地下通道管棚支护专项施工方案

[摘要] 本文介绍了地下通道管棚的施工方法，包括管棚钢管、灌注水泥浆、开挖洞顶和洞边墙土方、安装钢架、挂网、喷砼、开挖下部核心土和仰拱土方，可供参考。

[关键词]管棚、支护、挂网、喷砼。

中图分类号：TD353文献标识码： A

一、工程概况

地下通道工程全长60.12m。隧道衬砌断面采用矩形，宽为4m，侧墙高为2.8m，支护度厚25cm，衬砌厚度40cm，最大开挖尺寸5.395.58m，隧道顶部复盖厚度3.6m，通道全长采用管棚法施工。

地下水主要以孔隙潜水为主，次为基岩裂隙水，本区地下水主要存在冲洪积的砂层内，地下水埋深多在高程2米。

二、通道管棚支护专项施工方案

（1）管棚施工方法

人工对洞脸区域范围内的无用料、弃料、有害物、危险物等进行全面清理，采用自卸汽车运至弃渣场。

管棚施工工艺流程图如下：搭设钻孔脚手钻水平孔管棚钢管灌注水泥浆开挖洞顶和洞边墙土方安装钢架挂网喷砼开挖下部核心土和仰拱土方安装仰拱钢架挂网喷砼进入下一循环洞顶土方开挖。

按设计要求对洞脸采用管棚进行锁口防护。根据设计，洞口段10m采用Φ108管棚施工，管棚注浆预加固后进行开挖，管棚用直径Φ108无缝钢管，壁厚7mm，长度10m，管棚一次性入，管棚施工方法如下：

a、安装标准钢架、搭设钻孔平台、安装钻机

首先在进洞洞脸喷射5～8cm砼，以保持管棚施工时掌子面土体的稳定。在离洞口0.5m和3m处，分别浇筑两个砼基础，并埋预埋铁，将加工好的标准两棍钢架安装在砼基础上，并用型钢连接牢固，作为钢管施工的导向架。用方木在钢架后搭设钻机平台架，平台上满铺木板，搭设牢固，以防钻孔时钻机晃动。也可用土堆成钻机平台。

平台搭设好后，安装钻机就位。

b、钻孔

采用水平钻机钻孔，套管跟进成孔。钻孔时要控制好钻孔的方向，尽量与通道轴线平行，其孔眼弯曲和偏斜误差＜L/200～L/300。

c、安装管棚钢管

将Φ108管棚钢管先钻好灌浆孔眼，灌浆孔眼直径Φ8mm，每间隔30cm梅花型钻孔。钢管进孔洞，钢管分4m、6m两种管节，节段间用丝扣连接，丝扣长150mm。钢管接头错开，同一断面内接头不得超过50%，接头错开距离大于1m。管棚钢管到位后，出套管，钢管与孔口间隙用水泥砂浆堵塞严密，以防注浆冒出。堵塞时预留灌浆管和排气孔。

d、灌注水泥浆

浆液采用注浆机灌注，浆液由灌浆管从管棚钢管中灌注，管棚钢管口加堵塞。灌注采用二序法施工，全孔一次灌注，为了防止注浆过程中发生串浆,每钻完一个孔，随即就安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。水泥浆水灰比1：1。注浆采用水泥浆、水玻璃双液注浆，注浆压力0.4～0.6MPa。当注浆完成排气孔流出浆液后，关闭排气孔,继续注浆,达到设计注浆量或注浆压力时,稳定3～5分钟后停止注浆。

特殊情况处理：灌浆过程中如果发现冒浆、漏浆，根据具体情况采用封堵、低压、浓浆、限流、间歇灌浆等方法处理。灌浆工作一般须连续进行，因故中断时，按下述原则进行处理：应及早恢复灌浆。否则立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆，若无法冲洗或冲洗无效，则应出钢管进行扫孔，再重新入钢管，而后恢复灌浆，恢复灌浆时，应使用开灌相同比级的水泥浆进行灌注。

（2）管棚地下水降排措施

对于洞内的地下水，有可能造成开挖掌子面的流砂、管涌或坍塌，必须特别重视。根据地质资料和地下水位，用排、堵、截相结合的方法。首先在进洞洞脸锁口管棚完成后，进洞开挖前，先用水平钻机在开挖面的底部中心线位置，钻一个30m深的水平先导孔，钻孔时套管跟进，成孔后根据地质情况和地下水渗透情况，可安装Φ108钢管，钢管沿管钻小孔眼包滤网，让杂填土中的地下水从管中排到洞外。如地下渗水较大，可对隧洞周边先行进行双液注浆，形成帷幕和固结，减小渗流后，然后再进行水平钻孔排水。如一个排水孔不够，可在两边增加两个排水孔。为防止掌子面开挖时，因渗水、流砂、管涌造成坍塌，在洞口附近储备中粗砂和0.5～2.0cm的碎石各20m³，以备突然情况发生时，马上用装载机将砂及小碎石装运到掌子面堆置，作为反滤料防止掌子面坍塌，然后再取处理措施。

