公路隧道中管棚支護(hù)施工技術(shù)探討

郝鵬

重慶北新融建建設(shè)工程有限公司 重慶 404701

現(xiàn)代化的公路隧道工程在施工階段，一般都是使用地下暗挖來(lái)進(jìn)行的。施工之前，應(yīng)該進(jìn)行全面的地質(zhì)勘察，對(duì)于不穩(wěn)定的區(qū)域要采取措施來(lái)進(jìn)行預(yù)加固和預(yù)支護(hù)處理，以滿(mǎn)足施工的要求。管棚法的施工方式是一種非常先進(jìn)的方式。采用管棚超前支護(hù)的方式來(lái)進(jìn)行施工，可以加強(qiáng)進(jìn)、出洞口的圍巖穩(wěn)定性，很好地控制開(kāi)挖輪廓線，防止在施工中出現(xiàn)塌陷等事故[1]。

1 工程實(shí)例

我國(guó)某地區(qū)中的隧道工程中，其為雙洞四車(chē)道的形式，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為1138m，單洞凈寬度尺寸為10.5m，凈高尺寸為7.03m，整個(gè)工程的縱坡為2%。從地質(zhì)資料中可以發(fā)現(xiàn)，右側(cè)位置上的洞口進(jìn)口部分40m為Ⅴ類(lèi)軟巖，施工范圍內(nèi)地下水含量比較高，最下埋深深度為5m；表層中含有大量的松散砂土，下層則主要為強(qiáng)風(fēng)化巖石，力學(xué)性能比較差，在開(kāi)挖施工中也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的坍塌問(wèn)題，施工難度非常高。

2 施工方案

2.1 施工方案的選擇

從當(dāng)前地質(zhì)勘探資料中可以準(zhǔn)確的了解當(dāng)?shù)氐乃臈l件等信息，從各個(gè)方面進(jìn)行分析和研究之后，決定先對(duì)淺埋段進(jìn)行固結(jié)處理，再進(jìn)行開(kāi)挖保證安全。本次施工方案中采用的是大管棚超前支護(hù)的方式，同時(shí)在施工范圍內(nèi)布置防、排、截水的基礎(chǔ)設(shè)施，然后應(yīng)用小導(dǎo)管超前注漿加固施工技術(shù)開(kāi)展開(kāi)挖施工。根據(jù)施工方案的要求，管棚部分的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為51m。為了可以全面的提升工程的質(zhì)量，采用的是兩環(huán)設(shè)計(jì)方案，分別為27m，24m。超前大管棚布設(shè)于隧道拱部中心線150°范圍內(nèi)，邊墻與仰拱都是使用深孔長(zhǎng)套管擠壓劈裂注漿支護(hù)輔助施工。

2.2 管棚結(jié)構(gòu)的組成和位置

管棚的主要組成結(jié)構(gòu)部分就是鋼管與鋼架柵拱架。管棚結(jié)構(gòu)為Ⅰ20型工字鋼架，鋼管使用的是108×8mm的熱軋無(wú)縫鋼管，兩環(huán)的連接位置上采用搭接的形式，長(zhǎng)度為5m。鉆孔孔口位于沿洞口拱部開(kāi)挖輪廓線外200mm處，環(huán)向內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)置距離為300mm，沿著結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置插角2°?？v向接頭連接中選擇使用的是厚壁管箍，螺紋穩(wěn)固連接。鋼管結(jié)構(gòu)上需要設(shè)置注漿孔，直徑為10mm、孔間距150mm，采取梅花形布置的方式，同時(shí)在管路的端部預(yù)留1m不鉆孔。鋼管內(nèi)增設(shè)小鋼筋籠作加筋處理，使用的是4根22mm螺紋筋制作成為環(huán)狀的形式，全面提升管棚的剛性和強(qiáng)度參數(shù)。

3 大管棚的施工工藝流程

3.1 測(cè)量放線

根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求，本次施工采用的是兩環(huán)管棚搭接的形式，第一環(huán)和第二環(huán)測(cè)量放線的方式有所不同，主要體現(xiàn)在：第一環(huán)主要采用的是測(cè)設(shè)開(kāi)挖中線，進(jìn)行鋼格柵的合理布置，同時(shí)應(yīng)該保證鋼管中心位置與樁點(diǎn)達(dá)到要求，并且應(yīng)該嚴(yán)格控制格柵落點(diǎn)，以保證位置的精確度達(dá)標(biāo)；沿每個(gè)導(dǎo)管中心線方向測(cè)設(shè)至少兩個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行方向控制，通過(guò)測(cè)量孔口高程和鉆機(jī)中心高程，配合精密水平陀螺儀控制內(nèi)、外傾斜度。

