超前大管棚在引流洞施工中的应用

摘 要：文章介绍了百色隆林新州河布东河段超前大管棚在引流洞施工中的应用。主要从超前大管棚的作用和原理，以及大管棚超前注浆支护的施工工艺，为类似工程施工提供有用的参考价值。

关键词：隧道；超前支护；注浆；施工；效果评价

1 工程概况

百色隆林新州河布东河段引流洞位于百色市隆林各族自治县省道S322里程6km处。全长694.7m。隧洞位于南华准地台右江再生盆地的西北部，桂西坳陷之西林――百色断裂褶皱带西端。为华力西――印支旋回大型沉积坳陷区，三迭系发育，分布很广。属隆林东西向构造带，由走向大致东西的背斜、向斜断裂构造组成。

隧洞进出口段。洞顶主要是弱风化基岩，有少量强风化基岩。薄～中层状粉砂质泥岩为主夹砂岩，夹有少量薄层状泥灰岩。强风化基岩破碎，碎裂状结构；弱风化基岩较破碎，为镶嵌碎裂状结构。判断围岩分类为Ⅳ类。隧洞高约9米，洞高较大，因此隧洞自稳能力较小，围岩稳定性差，可能有较大的塌方，开挖时必须挖进一小段就及时支护。

2 大管棚施工方案

根据工程地质状况，为了防止雨季雨水汇集对隧道口的冲刷，根据施工图纸、设计规范和现场实际情况，再结合其他隧道施工经验，由业主、专家、总监、驻地组成的专家团认为合理的施工方法是工程出口进洞方案拟采用在拱顶设长管棚进行超前注浆支护，且工程采用从引水隧洞出口单口开挖进洞的施工方案。引水隧洞为进口为直线型，出口为半径200米的圆弧形。引水隧洞纵坡-1.87%，进口高程446.00m，出口高程433.00m。引水隧洞为城门洞型，净宽8.0m，直墙净高5m，拱部为半圆形，半径R=4m，衬砌厚度80cm。这样，可以有效的保证洞口边、仰坡安全，确保隧道顺利进洞。管棚材料采用φ108×8mm热轧无缝钢管，管长35m。沿开挖轮廓线外环向间距30cm，从中间外两侧向上倾2°，向左外倾2°，向右外倾3°。

3 大管棚超前注浆支护的作用和原理

大管棚超前注浆支护，主要就是在围岩强度比较低或围岩较为破碎的地层中，进行大跨度洞室开挖采取的超前安全支护方式。它主要的工作原理是等到挖开洞室拱顶轮廓线以后一定的角度范围内，环向按一定的间距置入大直径钢管，并在钢管内进行有压注浆，待钢管内的浆液变为水泥结石后，即可进行洞室开挖。注浆管棚通过注浆填充围岩裂隙，提高围岩的强度和刚度，从而提高围岩的整体承载能力。

4 大管棚施工工艺

4.1 大管棚施工流程

测量放线、布孔-导向墙制作-钻孔（检查孔、扫孔）-安装注浆管（制作灌浆管）-注浆-进入隧洞开挖工序

4.2 测量放线、布孔

在施工前要进行复核线路中线、水平，根据线中中心线控制桩及高程控制点在仰坡面标识出隧道中心线及外拱顶标高，并根据暗洞开挖轮廓线在仰坡做为导向寺立模的依据，根据导向墙的里程控制好导向墙内外模的高度，并预留相应的沉降量，也可以使用先进的激光经纬仪对位置的进行确定，然后在用红油漆在工作面上画出孔的位置。

4.3 导向墙制作

大管棚施工前应做好导向墙。导向墙采用C25砼，长2m，厚度80cm，拱脚采用与墙同宽，厚度不小于50cmde M7.5浆砌片石做基础。为保证管棚施工精度，在导向墙内预埋4榀间距60cm的Ⅰ20a钢架，钢加落底需置于稳固的基岩上，安装工字钢时，应保证工字钢底部至内模顶面的距离达到25cm（即工字钢底部混凝土保护层厚度），钢架外缘需按照管棚的位置测量安装φ133mm厚8mm的导向管。

