隧道大管棚施工技术分析

刘 建 强

(山西晋城路桥建设有限公司，山西 晋城 048000)

隧道大管棚施工技术分析

刘 建 强

(山西晋城路桥建设有限公司，山西 晋城 048000)

对隧道大管棚施工技术进行了概述，并对大管棚施工过程中洞身施工、边仰坡施工、围岩施工、钻孔施工等关键环节的控制进行了论述，归纳总结了施工中需注意的问题，以期从根本上保证大管棚的施工质量。

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近年来，公路隧道规模逐渐扩大，隧道施工的稳定性和安全性非常重要。在众多隧道形式中，暗挖隧道由于埋藏较浅，对地层的扰动较大，很容易引起地基应力变化，甚至存在沉降和坍塌的危险，从而危害到洞内施工和地表建筑物的安全。为了保证暗挖隧道施工时围岩的稳定性，同时也为了对上部地层的沉降量进行有效控制，必须采用合理的支护措施来保证浅埋暗挖隧道的有序进行。大管棚因为整体刚度较大，可有效限制围岩的变形，因此，在隧道工程中得到了广泛的应用。

1 大管棚技术概述

大管棚超前支护技术是指利用钢拱架沿开挖轮廓线，采用较小的外插角，向开挖的前方打入钢管或钢插板构成的棚架，从而达到对开挖面前方围岩进行超前支护的目的。由于管棚的纵向支撑体系采用的是钢管或钢板，环向支撑采用的又是钢拱架，因此这种支护方式的整体刚度较大，对围岩的变形限制能力也较强，而且还能够起到提前承担围岩压力的作用。大管棚支护比较适合应用于围岩压力来得快，对围岩变形、地表下沉都有严格要求的软弱破碎围岩隧道工程中。如果处理对象还存在破碎地层，塌方体、岩堆以及偏压等情况，应该同时采用灌浆的方法，进行辅助处理。对于存在流塑状的岩体或岩溶、严重流泥、富水的地段，则需要利用钢管进行注浆堵水，同时来对围岩体系进行加固。与短管棚相比，大管棚一次超前量较大，可有效降低钢管安装的次数，同时还可有效减少对开挖作业面的干扰，比较适合应用于大中型机械进行开挖的大断面隧道结构中。

2 隧道大管棚施工

2.1 洞身施工

隧道施工首先需要进行测量放线，可根据施工围岩的等级以及断面的规格等情况来进行测量放线，为了避免影响后期施工的安全性，必须做好测量工作。放线工作完成以后，便可进行布孔、爆破以及开挖等施工作业。开挖期间应该控制好欠挖和超挖的数目，如果遇到方石，则可采用预裂爆破法来进行爆破。爆破工作的重点在于起爆的次序、钻孔的角度以及深度等。预裂爆破时，最小抵抗线应该以围岩点作为依据，自周边眼及周边眼间距中间选择出来，同时对药量的适量性进行控制，周边眼的药量应该严格控制在要求范围内，将药量按照设计要求布置到炮眼当中。对于周边眼，应该采用直径较小的低爆速炸药；在开挖初期支护时，为了避免出现任何收缩或下沉等变化，则需要密切注意每项重复性的施工，是否能够严格控制流程按规范进行，尤其是对于软弱围岩的施工。

2.2 边仰坡施工

施工时，对边仰坡截水沟进行设置，然后对边仰坡实施放线与开挖作业。从上到下开挖到要求高度。对小导管进行成孔操作，要求成孔数目、长度以及注浆压力都必须符合设计要求，在注浆结束后进行挂网，然后喷射要求强度的混凝土，混凝土喷射的厚度通常为15 cm，施工完成后，重复上述操作。

2.3 围岩施工

开挖时，如果围岩条件较差，应该采用弱爆破、短进尺以及强支护跟进的方式。单边开挖时，采用马口支护跟进的方式。如果施工地质条件不佳，为了避免围岩形变或坍塌，则需要在开挖断面规格达标且出碴结束后，进行混凝土的初喷作业，初喷厚度可在10 cm～20 cm范围内。在混凝土初喷之前，需要将围岩表面的杂物、松散石块等清除干净，然后采用湿喷的方法进行喷射；喷射时为了减少回弹率，应该适当提高混凝土的粘结度，以小灰骨比例进行配比。

