口與出口位置都處于山坡之上。由于隧道工程現(xiàn)場地下水類型十分地復(fù)雜，因此必須重視強降雨天氣排水問題。

2 超前管棚支護施工技術(shù)

2.1 管棚參數(shù)

選用熱軋無縫鋼管，具體規(guī)格是108mm×6mm；環(huán)向間隔距離是40cm；鉆孔外插角是30°；超前小導(dǎo)管等長度是40m；鋼筋籠選擇長度為15cm的絲扣實現(xiàn)對口連接，同時鋼管偏離誤差＜20cm，順著隧道縱向的同一橫斷面內(nèi)部接頭數(shù)量＜50%，相鄰的鋼管接頭應(yīng)保證錯開10cm；選用的注漿材料是普通硅酸鹽水泥（級別是P042.5），以及符合標(biāo)準(zhǔn)的自來水[1]；注漿初始壓力范圍是0.4MPa至0.5MPa；終止壓力范圍是0.6MPa至0.9MPa；持壓時間為15min，然后立即停止注漿。

2.2 施工準(zhǔn)備

正式施工前，公路隧道工程負責(zé)人應(yīng)組織施工技術(shù)人員、管理人員等嚴格、仔細審核設(shè)計圖紙，若是存在問題則必須及時報給負責(zé)人，并準(zhǔn)確把握設(shè)計圖紙意圖。綜合分析工程現(xiàn)場具體狀況，尤其是地貌、地質(zhì)等條件，然后合理地進行施工布置。結(jié)合工程現(xiàn)場勘察結(jié)果，并經(jīng)過討論與研究編制超前管棚支護技術(shù)方案，同時交由項目監(jiān)理工程師審批。根據(jù)工程各項數(shù)據(jù)和設(shè)計材料等確定管棚支護施工量、工期以及需要的設(shè)備等，最后完成工程現(xiàn)場施工組織。

2.3 邊坡與仰坡防護

此公路隧道工程超前管棚施工階段，若是出現(xiàn)了邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，則必須對邊坡實施防護處治，當(dāng)邊坡達到穩(wěn)定后才可以繼續(xù)進行超前管棚施工。首先，公路隧道邊坡、仰坡開挖應(yīng)嚴格控制大開大挖。當(dāng)開挖施工至套拱拱頂標(biāo)高后，需要預(yù)留套拱位置，同時進行套拱施工面開挖；其次，明洞邊坡錨桿與噴射混凝土封閉坡面等需要及時進行施工，重視邊坡滲水問題處治，采用有效措施把滲水排出坡面，并加大坡面防護力度；最后，根據(jù)設(shè)計標(biāo)高整平處理套拱拱腳基底。若是拱腳基底土質(zhì)表現(xiàn)比較軟弱，則應(yīng)對其承載力實施嚴格檢測，一旦檢測結(jié)果未能達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基本要求，則需要采用漿切片石加固處治措施，同時確保厚度≥50cm。

2.4 套拱施工

套拱施工具體流程如下：①洞口長管棚導(dǎo)向墻采用的是鋼筋混凝土（級別是C25）套拱，選擇初支的內(nèi)輪廓線之外進行套拱制備，而套拱內(nèi)I22b型鋼拱架和管棚孔口管通過焊接方式成為一體，孔口管位置以鋼筋方式進行連接[2]；②管棚導(dǎo)向管選擇的是孔口管，由于孔口管平面位置與傾角等直接關(guān)系到管棚質(zhì)量，所以導(dǎo)拱圓環(huán)內(nèi)必須根據(jù)設(shè)計間隔距離要求進行管棚孔位合理布局，嚴格根據(jù)設(shè)計角度進行孔口導(dǎo)向管的預(yù)埋施工，一般導(dǎo)向管選擇的是直徑為127的鋼管，管壁厚度是4mm，長度為

2.0m，同時對導(dǎo)向管角度進行嚴格、仔細復(fù)核[2]。

2.5 鉆機定位

選擇枕木構(gòu)建鉆機平臺，且保證一次性建成。鉆孔施工需要2臺鉆機按照高位向低孔位的順序進行對稱鉆進，由此能夠減少鉆機移動次數(shù)，為鉆機定位創(chuàng)造有利條件。鉆機平臺支撐必須穩(wěn)定、安全，為了避免鉆機施工階段出現(xiàn)不均勻沉降以及位移等現(xiàn)象，需要將鉆孔平臺支撐于仰拱之上。鉆機應(yīng)保證與孔口管的方向相平行，且精準(zhǔn)確定鉆機具體位置。通過“全站儀”+“掛線”+“鉆桿導(dǎo)向”組合形式，并進行反復(fù)調(diào)整，保證鉆機的鉆桿軸線和孔口管軸線一致[3]。將鉆機移到鉆孔位置，并對鉆機高度進行科學(xué)調(diào)整，把鉆具置入導(dǎo)向管之中，保證導(dǎo)向管、鉆機轉(zhuǎn)軸、鉆桿處于同一直線，然后通過儀器對直線角度進行測量。

2.6 鉆孔施工

為了實現(xiàn)鋼管順利安裝，應(yīng)選擇直徑是120mm的鉆頭，且嚴格按照從高至低的順序進行鉆孔。在鉆孔施工階段若是出現(xiàn)了塌孔、卡鉆等現(xiàn)象，則應(yīng)適當(dāng)?shù)匮a漿處理，然后接著進行鉆孔施工。同時，在鉆孔階段應(yīng)觀察鉆桿角度實際變化狀況，確保鉆機不會出現(xiàn)位移問題。

2.7 安裝鋼管

棚管頂進選擇的是“大孔引導(dǎo)”+“棚管機鉆機”組合施工工藝，也就是首先鉆進＞棚管直徑的引導(dǎo)孔（一般直徑是120mm），緊接著通過鉆機沖擊力與推力實現(xiàn)鋼管推進。此外，棚管安裝過程中應(yīng)及時、快速完成，實現(xiàn)鋼管以穩(wěn)定的狀態(tài)送至孔底。

3 結(jié)語

公路隧道洞口位置一般多為軟弱圍巖地質(zhì)，所以為了能夠?qū)崿F(xiàn)順利施工，保證隧道施工質(zhì)量及安全，就需要在開工前實施加固處理。而采用超前管棚支護技術(shù)可以有效處治軟弱圍巖問題，增強土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，而且具備支撐功能。實踐表明，公路隧道工程應(yīng)用超前管棚支護施工技術(shù)不僅提高了施工效率與質(zhì)量，也保證了公路隧道的安全。