公路隧道工程超前管棚支護施工技術研究

郝昱

山西路橋橋隧工程有限公司 山西朔州 036000

1 項目背景

此公路隧道工程項目采用的是雙向四車道，起訖樁號是K65+390--K66+660，長度是850m，隧道洞口設計的是端墻式洞門。此公路隧道工程現場地質條件表現為白云巖與灰巖，圍巖的級別分為是IV級與V級，具體如下：K65+390--K65+880段圍巖級別主要是IV；K65+900--K66+500段圍巖的級別主要是V。此地段堆積位于隧道出口處，長度是163m，寬度是105m，是由白云質灰巖與泥質白云巖等發聲坍塌而形成的，塊石的直徑范圍是0.6m至2.3m，其結構表面相對比較松軟，下部結構表現密實，但施工階段容易引發堆積體失穩，所以必須提前進行支撐，或是通過注漿等方式進行穩固處理。同時，隧道出口位置頂部處在陡崖之上，雖然總體狀況比較穩定，但受到爆破施工等要素的影響可能會引發部分巖體崩塌，所以也要高度重視清除以及加固處理。

該隧道需要貫穿上體，隧道的進口與出口區域無公路，交通條件較為匱乏。而且山坡生長許多灌木，進口與出口位置都處于山坡之上。由于隧道工程現場地下水類型十分地復雜，因此必須重視強降雨天氣排水問題。

2 超前管棚支護施工技術

2.1 管棚參數

選用熱軋無縫鋼管，具體規格是108mm×6mm；環向間隔距離是40cm；鉆孔外插角是30°；超前小導管等長度是40m；鋼筋籠選擇長度為15cm的絲扣實現對口連接，同時鋼管偏離誤差＜20cm，順著隧道縱向的同一橫斷面內部接頭數量＜50%，相鄰的鋼管接頭應保證錯開10cm；選用的注漿材料是普通硅酸鹽水泥（級別是P042.5），以及符合標準的自來水[1]；注漿初始壓力范圍是0.4MPa至0.5MPa；終止壓力范圍是0.6MPa至0.9MPa；持壓時間為15min，然后立即停止注漿。

2.2 施工準備

正式施工前，公路隧道工程負責人應組織施工技術人員、管理人員等嚴格、仔細審核設計圖紙，若是存在問題則必須及時報給負責人，并準確把握設計圖紙意圖。綜合分析工程現場具體狀況，尤其是地貌、地質等條件，然后合理地進行施工布置。結合工程現場勘察結果，并經過討論與研究編制超前管棚支護技術方案，同時交由項目監理工程師審批。根據工程各項數據和設計材料等確定管棚支護施工量、工期以及需要的設備等，最后完成工程現場施工組織。

2.3 邊坡與仰坡防護

此公路隧道工程超前管棚施工階段，若是出現了邊坡失穩現象，則必須對邊坡實施防護處治，當邊坡達到穩定后才可以繼續進行超前管棚施工。首先，公路隧道邊坡、仰坡開挖應嚴格控制大開大挖。當開挖施工至套拱拱頂標高后，需要預留套拱位置，同時進行套拱施工面開挖；其次，明洞邊坡錨桿與噴射混凝土封閉坡面等需要及時進行施工，重視邊坡滲水問題處治，采用有效措施把滲水排出坡面，并加大坡面防護力度；最后，根據設計標高整平處理套拱拱腳基底。若是拱腳基底土質表現比較軟弱，則應對其承載力實施嚴格檢測，一旦檢測結果未能達到標準規定基本要求，則需要采用漿切片石加固處治措施，同時確保厚度≥50cm。

2.4 套拱施工

套拱施工具體流程如下：①洞口長管棚導向墻采用的是鋼筋混凝土（級別是C25）套拱，選擇初支的內輪廓線之外進行套拱制備，而套拱內I22b型鋼拱架和管棚孔口管通過焊接方式成為一體，孔口管位置以鋼筋方式進行連接[2]；②管棚導向管選擇的是孔口管，由于孔口管平面位置與傾角等直接關系到管棚質量，所以導拱圓環內必須根據設計間隔距離要求進行管棚孔位合理布局，嚴格根據設計角度進行孔口導向管的預埋施工，一般導向管選擇的是直徑為127的鋼管，管壁厚度是4mm，長度為

2.0m，同時對導向管角度進行嚴格、仔細復核[2]。

2.5 鉆機定位

選擇枕木構建鉆機平臺，且保證一次性建成。鉆孔施工需要2臺鉆機按照高位向低孔位的順序進行對稱鉆進，由此能夠減少鉆機移動次數，為鉆機定位創造有利條件。鉆機平臺支撐必須穩定、安全，為了避免鉆機施工階段出現不均勻沉降以及位移等現象，需要將鉆孔平臺支撐于仰拱之上。鉆機應保證與孔口管的方向相平行，且精準確定鉆機具體位置。通過“全站儀”+“掛線”+“鉆桿導向”組合形式，并進行反復調整，保證鉆機的鉆桿軸線和孔口管軸線一致[3]。將鉆機移到鉆孔位置，并對鉆機高度進行科學調整，把鉆具置入導向管之中，保證導向管、鉆機轉軸、鉆桿處于同一直線，然后通過儀器對直線角度進行測量。

2.6 鉆孔施工

為了實現鋼管順利安裝，應選擇直徑是120mm的鉆頭，且嚴格按照從高至低的順序進行鉆孔。在鉆孔施工階段若是出現了塌孔、卡鉆等現象，則應適當地補漿處理，然后接著進行鉆孔施工。同時，在鉆孔階段應觀察鉆桿角度實際變化狀況，確保鉆機不會出現位移問題。

2.7 安裝鋼管

棚管頂進選擇的是“大孔引導”+“棚管機鉆機”組合施工工藝，也就是首先鉆進＞棚管直徑的引導孔（一般直徑是120mm），緊接著通過鉆機沖擊力與推力實現鋼管推進。此外，棚管安裝過程中應及時、快速完成，實現鋼管以穩定的狀態送至孔底。

3 結語

公路隧道洞口位置一般多為軟弱圍巖地質，所以為了能夠實現順利施工，保證隧道施工質量及安全，就需要在開工前實施加固處理。而采用超前管棚支護技術可以有效處治軟弱圍巖問題，增強土體結構的穩定性與安全性，而且具備支撐功能。實踐表明，公路隧道工程應用超前管棚支護施工技術不僅提高了施工效率與質量，也保證了公路隧道的安全。