（3）管棚土方开挖

管棚钢管施工完成和降排地下水的措施实施后，可进行进洞土方开挖。土方开挖分二部分开挖，先挖上部和两边边墙土方，留中间核心土台和下部仰拱土方。待上部钢架安装并挂网喷砼后，再挖中间核心土台和下部仰拱的土方。土方开挖用人工用风镐撬挖，人工配装载机和自卸汽车出土。每次开挖长度0.5m，后面钢架安装跟进施工。

每次开挖前，由测量人员用全站仪在掌子面放好开挖轮廓线，放线要精确，开挖要保证断面尺寸，做到不欠挖不超挖。开挖完成后，对地质条件很差的部位，可先素喷一层砼，包括掌子面，然后再进行钢架安装。开挖过程中要经常对开挖面，及己经支护好的钢架和砼进行监测，如发现支护砼裂缝、钢架变形和开挖面掉土石渣等情况，应立即报告，及时分析原因和采取对策，情况紧急时，要马上撤离施工人员。

（4）管棚钢架制作安装

钢架施工工艺流程为：下料分片制作装运现场组装焊接成型。钢架根据图纸尺寸在钢筋厂加工，钢架用工字钢加工，规格、尺寸焊缝质量等均要符合施工图纸规定。钢材入库经过验收，并进行随机抽样试验。钢架加工制作完成，要在平整场地试拼装，检查验收合格后，用载重汽车运至施工现场。土方开挖每进尺0.5m，经检查验收合格，应及时安装钢架。钢架安装分两次完成，上部和两边边墙土方开挖后，安装上半部钢架，下部核心土台和仰拱土方开挖完成后，安装下半部仰拱钢架。钢架安装要保证拼装质量，尺寸要准确，要做到平、直、正，加固要牢固，脚下的松渣虚土要清干净，低了用方木或块石垫平，上部钢架在仰拱钢架未安装时，脚部要临时用型钢加固。钢架与钢架之间要用Φ20以上的钢筋连接牢固，连接钢筋间距不大于50cm。

（5）管棚钢筋网

钢架安装加固好后，经验收合格，即进行挂网施工，挂网用双层钢筋，间距150×150。钢筋网用点焊焊接在型纲架上。先挂外层钢筋网，待喷射砼喷射到15～18cm时，再挂内层钢筋网。

（6）管棚喷射砼支护

喷射砼C20砼厚25cm。喷射砼采用湿喷法施工，用强制式拌和机就近供料，移动式空压机供风，用人工持喷头进行喷射，每次喷射厚度3～4cm，直至达到25cm厚的设计要求。喷射混凝土前撬去表面松石和欠挖部分，用高压水和风清除杂物，冲洗岩面。之后进行混凝土喷射。喷射过程中，喷射机操作人员与喷射手要密切配合，控制好速凝剂的掺量。喷嘴与岩面的距离为60～100cm，喷射方向尽量与受喷面垂直，按照从下往上施喷，呈“S”形运动；喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，力求喷出的混凝土层面平顺光滑。

（7）管棚下部核心土和仰拱土方开挖

下部土方开挖与上部土方开挖保持3m的距离，下部土方开挖采用小型挖掘机开挖，自卸汽车装运，在仰拱下部留30cm保护层，用人工配合清底，尽量减少对基础的扰动。

（8）管棚仰拱钢架安装

仰拱土方开挖后，迅速进行仰拱钢架安装和网喷砼，距离不得超过2m，使初期支护尽快实行闭合，避免时间过长，造成隧道上部沉陷和变形，保证隧道的安全。仰拱钢架安装要精准，螺拴拼接要严实可靠，如有拼接不严实的接头，要采取措施修整加固，钢架与钢架之间的连接，要焊接牢固，连接钢筋的直径和数量都要保证。

（9）管棚仰拱砼网喷射

仰拱砼网喷射砼与上部的施工方法相同。砼喷射完成后进入下一个循环施工。

（10）管棚监控量测

（1）A项现场监控量测

a、地质及支护观察：

b、隧道断面周边位移：

c、隧道开挖拱顶下沉：

d、地表下沉量测：

（2）B项量测项目：

a、喷层内部切向应变量测：

b、喷层与围岩间接触应力量测：

c、土体分层沉降测孔：

d、土体分层沉降和土体水平位移测孔：

e、水位观测孔：

f、量测仪器埋设的质量控制：

g、施工期临时观测：

h、资料整理、计算和分析：

每次现场量测的数据，应对原始资料进行整理、计算和分析。

三、结语

经过对本工程管棚的施工，初期支护的的施工效果非常不错，严格按规范进行施工，加强量测，设立预警措施是保证质量和安全的前提，具有参考意义。

参考文献：1、周顺华、董新平《管棚工法的计算原理及其应用》