工字钢架架设完成后，进行导向管的埋设时，导向管采用直径为150mm的无缝钢管，其壁厚为5mm，导向管的长度为2mm，环向间距根据管棚间距而定安装导向管时，为避免混凝土浇注时浆进入并堵塞导向管，安装导向管时需与端模抵紧并采取措施使其牢固定在墙模上。

4.4 钻孔

对于管棚的钻孔是十分重要的，一般管棚钻孔的间距都在40cm，而且还应该大于设计开挖轮廓线80cm，这主要是为了方便后道工序中钢支撑安装和初期混凝土的支护等工作，但是在竟然断层施工以前，要把挖开的断面大于设计轮廓1m左右，这主要是为了方便台车施工。在进行钻进工作时台车的大臂要紧挨着工作面，主要是为了防止出现颤动，影响到钻孔的位置精度，当钻机开始工作的时候要使用低钻速进行工作，当钻进20cm以后，孔的位置正确的前提下，再使用正常钻速工作，在此要介绍一下所使用的钻孔设备，此设备使用的是瑞典353E三臂液压台车，钻头的直径为102mm，钻杆长度为5.5m，钻孔的深度为4.8m，这种设备可以一次性成孔，不需要再进行接杆。

4.5 灌浆材料

在灌浆时灌浆的材料十分的重要，所以应进行严格地选择，以满足灌浆的质量要求，一般都使用P.O42.5级硅酸盐水泥，在施工的时候，如果水泥有受潮或者是出厂期超过规定要求就不可以使用，以防止对工程质量产生影响。

4.6 管棚注浆程序

在进行管棚灌浆的时候，要掌握好灌浆的时间，应在孔钻好以后立即进行安装钢管，防止出现孔坍塌的情况，对于管的选择也有明确的要求，钢管要保证其质量和良好的连接强度，将钢管插入孔后要将孔与管之间的缝隙塞上，然后再钢管外露端焊上法兰盘，最后进行灌浆施工工作。在灌浆时要严格遵守水工建筑物水泥灌浆施工技术规范等相关规定要求，禁止有不规范的行为出现，其施工流程主要是灌浆以前应检查相应机械设备的情况，并前期进行灌浆实验，确定灌浆的参数，以保证灌浆可以正常的进行，灌浆前还用保证水泥浆比例配置合理、搅拌均匀，在灌浆的过程中应保证其灌注速度，并时刻检查是否有串浆的情况方式，如果有这种情况应进行间歇式灌注，在灌注时如果水泥浆的压力突然增大，可能是灌注管堵塞，这就需要立刻检查，防止机械设备的损坏，正常以后再进行灌浆，当灌注的压力到达一定值以后，并持续保持就说明灌浆已经符合要求，应立即堵上灌孔。

5 效果评价

为了保证施工安全以及检查大管棚的实施效果，本工程实施监控量测。对该段做了净空收敛量测、锚杆受力监测、地表位移量测共3个项目。从量测情况来看收敛增长较缓，均满足设计要求。充分说明了大管棚预注浆超前支护对防止围岩恶化，控制引流洞变形作用是显著的。

6 结束语

利用大管棚作为本河段引流洞施工的超前支护，其成功之处在于：通过注浆将松散的土体固结起来，利用大管棚支护围岩，注浆体与管棚连成一个整体受力，在引流洞开挖轮廓线外形成一个环向的支撑体，有效地阻止了松散体出现坍塌。超前预支护技术在本工程的成功应用，是新奥法与其他辅助施工方法的完美结合，特别是监控量测工作的开展，通过对隧道结构定性定量的分析，起到预测和反馈的作用，为施工提供了重要的安全信息。

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