2.4 钻孔施工

钻孔前，先对断面的中线及高程进行检查，保证各开挖轮廓线完全符合设计要求。在开挖作面处，设置受力拱架，再将管棚的正确位置标出。孔口的位置与设计位置偏差不允许超过5 cm范围；根据布置好的孔位及钻孔的方向进行钻孔，钻孔应采用由低向高、由两侧向中间的方式进行。钻孔刚开始时，应该采用低压慢速的控制措施，以保证钻孔的方向。在控制好方向后，可使钻速逐步提高，并保持正常压力。钻进过程中，如果遇到大孤石，则应采用高压、低速的方式进行。整个钻进过程都应该根据地质条件的不断变化，来及时调整钻进参数；在钻进过程中，采用清水进行护壁，并定时将取芯管取出，拿出岩芯；钻孔作业必须沿钻机位所定基线进行，同时应该时刻注意钻孔的方向，保证钻孔的精确度。如果存在影响钻进的岩土，可采用前半段直径125 mm的钻头，后半段直径为110 mm的钻头，以方便将钢管顶入。另外，如果钻进过程中遇到较为复杂的地层，导致钻孔失败，则应该采用预注浆加固钻入成孔法，也可加长岩芯管跟管钻进。

2.5 套拱施工

套拱施工时，管棚固定墙混凝土的强度必须得到保证，在明洞轮廓线外进行施工操作，操作时必须与掌子面紧密贴合在一起。将符合规定的型钢所制成的钢拱架，埋入到套拱中来作为横架，然后进行焊接，使横架与管棚钢管形成一个体系。支撑使用钢管搭架。根据方向要求对孔口管与布筋进行安装，对孔口管、布筋的角度及位置进行确定，然后进行套拱混凝土施工。需要注意的是，在管棚施工时，应该先将钢花管开孔，然后再利用套管机进行施打与注浆，最后施打无孔钢管。钢管接对可采用丝扣连接。在连接的同时，应该保证相邻钢管接头错开，而且错开的距离不得小于1 m。对于隧道竖向同一横断面中的接头数，则不应该超过总数的一半。

2.6 清孔

清孔就是为了将孔内的杂质及岩碴等清理干净，以保证孔道能够通畅。取岩芯管进行扫孔，芯管的长度应该控制在2.5 m之内，直径则应该在107 cm左右。如果出现清孔受阻的问题，可采用高压空气机进行吹洗，直到孔内不存在任何杂质为止。

3 施工中需要注意的问题

3.1 钻孔漏风、卡钻问题

隧道施工过程中地质状况较为复杂，在钻孔过程中，很容易出现钻孔漏风或卡钻的问题。因此，在钻孔时，应该采用跳孔钻进、先单后双的钻进方法，钻一个注一个，从两边向拱顶依次进行。

3.2 管棚超前钢管位置的准确性问题

为了保证管棚超前钢管位置的准确性，应该在导向墙施工时，采用经纬仪在工字钢架上以坐标法标定出预埋管的平面位置；采用水准仪对预埋管的倾角进行测量；采用前后差距法来明确预埋管的外插角。施工之前对机械设备进行合理选择和调试，避免由于机械原因导致钻进过程中出现孔位偏差。

3.3 钢管连接的问题

在进行钢管或钢筋连接时，必须保证丝扣的长度，将钢筋笼的接头错开，一些施工人员为了施工方便，而采用对焊的形式进行焊接，这是不可取的，很容易影响到连接质量。

3.4 下管棚与钢筋笼困难

下管棚与钢筋笼时，如果感觉困难，很可能是由于清孔不彻底，或者由于钻速过快，而导致了土体松动，出现了塌孔的问题。因此，施工时应该先对施工机械的各项参数和性能进行全面了解，在施工中对钻速进行及时调整，同时做好清孔工作。

4 结语

大管棚超前支护方式在隧道工程中应用比较普遍，为了保证隧道工程的整体稳定性，应该对大管棚超前支护的每个环节都进行严格控制，同时，还要结合工程现场的实际情况和地质条件，做好各种突发事故的预防工作，从根本上保证大管棚的施工质量。

[1] 陈向利.公路隧道大管棚施工技术分析[J].中化民居，2014(4)：262.

[2] 李春江.浅谈公路隧道大管棚施工技术[J].城市建筑，2014(2)：269.

[3] 芮 元.隧道大管棚施工技术分析及展望[J].中国科技信息，2014(7)：101-102.

Analysis on big tube canopy construction technology

LIU Jian-qiang

(ShanxiJinchengHighwayBridgeConstructionCo.,Ltd,Jincheng048000,China)

The paper outlines the big tube canopy construction technology, discusses critical construction control measures of hole construction, slope construction, surrounding rock construction and bored hole construction, and summarizes matters needing attention in construction, with a view to guarantee big tube canopy construction quality.

big tube canopy, construction, problem, tunnel

1009-6825(2014)28-0184-02

2014-07-23

刘建强(1975- )，男，工程师

U455

A