范 杰

(貴州公路工程集團(tuán)有限公司)

1 大管棚超前預(yù)加固施工作用

鋼管起到普通錨桿的功用，加強(qiáng)整體性，使圍巖形成較強(qiáng)的圍巖殼。鋼管內(nèi)部形成的鋼管混凝土及鋼管自身，起到棚支撐的作用，鋼管具有“梁”的功能，在滿足最小搭接長度的要求下，能夠承擔(dān)一定的荷載。

通過鋼管預(yù)注漿，漿體通過管壁鉆孔在鋼管周圍形成“放射狀”擴(kuò)散，使圍巖固結(jié)形成整體，可減少隧道開挖引起的地表沉降。

通過鉆機(jī)成孔，能夠起到超前預(yù)報的功用，從而判斷未開挖段圍巖的地質(zhì)情況，有效地對未施工段的破碎、軟弱及含水圍巖采取預(yù)防措施，防止較大超挖及塌方。

2 案例分析

2.1 工程概況

貴州省畢節(jié)至威寧高速公路畢節(jié)西互通連接線延伸段草堤2#隧道位處于貴州高原西北部高原地帶，位于畢節(jié)市十八村，有省道通往場區(qū)，交通方便。隧址區(qū)地勢起伏較大，附海拔1 462.3－1 680.2 m，相對高差217.9 m。

草堤2#隧道為分離式隧道，左洞長744 m，起訖樁號為ZK3 +401－ZK4 +145。右洞長728 m，起訖樁號YK3 +431－YK4 +159。路線平面線形為直線，洞門進(jìn)口型式為端墻式，洞門出口削竹式洞門。(注:因巖層問題，右幅套拱樁號由YK4 +144 ～YK4 +146 移至YK4 +147 ～YK4 +149。)

本工程管棚超前預(yù)加固，并加小導(dǎo)管超前注漿補(bǔ)強(qiáng)，大管棚均采用φ108 ×6 mm 的無縫鋼管，利用鉆孔臺車施作管棚可以做到一機(jī)多用，不僅施工速度快，而且作業(yè)安全技術(shù)可靠。

2.2 施工工藝

2.2.1 管棚定位

以護(hù)拱內(nèi)預(yù)埋的孔口導(dǎo)管定向、定位，嚴(yán)格控制其上抬量和角度。導(dǎo)向管定位前施作導(dǎo)向墻，一般情況為便于施鉆和提高鉆孔精度，常在明挖和暗挖交界處(或隧道坍塌位置)施作混凝土導(dǎo)向墻。導(dǎo)向墻在隧道外廓線外面進(jìn)行施工，在導(dǎo)向墻的內(nèi)側(cè)使用三個或者四個工字型鋼作為支撐進(jìn)行埋設(shè)，要將鋼支撐與管棚孔口焊接成為一個整體?？卓谔坠苎毓叭Νh(huán)向布設(shè)，孔徑比管棚鋼管大20 ～30 mm?？卓谔坠荛g距、位置及方向應(yīng)準(zhǔn)確。在進(jìn)行管棚的平面位置進(jìn)行確定時，主要采用的是坐標(biāo)法的方法，就是利用經(jīng)緯儀在剛加上將其平面位置進(jìn)行標(biāo)定，并且需要將水準(zhǔn)尺與坡度板進(jìn)行結(jié)合將導(dǎo)向管的傾角進(jìn)行設(shè)定，并且利用前后差距的方法將導(dǎo)向管的外插角確定出來。在進(jìn)行導(dǎo)向管的施工時，必須時注意將導(dǎo)向管向前方打入土體10 ～20 cm，并將尾端進(jìn)行預(yù)先封堵。防止混凝土流入管內(nèi)，并將導(dǎo)向管牢固焊接在工字鋼上，防止?jié)仓炷習(xí)r產(chǎn)生位移。

套拱模板可采用木板、鋼模、竹膠板等。模板安裝前，確保鋼架、導(dǎo)向管復(fù)核無誤。外模板固定采用外背鋼筋，鋼筋與工字鋼連接焊牢，堵頭板與工字鋼固定牢固并環(huán)向成線?；炷翝仓捎帽盟突蚱胀ɑ炷粒瑑蓚?cè)對稱澆筑。

2.2.2 鉆孔

(1)鉆機(jī)定位。

采用腳手鋼管搭設(shè)管棚鉆孔作業(yè)平臺。在進(jìn)行鉆孔平臺的搭設(shè)時，必須保證平臺的穩(wěn)定性以及牢固性，主要目的是為了避免鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中發(fā)生位移和下沉的現(xiàn)象，導(dǎo)致對鉆孔的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的額影響。安置固定鉆機(jī)時，鉆機(jī)軸線仰角為1°(不包括路線縱坡)，方向與路線中線平行。