3.2 鉆孔精度

首先嚴(yán)格控制人員、材料、機(jī)械的誤差。其次為避免施工環(huán)境造成的偏差，施工前對(duì)鉆進(jìn)影響范圍內(nèi)的巖體注漿固結(jié)確保強(qiáng)度，施工中監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)反饋，及時(shí)處理；鉆機(jī)安裝之前應(yīng)該合理的進(jìn)行位置的確定，保證偏差尺寸達(dá)標(biāo)。鋼架安裝垂直度偏差要控制在±2°之內(nèi)，中線與高程偏差也要控制在5cm以?xún)?nèi)。套管的設(shè)置應(yīng)該保證其各個(gè)方面的尺寸精度達(dá)標(biāo)，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)方案的需要。

3.3 鋼管安裝

鋼管結(jié)構(gòu)應(yīng)該布置在拱架結(jié)構(gòu)上，為了避免鉆機(jī)在工作中存在振動(dòng)的問(wèn)題，鋼管用U形螺栓與拱架稍加固定。開(kāi)孔作業(yè)應(yīng)該使用兩臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)進(jìn)行，鉆機(jī)的打孔順序應(yīng)該從拱頂中心線開(kāi)始，要保證兩側(cè)對(duì)稱(chēng)、同時(shí)進(jìn)行。鋼管按設(shè)計(jì)要求接長(zhǎng)，此時(shí)應(yīng)該保證外插角為2°，并且呈現(xiàn)出扇形的形式；鋼管接頭應(yīng)用的是套管法來(lái)完成，使用螺紋穩(wěn)固連接，連接位置長(zhǎng)度不能小于20cm，相鄰的鋼管接頭位置要交錯(cuò)布置，距離不能少于2m；在送管施工中，要利用卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)進(jìn)行；兩環(huán)管棚搭接4m，隧道初襯應(yīng)設(shè)置在搭接鋼管之間；在鋼管內(nèi)下鋼筋籠，鋼筋籠內(nèi)設(shè)置導(dǎo)管環(huán)，間距1m左右，方便注漿；鋼管安裝完成后，在管口位置焊上法蘭盤(pán)、止?jié){閥進(jìn)行封閉，焊接參數(shù)符合注漿要求。

3.4 注漿控制

本工程結(jié)合地質(zhì)條件與水文狀況等因素，確定使用P.O42.5級(jí)硅酸鹽單漿液，此時(shí)將水灰比參數(shù)控制在1：1，此時(shí)應(yīng)該將孔口壓力與終壓設(shè)置在0.5MPa-1MPa范圍內(nèi)。注漿施工階段需要嚴(yán)格控制施工壓力，避免出現(xiàn)壓裂的問(wèn)題，相鄰位置注漿效果不達(dá)標(biāo)的情況要采用小導(dǎo)管補(bǔ)充的方式，確保壓力處0.2MPa-0.5MPa之間，完成之后要使用M10水泥砂漿填充完畢，以保證剛度符合要求。

3.5 防排水與開(kāi)挖、襯徹

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可采取襯徹背后設(shè)置排水暗溝盲管，隧道底設(shè)置中心排水溝等措施。在注漿結(jié)束后的24h，就能夠開(kāi)始開(kāi)挖施工；根據(jù)隧道斷面形式和地質(zhì)條件，采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法，循環(huán)進(jìn)尺為0.5m，開(kāi)挖一部分就要封閉一部分，逐漸成為封閉結(jié)構(gòu)形式，有效的提升結(jié)構(gòu)的安全性[2]。

3.6 監(jiān)控量測(cè)

施工的過(guò)程中要全面的進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控量測(cè)，從而可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)可能存在的安全隱患問(wèn)題，并且采取措施消除這些問(wèn)題。洞口淺埋部分主要監(jiān)控的就是拱頂下沉、地表下沉、圍巖壓力、滲水壓力等等。此時(shí)應(yīng)該在該位置上間隔2m-5m設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)。隧道中線位置上應(yīng)該增加觀測(cè)點(diǎn)的密度，以保證量測(cè)參數(shù)能夠滿(mǎn)足使用的需要。

4 結(jié)語(yǔ)

利用中管棚作為隧道洞口的超前支護(hù)，減少地表下沉和防止圍巖坍塌，提高隧道的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，增加了施工安全度，為隧道洞身安全、順利地施工創(chuàng)造條件，是新奧法與其他輔助施工方法的完美結(jié)合，為最終有效地實(shí)現(xiàn)了隧道“零開(kāi)挖”提供了安全保障。