浅谈公路隧道超前大管棚施工

摘 要：管棚超前支护是为了在特殊条件下安全施工，预先提供增强地层承载力的临时支护方法。隧道超前管棚是为了保证工程开挖工作面稳定而采取的超前于掌子面开挖的辅助措施的一种，主要用于软弱、沙砾地层和软岩、岩堆、破碎带地段，可有效抑制围岩松动、垮塌和加固管棚周边围岩的目的。由于管棚支护刚度较大，施工时如有塌方，管棚起到缓冲作用，保证施工安全。本文根据施工经验，浅显谈论超前管棚施工工艺。

关键词：隧道；超前管棚；施工工艺;注意事项

Pick to: the pipe roof support in advance is for the sake of safety construction in special conditions, and provide enhanced formation bearing capacity of the temporary support method in advance. Lead pipe shed is to ensure that the engineering tunnel excavation face stability constraints and take the lead in the excavation of a kind of auxiliary measures, mainly used for weakness and gravel stratum and soft rock, the rock pile, broken belt, can effectively restrain the looseness of the surrounding rock, collapse and pipe roof reinforcement of surrounding rock. Due to large pipe roof support stiffness, such as landslides, during the construction of pipe shed play a buffer role, ensure construction safety. In this paper, based on construction experience, advanced shallow talk about pipe roof construction technology.

Key words: tunnel; Lead pipe shed; Construction technology; Matters needing attention

中图分类号：U459.2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

对隧道来说，洞口开挖经常遇到破碎带地段或软弱围岩。由于围岩自稳能力差，加之施工对围岩的破坏扰动，极易造成塌方事故，加大了施工难度。因此能否确保安全、可靠、顺利、及时地进出洞施工,是隧道施工的关键所在。为保证隧道开挖工作面稳定，通常采用的开挖辅助支护措施是管棚超前支护。管棚超前支护能有效地加固围岩,起到良好的支护效果。管棚施工时一次性由洞外施工即通过软弱围岩达到稳定岩层,提高了隧道施工安全度；管棚外插角很小，能够有效的控制开挖超欠挖，从而降低施工成本。

1工程概述

云南麻昭高速公路是国家高速公路网G85渝昆高速云南境内的一段，位于云南省昭通市昭阳区和大关县境内，向北连接已建成通车的云南富水至麻柳湾高速公路，向南连接拟建的昭通至会泽高速公路。该项目在国家及区域公路网中居重要位置。

由中铁十一局集团公司承建的C2工区段位于云南省昭通市大关县上高桥乡境内，起讫里程为K40+160～K44+500，全长4.17km。主要项目组成有1座半隧道和1座桥梁。其中隧道工程8210m（左、右线），打堡寨2#隧道和上高桥隧道为重难点控制性工程项目。

路线所在区域主要穿越山麓，地表大部分为第四系崩、坡积块石土、碎石土，基岩主要出露于路线两侧山坡及山顶，分布的地层主要为志留系、泥盆系、石炭系、二迭系、三迭系、侏罗系、第三系和第四系。路线所经区域工程地质条件较差，不良地质发育，未见特殊性岩土，主要不良地质现象有岩溶、危岩。

本合同段内所经区域工程地质条件较差，不良地质发育，其中上高桥隧道穿越公路。为保证隧道进洞顺利，经勘察设计，对上高桥隧道进口端洞口实行34m超前大管棚支护，以提高围岩整体性，增加围岩稳定性。

2技术要求

本线在隧道明暗交界处设计超前大管棚。

2.1 设计参数

(1)钢管规格：采用Φ108×6mm的热轧无缝钢管以丝扣连接而成，同一断面内接头数量不得超过总钢管接头数量的50%；

(2)管距：环向间距中至中40cm；

(3)倾角：外插角1～3°；

(4)注浆材料：水泥浆浆液水灰比1:1（重量比）；

(5)钢花管上钻注浆孔，孔径15mm，孔间距15cm×15cm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段250cm；

(6)钢管施工误差：径向不大于20cm，相邻钢管之间环向不大于5cm。

3施工工艺：

3.1 施工顺序

管棚加工套拱施工钻机就位钻孔清孔验孔下管注浆封孔

3.2 管棚加工

管棚采用Φ108mm×6mm的热轧无缝钢管，上高桥隧道进口端Ф108超前大管棚长度34m（含搭接长度及套拱长度各2m，有效长度30m)。用每节长4m～6m的Φ108mm×6mm热轧无缝钢管以丝扣连接而成。钢管接头错开，确保同一横断面的接头数不大于50%，相临钢管的接头错开不小于1m的要求。

钢花管上钻有12mm的注浆孔，孔间距为15cm，按梅花形布置，尾部留有250cm的不钻孔止浆段。

3.3 套拱施工

套拱在明洞衬砌外轮廓线以外，紧贴掌子面施做。套拱采用C20砼，其截面厚60cm、纵长200cm，内设4榀I18工字钢，钢架外缘设Φ140×8mm导向钢管，钢管与钢架焊接，钢架每个单元有连接钢板焊接牢固。

(1)套拱混凝土施工采用I18工字钢作为混凝土浇筑时的支撑，共加工4榀拱架，拱架加工好后先进行试拼，几何尺寸满足净空要求方可使用。

(2)套拱立模：由测量人员对拱架的平面位置和高程进行精确放样，钢架纵向间距50cm。定位好后进行必要的加固处理。内模采用木模，模板厚度5cm。模板嵌堵紧密，确保不漏浆。