(2)鉆孔。

在本工程中，主要采用的鉆孔的設(shè)備為管棚鉆機(jī)，在鉆進(jìn)的過程中，需要對鉆進(jìn)平臺的高速進(jìn)行嚴(yán)格的確定，必須保證能夠滿足鉆孔的需要。在本工程中，鉆機(jī)鉆孔的孔徑大小為127 mm。在進(jìn)行鉆孔之前，需要利用經(jīng)緯儀、掛線等方法對鉆機(jī)進(jìn)行就位，并且在鉆機(jī)就位的過程中需要根據(jù)鉆機(jī)就位的情況對鉆機(jī)的的位置進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整。在鉆孔的過程中，必須要對孔的斜度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，主要采用的方法是對其進(jìn)行經(jīng)常性的測量，在測量過程中如果發(fā)現(xiàn)其偏差超過規(guī)范的范圍，那么需要對其進(jìn)行及時的研究和處理。在鉆孔的過程中，要避免塌孔以及卡鉆等鉆孔事故的發(fā)生。并且在鉆孔過程中需要根據(jù)實際情況做好鉆孔的記錄等工作在鉆孔時，若出現(xiàn)卡鉆、塌孔時應(yīng)注漿后再鉆。鉆孔時，應(yīng)認(rèn)真填好鉆孔記錄等工作。管棚鉆孔的允許偏差應(yīng)符合如表1規(guī)定。

表1 管棚鉆孔的允許偏差

(3)清孔、驗孔。

用高壓風(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣。用經(jīng)緯儀、測斜儀等檢測孔深，傾角，外插角。

2.2.3 頂管

鉆孔檢查合格后，將鋼管連續(xù)接長，由鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)頂進(jìn)將其裝入孔內(nèi)，鋼棚節(jié)間用絲扣連接，要求隧道縱向同一截面處鋼管接頭數(shù)不大于50%。鋼管采用Φ108 ×6 mm 熱軋無縫鋼管，鋼管上梅花型布置Φ12 的注漿孔。大樣圖如圖1。

圖1 頂管大樣圖

鋼管應(yīng)在專用的管床上加工好絲扣，管頭焊成圓錐形，便于入孔。鋼管分節(jié)頂入，鋼管分節(jié)長度為6 m，3 m。采用潛孔鉆機(jī)低速頂進(jìn)鋼管。接長鋼管應(yīng)滿足受力要求，鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長15 cm，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯開，同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%。

2.2.4 堵孔

在鋼花管安裝結(jié)束之后，就可以利用麻絲或者其他一些物體將鋼管與孔壁之間的孔隙進(jìn)行填堵。如圖2 為大管棚注漿封堵示意圖。

圖2 大管棚注漿封堵示意圖

2.2.5 注漿作業(yè)(以雙液漿為例)

在進(jìn)行正式注漿作業(yè)之前，需要利用噴射混凝土的方法將開挖的工作面進(jìn)行封閉，以防再進(jìn)行注漿的作業(yè)中因為漿液回流的現(xiàn)象對注漿的效果產(chǎn)生影響。注漿作業(yè)主要采用如下:首先是對單號孔進(jìn)行注漿，等到單號孔注漿完成之后再進(jìn)行雙號孔的鉆取和注漿，并且在雙號孔中設(shè)置鋼管，這樣做的主要目的是為了對注漿的效果進(jìn)行檢查。用雙液注漿泵按先下后上，先稀到濃原則注漿。注漿量由壓力控制，初壓0.5 ～1.0 MPa，終壓為2.0 MPa。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及效果檢查:(1)單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，每注漿量的80%，那么就可以將注漿作業(yè)停止。(2)全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):設(shè)計的所有注漿孔均達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，無漏注現(xiàn)象。(3)達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)補(bǔ)充或重新注漿直到滿足要求為止。

3.2.6 充填砂漿

注漿后，掃排管內(nèi)膠凝漿液，使用水泥砂漿將其內(nèi)部進(jìn)行緊密的進(jìn)行填充，以此對管棚的強(qiáng)度以及剛度進(jìn)行強(qiáng)化。在對非壓漿孔進(jìn)行填充的作業(yè)中主要采用的方法是直接填充的方法。水泥漿水灰比0.8∶1，注漿壓力開始為0.5 ～1.0 MPa，終壓力為2.0 MPa。

4 結(jié) 語

綜上所述，大管棚超前預(yù)加固支護(hù)技術(shù)對于隧道工程施工來說是非常重要的，其施工質(zhì)量對于整個隧道工程的施工安全具有重要的影響因素，因而在隧道工程大管棚支護(hù)工程施工中，要嚴(yán)格控制其施工工藝，保證其施工質(zhì)量，為整個隧道工程的施工安全做出保證。

［1］李傳書.長大管棚在隧道淺埋穿越高速公路中的運用［J］.西部探礦工程，2006，(11):23－24.

［2］王東鳴.用管棚實現(xiàn)超前支護(hù)的實踐［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，1993，(5):56－57.

［3］趙西民.在大管棚超前支護(hù)下開挖軟巖隧道［J］.鐵道建筑，1995，(11):67－68.