張煊峰

（義烏市中澤路橋有限公司，浙江 金華 322000）

在公路橋梁施工中經(jīng)常遇到地質(zhì)條件差、施工條件惡劣的情況，遭遇不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土質(zhì)松散、富水化、軟弱地層等問題，對此需要采取一些措施對施工范圍內(nèi)的土體進行改良或進行支護措施，在公路橋梁隧道施工中，超前支護應(yīng)用比較常見，使用范圍也比較廣泛。當(dāng)前超前支護施工中注漿拱棚超前支護可以有效加強圍巖強度、控制圍巖變形，避免掌子面出現(xiàn)坍塌危險，為施工安全生產(chǎn)提供良好保障。工程技術(shù)經(jīng)過多年的施工積累，技術(shù)上有了一定的改進，注漿拱棚超前支護技術(shù)可以更好地滿足超前支護需要，規(guī)避傳統(tǒng)超前支護的弊端，擁有更好的、安全高效的綜合應(yīng)用價值[1]。

1 注漿拱棚超前支護施工原理

公路橋梁隧道施工中經(jīng)常應(yīng)用注漿拱棚超前支護技術(shù)，其原理主要是通過鉆孔及配套安裝相應(yīng)的鋼管、鋼板、螺栓等在隧道施工截面構(gòu)筑成拱形連續(xù)體為后續(xù)施工提供超前支護，具體使用由此形成的承載力維持前方土體的穩(wěn)定，減少施工影響的地面沉降。實際工作中確定隧道頂板輪廓，沿圓周方向打入鋼管等設(shè)置，再通過注漿將基巖膠結(jié)成整體，提高施工范圍圍巖的物理力學(xué)強度，形成加固殼體，大大保證施工安全性。

2 注漿拱棚超前支護設(shè)備應(yīng)用

由于一些人仍在注漿超前支護技術(shù)中存在實操盲區(qū)，下文所述的具體內(nèi)容主要針對該技術(shù)配合工藝設(shè)備體系的合理融合，應(yīng)用雙搖臂高壓噴射注漿鉆機與孔口止?jié){器于超前支護施工中，更多地克服其對注漿流量與注漿壓力的控制難點。

2.1 液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機的應(yīng)用

目前，液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機已經(jīng)應(yīng)用于注漿拱棚超前支護施工中并取得了不錯的效果。與同類設(shè)備相比，液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機在動力扭矩、行程、裝機功率、施工作業(yè)半徑等方面都具有不小的優(yōu)勢，實際支持效果也更佳。其主鉆架長度可達12m，轉(zhuǎn)動十分靈活且具備較高的可靠性，便于操作，定向定位方便，可是實現(xiàn)鉆噴一體化施工，降低了施工復(fù)雜程度。在施工作業(yè)范圍方面，作業(yè)面最大高度可達5.6m，最大寬度可達7.2m，水平作業(yè)轉(zhuǎn)動范圍可達90 度，垂直作業(yè)轉(zhuǎn)動范圍在-15 度至90度[2]。此外，該鉆機動力系統(tǒng)配置爽動力源，前進驅(qū)動裝置采用柴油動力系統(tǒng)，在鉆孔、旋噴工作方面的動力為電機驅(qū)動。在保障有限空間內(nèi)空氣質(zhì)量方面提升明顯，同時提高了前進機構(gòu)的靈活程度。鉆機還配有彈性支座，更加方便實現(xiàn)孔口止?jié){器與主鉆架的有效銜接，聯(lián)接與拆卸都更加方便，提高施工作業(yè)效率。

2.2 孔口止?jié){器的應(yīng)用

在注漿拱棚超前支護技術(shù)中需應(yīng)用孔口止?jié){器可以調(diào)劑孔口壓力同時控制廢漿液排放，這對于控制周邊土體變形量至關(guān)重要。目前使用的孔口止?jié){器主要有三方面作用：首先，它可以通過溢流管截止閥實現(xiàn)對超前支護過程中產(chǎn)生的廢漿液排放及孔口壓力進行調(diào)節(jié)控制；其次，它可以利用密封腔在鉆孔、旋噴作業(yè)期間保障高壓噴射漿液的密封性，避免自溢流管滲漏等情況出現(xiàn)；最后，它可以利用溢流管控制旋噴注漿作業(yè)中產(chǎn)生的廢漿液及鉆孔廢渣排放至預(yù)設(shè)區(qū)域，不僅促使超前支護施工更加高效，還對減少施工作業(yè)環(huán)境污染有積極作用[3]。

