超前支護施工技術在高速公路隧道施工中的應用

祁鑫淼

本溪鋼鐵（集團）礦山建設工程有限公司 遼寧本溪 117000

1 超前支護的優點

（1）避免圍巖松動現象，防止出現坍塌事件。以隧道輪廓為基準，利用大管棚支護的方式可以形成穩定的殼狀結構，在梁拱效應的作用下，能為前后方圍巖創造大量的可靠支撐點。

（2）削弱爆破對圍巖帶來的傷害。在隧道爆破過程中，新奧法是較為常見的方法，該法容易產生大量沖擊波與氣體，此時在管棚的密集環形結構下能將二者充分吸收，進而緩解對圍巖的損傷。

（3）為隧道開挖掘進搭建穩定安全的施工環境。管棚具有較大的支護剛度，一旦隧道內出現坍塌現象，此時管棚將會發揮緩沖與支撐的效果。即便管棚遭到損壞，但基于其損壞速度較慢的特點，依然可以確保隧道作業的安全性。

2 超前支護施工技術的應用

2.1 測量放線

在洞門之前，隧道的坡度是封閉的，防水的，隧道頂部的擋水溝完成，并進行相應的排水，以確保隧道在拱門前的安全性和穩定性并且只采取防水措施。首先，檢查線的中心線和線的高度，如果在斜坡上有大量的鉆孔工作或陡坡，設計人員將及時進行現場檢查，以正確確定隧道入口的數量。調整以填補隧道的“早期洞”。在高程坡度上，根據測量的線中心線控制樁的高程控制點，確定隧道外穹的高程和隧道的中心線，并在高程坡上繪制外拱弧。外拱弧根據黑洞鉆孔輪廓確定，垂直拱根據外拱弧設定。內拱和外拱的高度應根據距離要求確定，垂直高度應考慮下沉高度。

2.2 管棚超前支護施工

2.2.1 管棚施工技術要求

（1）必須嚴格管理大型管棚的施工，引導管的數量和角度與管道罩相同，管罩的外角為2°。（2）從用20至30毫米的合金鉆頭打開的管道直徑中選擇一個鉆孔，并在安裝鋼管或將管道焊接到鋼管的一端之前鉆孔。（3）鉆孔前，在灌漿前進行孔清洗和液壓試驗。（4）建議使用厚度為80至180mm的焊接鋼管或無縫鋼管，每隔500mm對管壁進行穿孔，選擇水泥漿作為注入液，注入壓力為0．3至0．5MPa。根據設計參數和周圍巖石條件進行相應的調整[1]。

2.2.2 前期準備工作

管棚的準備工作包括工作表面的鉆孔，鋼管的檢查，鉆機和灌漿機等機械設備的維護，測量和定位以及水泥測試。

2.2.3 導墻施工

管棚的搭建是以導向墻為基礎而展開的，因此從作業流程角度考慮，最初應做好管棚位置的測量以及放樣工作，此過程應嚴格控制管棚與隧道開挖線二者的間距，進而降低后續管棚施工的難度。做好測量工作后，需要以設計方案中的軸線基準為基礎展開鋼拱架的架設，然后需要在拱圈處配備一定數量的孔口套管。為提升鋼管打入準確性，應嚴格控制孔口套管的直徑，即以管棚鋼管為參考，應比其大2～3cm。而后，需要確定各孔口套管之間的對應位置以及彼此間的距離，并實現精準定位，此后方可進行套拱模板的安裝。再展開澆筑作業，并完成套拱拱頂的合龍工作。

2.2.4 鉆孔

采用專業鉆孔設備進行鉆孔，鉆出距離鉆孔輪廓20厘米的管道開口，并以2°傾斜鉆孔，使其不會進入鉆孔輪廓。從中心鉆兩個，每側一個，使用兩個DTH鉆。根據導孔壁的孔位置，傾斜度和鉆孔方向開始鉆孔，當鉆孔打開時，鉆機速度減慢，壓力小，然后逐漸增加鉆孔速度以維持正常壓力[2]。應根據地層和鉆機條件隨時調整鉆孔壓力和鉆孔速度，以確保及時糾正鉆孔的變形和偏差。如果在鉆孔過程中發生異常情況，則需要立即解決原因。如果鉆孔過程具有高阻力，則返回到約1米，重復多次，并且在阻力減小后繼續鉆孔。第一次鉆孔保持方向并使用低壓頂升以防止孔彎曲。鉆孔時，需要及時用水清洗孔壁，形成孔時，必須及時清洗孔內的泥漿，碎石等雜物，精確的鉆孔角度、深度。

2.2.5 棚管安設

管棚在安裝前用高壓風對孔內進行掃孔、清孔，清除孔內浮渣，確保孔徑、孔深符合要求。首先用機械設備吊起管尖段鋼管，人工進行對孔、推頂，如人工無法推頂鋼管進孔時，采用鉆機頂管。管尖段鋼管與第二標準段鋼管采用內絲扣與外絲扣相連接。當第二標準段鋼管頂進還剩下2～3m時，再用上述方法將第三段、管頂段鋼管相接并頂管，以此類推，完成整條大管棚鋼管的接長和安裝。

2.2.6 注漿

水泥漿中水灰比為0．5:1，在混合器中攪拌，但在拌合過程中應沒有混入雜質。漿料應在規定的時間內用完。根據圍巖類型，地質條件，機械設備和注入孔深度，注入方法采用全孔式，即鉆孔到底部，然后完成注入。在孔中填充孔后，在灌漿之前進行水壓試驗，然后開始灌漿[3]。注射使用JZB-2型擠壓注射泵，注射壓力為0．3至0．5MPa。用常規硅酸鹽或波特蘭水泥制成的水泥標記為425或更高。在灌漿時，總是需要觀察并記錄壓力和流速的變化，灌漿壓力為0．3至0．5MPa。在注射結束時，關閉閘閥，移除進料管并進入下一個循環。

3 結語

公路隧道施工是一個相對復雜和系統的工程。為確保管棚結構安全有序的結構，施工方案應與現場情況進行比較，并隨時動態調整。如果場地的地質，地形和地形條件發生變化，則需要及時調整施工計劃。同時，采用配套機械，結合項目特點，項目進展快，質量優，成本低。本文以本鋼歪頭山鐵礦2#膠帶機巷道工程為例，分析了大型管棚高層支護施工技術要點，該項目為隧道施工技術支撐提供了高水平的技術支持。