(3)导向钢管安设：拱架立好后对导向管进行测量定位。导向钢管采用Φ140×8mm的钢管，导向钢管作为管棚施工的定位管，对其方向和坡度必须进行严格控制。导向钢管定位好以后将其焊接在拱架上，以确保导向钢管在浇筑混凝土时不发生移动。

(4)套拱模板安设：外模、端模均采用木模，模板厚度为5cm，外模的加固采用Φ22的螺纹钢进行背板焊接加固，确保端模的安装在同一条线方向。且连接牢固，严防走动，模板接头要整齐平顺，并嵌堵紧密，不漏浆。

(5)砼浇筑：砼机械拌制，严格按试验室提供的配合比拌制砼。浇筑时两侧对称分层进行，防止偏压使拱架产生偏移。砼在振捣时要求振捣棒垂直插入，并且插入前一层混凝土内5～10cm，确保两层砼的紧密结合。捣固棒距模板距离不小于10cm，避免与钢筋、预埋件等接触。振捣时砼停止沉落，不冒气泡、泛浆且表面平坦时停止捣固。

(6)砼强度达到设计强度75%后进行拆模、养护。

3.4 钻机就位

钻机平台采用Φ42钢管利用预留核心土由下向上，由两边至中间依孔位搭建，钢管之间采用扣件连接，上铺不小于5cm厚木板，钻机平台必须搭建牢固，以利于安装、固定钻机，防止施钻时因钻机的不均匀下沉、摆动、位移、倾斜而影响钻孔质量。

钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用挂线、经纬仪反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

3.5 钻孔

(1)钻孔由高孔位向低孔位进行，为了能顺利安装管棚钢管，宜选用直径大于管棚钢管直径20～30mm左右的钻头。

(2)在钻机开钻时，低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

(3)钻孔过程始终注意钻杆角度变化，保证钻机不移位，每钻进5m用仪器复核钻孔角度，以确保钻孔方向，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。

(4)岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。

(5)认真作好钻进过程的原始记录，并对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖施工。

3.6 清孔验孔

钻孔完毕后先用钻杆配合钻头进行来回扫孔，清除孔内浮渣直至孔底，确保孔径、孔深符合设计要求，防止堵孔、钢管安装不到位等情况；再用高压风从孔底向孔口清理钻渣；最后采用仪器检测验收孔深、孔倾角、外插角。

3.7 下管

钢花管采用机械配合人工送管(打入第一节外露30cm，用丝扣连接后再继续顶进，依次类推直到安装到设计长度)。顶进中始终保证方向与孔轴线一致。为保证注浆质量，在钢花管安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆管口上安装三通接头。

3.8 注浆

(1)管棚按设计位置进行施工，先打有孔钢管，注浆后再打无孔钢管，用无孔钢管检查注浆质量。

(2)注浆前将13mm塑料管沿钢管内壁穿至孔底，外端与堵浆塞排气孔相连，作为排气通道。注浆管与堵浆塞进浆孔相连，待排气管有浆液溢出关闭其阀门，达到注浆要求后停止注浆。

(3)注浆前先对连接好管路的注浆机进行试运行，以保证机械正常用。浆液严格按设计要求的配合比配制。

(4)注浆参数：

①泥浆液水灰比1：1（重量比）。

②注浆压力：初压0.5～1.0Mpa，终压2.0MPa。

(5)注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工方案。注浆结束后及时扫排管内胶凝浆液，用M20水泥砂浆填充钢管，以增强管棚强度。

4注意事项：

4.1 管棚为超前预支护，应在分离式隧道暗洞开挖之前完成。

4.2 钢管棚按设计位置施工，严格控制管棚打设方向，并做好每个钻孔地质记录。

4.3 管棚施工时，应对钢管主要材质进行质检。

4.4 管棚安装时一定要注意相邻钢管的接头不能在同一断面上。

4.5 必须保证钻机平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。

4.6 必须完成导向套拱施工后，方可开始管棚施工。

4.7 管棚施工地段，应加强对洞口坡面的监测，以确保施工安全。

4.8 施工中，注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时，可结束注浆。施工中应做好每根管棚的注浆记录，为注浆参数的调整提供科学依据。

5结语

超前管棚的施工，对于隧道进洞围岩整体性加固，起到重要作用。但是在施工过程中，对钻孔的精确定位、钻孔角度的控制、钻机下沉量及左右偏移量、钻孔深度等控制往往不足，造成隧道进洞时发现管棚侵入开挖轮廓线内，相邻钢管相撞及相交、管棚注浆不饱满时有发生。本文根据现场施工，对隧道超前管棚施工有了新的认识。我相信，通过道路建设者的不断探索，隧道超前管棚施工中的问题定会得到更好的解决。

参考文献：

[1]交通运输部公路局.高速公路施工标准化技术指南,2012.06.

[2]云南麻昭高速公路建设指挥部.云南麻昭高速公路施工标准化实施要点（试行）,2012.05.

[3]云南省交通规划设计研究院.国家高速公路网G85渝昆高速麻柳湾至昭通高速公路第11合同段两阶段施工图设计,2010.05