隧道施工中的超前管棚支護(hù)技術(shù)分析

杜 姜

(四川路航建設(shè)工程有限責(zé)任公司， 四川 成都 610000)

0 引言

超前管棚支護(hù)技術(shù)是指在隧道的施工過程中，在隧道的拱頂前段沿著隧道周圍的輪廓水平打孔，隨即對里面進(jìn)行注漿固結(jié)，給整個(gè)隧道的拱頂形成一個(gè)環(huán)形的保護(hù)裝置，來為整個(gè)隧道的施工做出輔助工作，幫助工程順利完成。

1 超前管棚支護(hù)技術(shù)的主要特點(diǎn)

超前管棚支護(hù)技術(shù)特點(diǎn)具體主要包括以下方面：第一，通過本項(xiàng)技術(shù)，可以對施工的隧道形成一個(gè)弧形的殼狀保護(hù)層，類似梁拱效應(yīng)的應(yīng)用原理，為整個(gè)拱頂形成一個(gè)受力支撐點(diǎn)；第二，在注漿過程中，通過將漿液注入隧道周圍的巖壁中，可以讓漿液的膠結(jié)與巖壁增加粘合力，提升軟弱圍巖的受力結(jié)構(gòu)；第三，對于當(dāng)前一些采用新奧法施工的隧道工程來說，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可以有效的減小施工過程中爆破帶來的沖擊作用，使碰撞的氣體有效的被周圍的密集空隙吸收，有效的環(huán)節(jié)爆破時(shí)對周圍巖壁的沖擊力；第四，由于隧道工程實(shí)施過程中，隧道受力強(qiáng)度過大，如果受力系統(tǒng)不科學(xué)，極容易發(fā)生塌方的現(xiàn)象，而此項(xiàng)技術(shù)可以有效的減小一旦出現(xiàn)塌方而造成的損失。

2 超前管棚支護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢

通過上文我們已經(jīng)大體知道了超前管棚支護(hù)技術(shù)的原理，通過該項(xiàng)技術(shù)為施工隧道拱頂形成的保護(hù)環(huán)可以大幅的增強(qiáng)施工器械各部分的使用效果。鋼管可以在一定程度上發(fā)揮錨桿在支撐拱頂中的作用，可以和周圍巖壁形成一個(gè)整體性極為嚴(yán)密的圍巖殼，并且通過注漿在周圍空隙注射的具有膠結(jié)作用的液體，可以有效的提升隧道的抗剪強(qiáng)度。具體的技術(shù)優(yōu)勢主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）超前管棚支護(hù)技術(shù)可以在隧道頂部形成一個(gè)圍繞拱頂整體的殼狀保護(hù)層，形成一個(gè)具有梁拱效應(yīng)的受力環(huán)，能夠有效的加固周圍巖層，強(qiáng)化巖層與拱頂?shù)馁N合度，有效的降低施工過程中如果出現(xiàn)垮塌事件而造成的損失。

（2）通過向周圍巖隙中注漿，可以讓具有較強(qiáng)膠結(jié)作用的液體在風(fēng)干之后與周圍巖石貼合一起，加固整個(gè)隧道工程的安全系數(shù)，其他部分器械施工工作提供一個(gè)更加穩(wěn)定、受力程度更強(qiáng)的施工環(huán)境。

（3）超前管棚支護(hù)技術(shù)是我國目前隧道施工中開始大規(guī)模應(yīng)用的一項(xiàng)施工輔助技術(shù)，具有極強(qiáng)的地形環(huán)境適應(yīng)能力和容錯(cuò)性，并且在實(shí)施過程中難度較低，有效的降低了施工中為了避免塌方而投入的成本，減小了施工的造價(jià)，較少成本。

3 超前管棚支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用準(zhǔn)備工作

3.1 施工準(zhǔn)備相關(guān)工作

此項(xiàng)技術(shù)的施工準(zhǔn)備主要包括兩個(gè)方面，一個(gè)是事前的現(xiàn)場布置，一個(gè)是實(shí)施時(shí)的組織準(zhǔn)備工作。