圖1 隧道超前支護結(jié)構(gòu)圖示

3 注漿拱棚超前支護施工

3.1 施工流程

定位施工：施工人員對鉆機鉆架進行校準、定位定向，通過孔口止?jié){器、法蘭盤與掌子面上預(yù)留的鋼管進行緊密連接，保證定位定向的精確可靠。

鉆孔施工：按照設(shè)計深度結(jié)合現(xiàn)場條件采用回轉(zhuǎn)及沖擊回轉(zhuǎn)等方式進行鉆孔施工，施工產(chǎn)生的渣土、廢漿液等廢料通過孔口止?jié){器的溢流管定點排放，控制廢料范圍，避免污染周邊環(huán)境。

注漿施工：使用高壓噴射注漿，從孔底進行高壓旋噴，自下至上完成操作，距離掌子面1m～2m 時停止旋噴，整體過程中把控稱重系統(tǒng)、攪漿系統(tǒng)、泥漿泵之間的配合。

分離孔口止?jié){器：關(guān)閉溢流管截止閥，鉆頭分離板閥腔同時切換板閥至關(guān)閉狀態(tài)，后進行板閥腔及密封腔的分離工作，將鉆架移動至相應(yīng)孔位，根據(jù)注漿需求利用溢流管處理壓力補漿。

分離板閥腔：加固體達到非流動狀態(tài)后分離預(yù)埋鋼管與板腔連接處，同時使用棉布、木塞進行封閉。

插入芯體施工：通過孔口插入鋼筋、鋼筋束、鋼管等進旋噴樁體，滿足超前支護需求。

上述工藝施工因為孔口止?jié){器等設(shè)備的優(yōu)化，進一步完善了注漿拱棚技術(shù)，方便壓力控制、固體流向控制、巖土體變形控制、廢料排放控制，是公路橋梁隧道工程領(lǐng)域普遍推廣的施工技術(shù)。

3.2 施工注意事項

3.2.1 監(jiān)控量測

在公路橋梁隧道施工中，經(jīng)常采用明洞施工，明洞開挖后，需要及時地進行套拱段開挖，開挖過程中基礎(chǔ)梯形開挖，注意邊坡及墻腳的支護工作，必要時進行加強、擴大仰角，必須滿足地基承載需求。在開挖之前，分析地質(zhì)報告，布置測量點測繪地表沉降，采集原始數(shù)據(jù)。依據(jù)相應(yīng)規(guī)范結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在洞口處設(shè)置3 個沉降監(jiān)控量測面，各監(jiān)控量測面再布置13 個觀察點，各點之間建議間距3m～5m，中間相對密集，兩側(cè)相對稀疏，沉降精度控制在0.1mm 內(nèi)。結(jié)合地質(zhì)報告做好地質(zhì)調(diào)查，進行直接剪切實驗，現(xiàn)場取樣進行現(xiàn)場實驗，基于實驗結(jié)果掌握施工段圍巖的應(yīng)力特性，具體包括物理力學(xué)性質(zhì)、處應(yīng)力狀態(tài)等。施工中的量測主要是實時監(jiān)測施工狀態(tài)，通過量測坑道周邊位移、圍巖內(nèi)松弛范圍、支護結(jié)構(gòu)與施工圍巖的應(yīng)力狀態(tài)了解現(xiàn)場錨固效果與松弛范圍。

3.2.2 套拱施工

套拱施工順應(yīng)自下至上，即先基礎(chǔ)后拱身?；A(chǔ)強度必須滿足規(guī)范要求后才可進行拱身施工?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)不小于1m，設(shè)計承載力一般不小于300kpa。如果未滿足設(shè)計承載力要求則需要對基礎(chǔ)進行加寬處理。洞口套拱規(guī)格一般為2m，混凝土規(guī)格不小于C25，制作導(dǎo)向墻。套拱中設(shè)計鋼拱架輔助支撐，縱向間距為0.6m，鋼拱架間使用鋼筋縱向聯(lián)接，鋼筋規(guī)格Φ22，環(huán)向間距1m，沿鋼拱架內(nèi)外交錯布置。在鋼支撐設(shè)置長度為2m 導(dǎo)向管，規(guī)格Φ127×4mm，導(dǎo)向管沿拱圈進行環(huán)向排布，環(huán)向間距0.5m。同時采用鋼筋焊接方式在工字鋼外輪廓處進行固，方向與拱棚一致，導(dǎo)向管連接處建議使用雙面焊，寬度不小于15cm，若使用單面焊，焊接寬度加倍。套拱厚度根據(jù)設(shè)計施工，混凝土澆筑需要做好砼料進場的連續(xù)性把控，以免提前固結(jié)影響質(zhì)量，使用泵車入模，注意檢查，保證泵管暢通。施工部位應(yīng)對稱進行，保證構(gòu)筑體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。震動力度適中，長度把控，避免振搗不到位或混凝土離析，同時防止暴模情況發(fā)生，在控制成品外觀方面，內(nèi)外模使用竹膠板[4]。

