范 杰

(贵州公路工程集团有限公司)

1 大管棚超前预加固施工作用

钢管起到普通锚杆的功用，加强整体性，使围岩形成较强的围岩壳。钢管内部形成的钢管混凝土及钢管自身，起到棚支撑的作用，钢管具有“梁”的功能，在满足最小搭接长度的要求下，能够承担一定的荷载。

通过钢管预注浆，浆体通过管壁钻孔在钢管周围形成“放射状”扩散，使围岩固结形成整体，可减少隧道开挖引起的地表沉降。

通过钻机成孔，能够起到超前预报的功用，从而判断未开挖段围岩的地质情况，有效地对未施工段的破碎、软弱及含水围岩采取预防措施，防止较大超挖及塌方。

2 案例分析

2.1 工程概况

贵州省毕节至威宁高速公路毕节西互通连接线延伸段草堤2#隧道位处于贵州高原西北部高原地带，位于毕节市十八村，有省道通往场区，交通方便。隧址区地势起伏较大，附海拔1 462.3－1 680.2 m，相对高差217.9 m。

草堤2#隧道为分离式隧道，左洞长744 m，起讫桩号为ZK3 +401－ZK4 +145。右洞长728 m，起讫桩号YK3 +431－YK4 +159。路线平面线形为直线，洞门进口型式为端墙式，洞门出口削竹式洞门。(注:因岩层问题，右幅套拱桩号由YK4 +144 ～YK4 +146 移至YK4 +147 ～YK4 +149。)

本工程管棚超前预加固，并加小导管超前注浆补强，大管棚均采用φ108 ×6 mm 的无缝钢管，利用钻孔台车施作管棚可以做到一机多用，不仅施工速度快，而且作业安全技术可靠。

2.2 施工工艺

2.2.1 管棚定位

以护拱内预埋的孔口导管定向、定位，严格控制其上抬量和角度。导向管定位前施作导向墙，一般情况为便于施钻和提高钻孔精度，常在明挖和暗挖交界处(或隧道坍塌位置)施作混凝土导向墙。导向墙在隧道外廓线外面进行施工，在导向墙的内侧使用三个或者四个工字型钢作为支撑进行埋设，要将钢支撑与管棚孔口焊接成为一个整体。孔口套管沿拱圈环向布设，孔径比管棚钢管大20 ～30 mm。孔口套管间距、位置及方向应准确。在进行管棚的平面位置进行确定时，主要采用的是坐标法的方法，就是利用经纬仪在刚加上将其平面位置进行标定，并且需要将水准尺与坡度板进行结合将导向管的倾角进行设定，并且利用前后差距的方法将导向管的外插角确定出来。在进行导向管的施工时，必须时注意将导向管向前方打入土体10 ～20 cm，并将尾端进行预先封堵。防止混凝土流入管内，并将导向管牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。

套拱模板可采用木板、钢模、竹胶板等。模板安装前，确保钢架、导向管复核无误。外模板固定采用外背钢筋，钢筋与工字钢连接焊牢，堵头板与工字钢固定牢固并环向成线。混凝土浇筑采用泵送或普通混凝土，两侧对称浇筑。

2.2.2 钻孔

(1)钻机定位。

采用脚手钢管搭设管棚钻孔作业平台。在进行钻孔平台的搭设时，必须保证平台的稳定性以及牢固性，主要目的是为了避免钻机在钻进过程中发生位移和下沉的现象，导致对钻孔的质量产生严重的额影响。安置固定钻机时，钻机轴线仰角为1°(不包括路线纵坡)，方向与路线中线平行。

(2)钻孔。

在本工程中，主要采用的钻孔的设备为管棚钻机，在钻进的过程中，需要对钻进平台的高速进行严格的确定，必须保证能够满足钻孔的需要。在本工程中，钻机钻孔的孔径大小为127 mm。在进行钻孔之前，需要利用经纬仪、挂线等方法对钻机进行就位，并且在钻机就位的过程中需要根据钻机就位的情况对钻机的的位置进行反复的调整。在钻孔的过程中，必须要对孔的斜度进行严格的控制，主要采用的方法是对其进行经常性的测量，在测量过程中如果发现其偏差超过规范的范围，那么需要对其进行及时的研究和处理。在钻孔的过程中，要避免塌孔以及卡钻等钻孔事故的发生。并且在钻孔过程中需要根据实际情况做好钻孔的记录等工作在钻孔时，若出现卡钻、塌孔时应注浆后再钻。钻孔时，应认真填好钻孔记录等工作。管棚钻孔的允许偏差应符合如表1规定。

表1 管棚钻孔的允许偏差

(3)清孔、验孔。

用高压风从孔底向孔口清理钻渣。用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。

2.2.3 顶管

钻孔检查合格后，将钢管连续接长，由钻机旋转顶进将其装入孔内，钢棚节间用丝扣连接，要求隧道纵向同一截面处钢管接头数不大于50%。钢管采用Φ108 ×6 mm 热轧无缝钢管，钢管上梅花型布置Φ12 的注浆孔。大样图如图1。

图1 顶管大样图

钢管应在专用的管床上加工好丝扣，管头焊成圆锥形，便于入孔。钢管分节顶入，钢管分节长度为6 m，3 m。采用潜孔钻机低速顶进钢管。接长钢管应满足受力要求，钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15 cm，相邻钢管的接头应前后错开，同一横断面内的接头数不大于50%。

2.2.4 堵孔

在钢花管安装结束之后，就可以利用麻丝或者其他一些物体将钢管与孔壁之间的孔隙进行填堵。如图2 为大管棚注浆封堵示意图。

图2 大管棚注浆封堵示意图

2.2.5 注浆作业(以双液浆为例)

在进行正式注浆作业之前，需要利用喷射混凝土的方法将开挖的工作面进行封闭，以防再进行注浆的作业中因为浆液回流的现象对注浆的效果产生影响。注浆作业主要采用如下:首先是对单号孔进行注浆，等到单号孔注浆完成之后再进行双号孔的钻取和注浆，并且在双号孔中设置钢管，这样做的主要目的是为了对注浆的效果进行检查。用双液注浆泵按先下后上，先稀到浓原则注浆。注浆量由压力控制，初压0.5 ～1.0 MPa，终压为2.0 MPa。注浆结束标准及效果检查:(1)单孔注浆结束标准，每注浆量的80%，那么就可以将注浆作业停止。(2)全段结束标准:设计的所有注浆孔均达到结束标准，无漏注现象。(3)达不到结束标准，应补充或重新注浆直到满足要求为止。

3.2.6 充填砂浆

注浆后，扫排管内胶凝浆液，使用水泥砂浆将其内部进行紧密的进行填充，以此对管棚的强度以及刚度进行强化。在对非压浆孔进行填充的作业中主要采用的方法是直接填充的方法。水泥浆水灰比0.8∶1，注浆压力开始为0.5 ～1.0 MPa，终压力为2.0 MPa。

4 结 语

综上所述，大管棚超前预加固支护技术对于隧道工程施工来说是非常重要的，其施工质量对于整个隧道工程的施工安全具有重要的影响因素，因而在隧道工程大管棚支护工程施工中，要严格控制其施工工艺，保证其施工质量，为整个隧道工程的施工安全做出保证。

［1］李传书.长大管棚在隧道浅埋穿越高速公路中的运用［J］.西部探矿工程，2006，(11):23－24.

［2］王东鸣.用管棚实现超前支护的实践［J］.探矿工程(岩土钻掘工程)，1993，(5):56－57.

［3］赵西民.在大管棚超前支护下开挖软岩隧道［J］.铁道建筑，1995，(11):67－68.