（1）現(xiàn)場布置工作。現(xiàn)場布置工作既包括事前施工需要準(zhǔn)備的器械設(shè)備，還包括施工現(xiàn)場需要布置的施工環(huán)境。其中對管棚支護(hù)區(qū)域和施工區(qū)域進(jìn)行合理劃分就十分重要，對隧道進(jìn)出洞口、仰坡的開挖深度和防護(hù)工程的具體評估也是需要重點(diǎn)研究的。需要對實(shí)施地的地形情況有較深的了解，如該地的地質(zhì)情況、土質(zhì)偏壓情況、地面的平整情況等。并且需要對按照施工計(jì)劃所選取的施工材料進(jìn)行質(zhì)量抽樣檢驗(yàn)，確保所有原材料符合國家法律法規(guī)所規(guī)定的相關(guān)隧道施工的系數(shù)要求。

（2）施工組織工作

（3）此項(xiàng)工作具體是指應(yīng)事先按照該隧道施工項(xiàng)目的施工圖紙和一系列的勘察資料，對照施工所在地區(qū)的地形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對工程方交付的平面控制三角網(wǎng)基點(diǎn)樁、高程控制的水準(zhǔn)基樁和隧道軸線樁進(jìn)行精度和準(zhǔn)度的測量校對，完成施工洞口及隧道出入口引導(dǎo)工作，對相應(yīng)負(fù)責(zé)的技術(shù)人員做事先的技術(shù)交底，針對預(yù)案施工規(guī)模和施工時(shí)間合理組織安排施工人員和檢察人員，尤其是負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)的部門，應(yīng)盡量選取對此項(xiàng)技術(shù)和此類相關(guān)工程或地形結(jié)構(gòu)有充分了解的施工技術(shù)隊(duì)，確保施工人員的經(jīng)驗(yàn)豐富，可以有效解決實(shí)施時(shí)的突發(fā)問題。

3.2 導(dǎo)向墻的施工工作

在具體的隧道施工過程中，包括著許多部分構(gòu)成，其中非常重要的一個(gè)就是導(dǎo)向墻。導(dǎo)向墻是隧道施工時(shí)的導(dǎo)向及固定設(shè)備，在施工前應(yīng)該由專門的技術(shù)負(fù)責(zé)人員測量該工程導(dǎo)向墻的放置位置，在施工過程中，還要由專門的人員對導(dǎo)向墻做拱腳的外填和砌片筑漿等工作，有效提升導(dǎo)向墻的受力承受能力和堅(jiān)實(shí)性，確保導(dǎo)向墻的一般地基承載力達(dá)到國家規(guī)定的要求標(biāo)準(zhǔn)，即不能低于0.3MPa。在保證地基承載能力和基寬等標(biāo)準(zhǔn)合格之后，還應(yīng)嚴(yán)格按照合約文件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)施工的軸線方向和鋼設(shè)拱架，然后對施工區(qū)域架設(shè)底部模板，并沿著鋼設(shè)拱架周圍的區(qū)域打孔，具體寬度應(yīng)與套管的直徑相對照，通常都比套管的直徑寬約3cm左右。對所打深孔的位置、間距及方位進(jìn)行定位之后，還應(yīng)按照技術(shù)要求從導(dǎo)向墻的地基開始對稱澆筑混凝土，完成拱頂?shù)暮蠑n。

3.3 大管棚的鉆孔施工工作

大管棚的鉆孔施工工作也是隧道施工過程中超前管棚支護(hù)技術(shù)應(yīng)用到的重要方面，同樣包括以下幾個(gè)方面：

（1）鉆機(jī)設(shè)備的配置及就位。對于大管棚的支護(hù)施工工作來說，鉆機(jī)的重要性不言而喻，鉆機(jī)的碎石能力及扭矩、沖擊力等都決定了該項(xiàng)工作能否高質(zhì)量的順利完成，為此，務(wù)必確保鉆頭設(shè)置位置的科學(xué)性，鉆頭的連接處對穩(wěn)定性的要求較高，應(yīng)力求穩(wěn)定牢固的設(shè)計(jì)鉆頭安置位置，對其配置應(yīng)滿足相應(yīng)技術(shù)要求，避免因鉆頭位置不合理或者配置過低等原因而造成的地面沉降、打孔擺動(dòng)或出現(xiàn)位移偏差的情況，保證打孔工作順利完成。