3.2.3 注漿拱棚施工

管棚施工工藝一般包括：鉆孔平臺施工、鉆機組裝及試車、鉆孔、清理、成孔檢驗、鋼管施工、注漿、清孔、水汽砂漿填充。管棚施工一般在導(dǎo)向墻8m 范圍內(nèi)平整管棚平臺作為施工作業(yè)面，為后續(xù)安裝鉆機留有空間，現(xiàn)階段多使用液壓雙搖臂高壓噴射注漿鉆機。

鉆孔階段一般利用套拱中預(yù)留的孔口管作為導(dǎo)向管進行鉆孔，外插角度根據(jù)具體情況考慮線路縱坡進行控制。首先在鉆孔前需要檢查鉆孔機械設(shè)備情況是否正常，在導(dǎo)向管外側(cè)的套拱面對孔位和孔號進行標(biāo)記方便后續(xù)施工，施工順序先單號后雙號，過程中需要確保相互之間避免影響。鉆機布置完成后，依據(jù)設(shè)計及施工方案放樣定位開展鉆孔。鉆孔施工時，應(yīng)該盯緊施工，保證施工精度，開孔操作時前期鉆速適當(dāng)降低，在鉆入20cm 后恢復(fù)正常鉆速。首節(jié)鉆桿鉆入20cm～30cm 后停止鉆進，人工卡緊鉆桿，后低俗反轉(zhuǎn)脫離鉆桿。鉆機退回原位后裝入第二節(jié)鉆桿，同時固定好聯(lián)接套，在低速運轉(zhuǎn)至首根鉆孔底部，校準后聯(lián)接成整體。后續(xù)施工以此按照上述方法施工，直至設(shè)計深度。在更換鉆桿時，需要檢查鉆桿的平直程度及損耗情況，發(fā)現(xiàn)不合格的要及時更換，保證成孔質(zhì)量。同時鉆孔需要把扶直器做好安裝，同步鉆桿水平推進以預(yù)防鉆桿在推力與阻力導(dǎo)致上下振動雙向作用下成孔不夠平直。除此之外，在鉆孔施工中，需要經(jīng)常檢查鉆桿偏斜程度進行控制，確保誤差在規(guī)范范圍內(nèi)，不合格的要及時退孔充鉆。

清孔一般使用高壓風(fēng)力進行，自內(nèi)而外進行，清孔必須徹底，保證后族鉆孔及退桿通暢，出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象時需要持續(xù)清孔直至清理干凈。

注漿孔安裝在清孔、成孔檢驗合格后進行，使用鉆機的沖力進行插管。在管棚結(jié)長施工中，先將首根尖頭鋼管頂入孔中，后依次連接，管棚之間連接采用絲扣連接方式，長度一般為15cm。所使用的管件需保證受力要求，接頭避免處于相同截面，前后錯開布置，首批不同長度管節(jié)單雙號排布，后排管節(jié)長度設(shè)置相同保證相近位置的接頭不處于統(tǒng)一截面。在頂管過程中首節(jié)鋼管推進至孔外35cm 左右時，安裝后續(xù)鋼管，后操作鉆機對準首節(jié)管管端部低速推進，主控鉆進角度，采用人工持鉗連接，保證兩節(jié)鋼管通過聯(lián)接套成為一個整體。鋼管鉆進必須逐孔逐根嚴格按編號推進，嚴禁混接。插管施工后，導(dǎo)向管與鋼管中間空隙使用速凝水泥封堵嚴密，避免漿液流出，在進漿及排氣處設(shè)置控制閥。

漿液制拌采用砂漿攪拌機，不建議人工攪拌，具體配比根據(jù)實際和現(xiàn)場試驗確定，具體布置時，不同材料依據(jù)比例、用量做好標(biāo)記，嚴格按照配比及規(guī)范進行操作。注漿過程中控制好初始壓力和終止壓力，注漿控制中進漿量小于20L/min～25L/min 時，升高注漿壓力，達到終壓后持壓10min 以上，可以停止注漿，同時及時封堵注漿口，避免空氣進入。當(dāng)出現(xiàn)進漿量大、壓力卻長時間不升高的情況，需要及時調(diào)整漿液配合比，降低凝膠時間，建議采用小泵量注漿或采用間歇式注漿，留有漿液的相對停留時間，方便凝膠，但時長不可以超過混合漿的凝膠時間。施工后先對鋼管清孔，清孔結(jié)束后及時使用水泥砂漿填充增加鋼管強度，管口埋入注漿深度不得少于30cm[5]。

4 總結(jié)

綜上所述，在公路橋梁隧道施工中使用注漿拱棚超前支護技術(shù)，可以加固開挖面前方土體強度，穩(wěn)定開挖區(qū)域圍堰荷載，控制巖土體沉降。實際施工中依據(jù)現(xiàn)場客觀情況結(jié)合設(shè)計要求及相應(yīng)施工規(guī)范，合理制定相應(yīng)施工方案，規(guī)范落實各具體工序，保障施工安全，避免土體坍塌，引發(fā)安全事故。