（2）鉆孔的施工環(huán)節(jié)。在進(jìn)行大管棚的鉆孔施工時(shí)，大管棚應(yīng)該依據(jù)嚴(yán)格的技術(shù)要求位置進(jìn)行操作施工，鉆孔的先后順序應(yīng)該按照先高后低的原則進(jìn)行，先對有孔鋼管進(jìn)行技術(shù)性鉆孔施工，再對無孔鋼管進(jìn)行壓孔施工，并且在鉆孔環(huán)節(jié)完成之后還要進(jìn)行相關(guān)的注漿工作。并且一定要注意的一點(diǎn)是，在鉆孔過程中一定要保持較低的按壓速度，因?yàn)殂@孔之初極易發(fā)生力道過猛而出現(xiàn)的地質(zhì)崩壞等情況，應(yīng)先以較小力度按壓，形成明顯深孔，待鉆頭已經(jīng)進(jìn)入一米深度之后再適當(dāng)?shù)奶岣邏毫Γ凑浙@一節(jié)、續(xù)一節(jié)的節(jié)奏進(jìn)行。

（3）鉆孔工作的質(zhì)量把控手段。在進(jìn)行鉆孔施工前，應(yīng)該對所要進(jìn)行施工的區(qū)域涂抹15厘米的混凝土止?jié){墻，避免后期壓力過大，對注漿工作控制不到位所造成的坍塌和漏漿現(xiàn)象。并且在施工過程中，應(yīng)時(shí)刻由專門技術(shù)負(fù)責(zé)人員對鉆機(jī)的工作情況進(jìn)行實(shí)施檢查，查看是否正常，機(jī)孔位置是否合理，是否應(yīng)該按此深孔加深壓力繼續(xù)鉆進(jìn)，還是停止而調(diào)整位置。當(dāng)深孔出現(xiàn)漏沙現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該及時(shí)清理，避免泥沙混入對鉆機(jī)造成的結(jié)構(gòu)性傷害。

（4）驗(yàn)孔和清孔工作。在施工過程中，極易出現(xiàn)混入泥沙的情況，此時(shí)應(yīng)該及時(shí)停止工作，拿出鉆機(jī)進(jìn)行清理，避免鉆機(jī)堵塞對工程造成的影響。相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：管棚鉆孔的偏差范圍應(yīng)控制在方向角十度以下，孔口距上下浮動(dòng)不超過5毫米、孔深不超過50毫米。

4 注漿施工工作

超前管棚支護(hù)技術(shù)對于隧道施工工程的影響還包括對于注漿施工，其中主要有：

4.1 巖面的處理工作

在進(jìn)行注漿施工之前，巖面的處理是十分重要的，首先應(yīng)該對所開鑿工作區(qū)域的拱頂和鉆孔周圍進(jìn)行清理，噴射強(qiáng)度在C25以上的混凝土漿液，避免鉆孔和施工過程中出現(xiàn)縫隙漿漏的現(xiàn)象。

4.2 注漿原料的選擇

注漿原料對于注漿工作能否順利、高質(zhì)量的完成也具有十分重要的意義，好的注漿原料不僅使用面積廣，可選擇區(qū)域大，強(qiáng)度也較高，效果完成情況較為理想。因此，在施工過程中大多選擇流動(dòng)性較高、巖凝結(jié)力較強(qiáng)，并且耐久性強(qiáng)的材料，對抗?jié)B透效果也有一定要求。目前通常選用水泥和水玻璃的雙漿混合液作為注漿原料。

4.3 注漿完成情況的檢查

注漿工作完成之后，應(yīng)采用相應(yīng)技術(shù)手段對完成情況進(jìn)行預(yù)先的檢查，通常主要采用敲擊周圍鋼管的方式，來判斷漿液的深孔填充是否飽滿。若出現(xiàn)較悶的低沉聲音，則說明填充效果較好，如果出現(xiàn)較為清脆、音調(diào)較高的聲音，則說明中間含有空隙，可能是滲入空氣所致。在實(shí)際的施工過程中，最基本的施工標(biāo)準(zhǔn)要求在所打深孔的20厘米范圍內(nèi)應(yīng)做到充填密實(shí)，沒有空隙。

5 結(jié)語

超前管棚支護(hù)技術(shù)適用范圍較廣，在地質(zhì)條件偏差、塌方體、地形斷裂破碎帶及淺埋偏壓的眾多區(qū)域都有所應(yīng)用，因其較強(qiáng)的適用性，已被眾多隧道項(xiàng)目工程企業(yè)重視，成為當(dāng)前隧道施工中應(yīng)用極為廣泛的一項(xiàng)技術(shù)。同時(shí)，此項(xiàng)技術(shù)也在不斷完善提高，其自身對大型機(jī)器設(shè)備的要求較低，在強(qiáng)化施工效果、保障隧道拱頂受力弧度等方面逐漸發(fā)揮著不可替代的作用。

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