摘 要：本文以某铁路隧道为例，针对隧道洞口浅埋段采用大管棚超前支护施工方法，主要从施工技术角度阐述大管棚超前支护在隧道洞口浅埋段施工中的应用，为其他隧道大管棚施工方法提供参考。施工中的经常出现的问题及解决方法，技术发展及展望。

关键词：隧道；大管棚超前支护；施工工艺；注浆；问题；方法

一、工程概况

东山沟隧道位于蓝色硅谷轨道交通工程摩天三五站～博览中心站区间，海泉路北侧约500m。隧道起止里程为K55+176～K55+682，全长506m，为单洞双线隧道。该隧道位于R=800m的左偏曲线上，洞身最大埋深25.03m，隧道洞口处岩体埋深非常浅，最浅埋深为3.6 m，属浅埋隧道。Ⅳ、Ⅴ级围岩各占 50%，隧道进出口为V级围岩，设计采用 40m大管棚对洞口段进行超前支护。因为隧道洞口处上部覆盖层仅有3.6m，普通施工进洞难以保证安全，采用大管棚超前支护施工对洞口段先行注浆加固后再开挖进洞，在开挖轮廓线外围形成混凝土钢管棚架，保证洞口边仰坡稳定性，有效提高了进洞作业的安全性、可靠性。

二、施工数据

1）钢管规格：热轧无缝钢管Φ108 mm，壁厚6 mm，节长4m、6 m两种，管长 40 m。2）钢管间距：环向间距为 0.4 m，共设 36 根；外插角：1°～2°。3）管棚注浆：采用 M20 水泥砂浆，注浆压力为1～2Mpa。

三、大管棚施工工艺

（一）施工流程

套拱施工→设置平台→钻机安装到位→钻孔→清孔→插入钢管→孔口密封处理→管棚钢管注浆。

（二）施工前准备工作

套拱施工。洞口边仰坡清理后，至加固稳定后，施工套拱，只有在管棚施工完后，才能开挖。在管棚施工中，必须保持套拱的稳定，无变形、沉降，为使大管棚安装在设计的位置，钻机施钻时应严格按设计的角度钻孔，故钻孔前需安装导向管（Φ130 mm），才能钻孔方位，角度正确。确保管棚施工安全和孔口管准确就位。

（三）管棚施工

1）钢管制作。钢管进场经检验合格后，按照设计图纸要求进行加工。为确保接头质量，加工4米和6米两种规格的钢管；为使钢管有效连接，钢管两端分别加工成对称罗纹，罗纹长18cm，罗纹纹距5mm，注浆孔孔径φ10mm，孔距50 mm，采用梅花型布置，便于浆液通过管壁孔扩散到地层中。安装同孔导管时将4米管和6米管交替装入孔中，相临两孔罗纹连接处互相错开。导管尾部留有不钻孔的止浆段2米；每根钢管尾部都要焊接2 cm 厚钢板做止浆板，能够有效防止浆液外流。

2）钻孔施工。钻机平台搭设必须坚固，保证钻机安装稳定，以防作业时钻机摆动、移位或沉降。施工使用ZSL-70管棚钻机，钻机就位后，按照标注好的孔位布置，利用导向管进行导向，准确控制钻机立轴方向，保证孔口方向正确。钻孔依照由高孔向底孔、间隔施钻的原则进行。

3）清孔。a.充分利用岩芯钻杆配合钻头扫孔，清除浮渣。b.采用空压机向孔内送高压风清除浮渣。

4）安装管棚钢管。大管棚安装时用钻机顶进，钢管间为罗纹连接，用管钳旋转拧紧，相邻两孔的钢管接头要相互错开。确保同一横断面内的接头数不大于50%。顶进钢管时要保证导管的倾角和方位角与钻孔钻杆前进的倾角和方位角一致。一孔钻完后不要移动钻机，即时清孔后，将该孔的导管顶入孔内，安装好导管后，再移开钻机进行下一孔的钻进。

5）施工要求。a.大管棚施工前制定具体实用的专项施工方案。b.钻孔前，严格按设计图纸要求实地准确标出钻孔位置。c.钻孔时严格控制钻孔角度、速度，做好施工记录。d.注浆过程准确控制浆液配比，严格注意注浆压力、数量的变化。e.现场施工时设专人统一组织，统筹安排布置。加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理。

（四）管棚注浆

施工方法。1）检查机械运转情况，管路有无不通。检查正常后先做压浆试验，确定注浆数据无误，才能注浆。2）管棚钢管自下而上进行注浆，从两端到中间，隔孔进行注浆。3）水泥浆搅拌合适，采用间隔进行注浆，及时检查孔口、邻孔、坡面处有无漏浆，发现漏浆，即停注浆，迅速使用棉纱和堵漏剂等堵塞。4）调整好浆液的配比，控制注浆压力和注浆量。5）检查浆液渗透、固结情况，根据压浆量曲线判断，未达设计要求时，应补孔注浆，注浆固结24小时才能下步施工。注浆用量采用全自动灌浆记录仪进行计量。

（五）长管棚施工常见问题及解决方法

在软弱围岩中的浅埋暗挖法施工隧道洞门施工或隧道穿越既有建（构）筑物时，经常采用长大管棚作为超前支护措施，在隧道拱部形成棚护区，承担拱部围岩应力，减少围岩的变形，防止施工过程中洞内坍塌，减少地面既有建（构）筑物的沉降变形。若管棚的施工精度得不到有效控制，则会削弱其支护效果，甚至使支护体系出现空档、在某一区域失效，留下极大安全隐患。长期以来，长大管棚的施工精度控制均未能达到理想效果，是施工中的重难点。

1）下管困难。如遇下管困难，连续扫孔几次，同时借助高压空气吹洗，直到孔内清扫干净。

2）夹钻处理。在钻进中如常有掉块夹钻，可在变径连接处加焊硬钻头，出现夹钻，少量循环注水，再往复拉拔旋转，可解决好夹钻。

3）漏浆及用灰量过大处理。如岩体破碎，浆液漏渗严重，用灰量过大。可加大水灰比，减小压力，把流量限制在一定范围内，过一段时间在缓慢升压，直至达到设计标准。如果效果不行，在浆液中可加入速凝剂，间歇注浆、灌注砂浆等方法解决。

四、结论与展望

东山沟隧道施工中采用大管棚支护方法，围岩加固作用明显，效果良好。1）围岩加固明顯，提高围岩承载力。2）能够形成支护体系，支护能力提高，保证围岩稳定。3）隧道管棚施工，有效提高隧道施工技术、安全质量水平。4）深入应用其经济、社会效益明显。

随着国家建设的飞跃发展，长大管棚施工在隧道、城市地铁施工中将发挥重要作用。

为使长大管棚施工技术日趋完善，如何进一步提高施工技术质量？

1）功能全面先進的长大管棚施工机具试验研制和生产使用。

2）长大管棚施工机具钻头动态定位技术，全方位调整技术，确保钻孔位置准确。

3）压浆工艺不断优化。

参考文献：

[1] TB 10003-2005 铁路隧道设计规范.

[2] TB 10204-2002 铁路隧道施工规范.

[3] 王毅才.隧道工程 人民交通出版社.

作者简介：付文杰（1973-），男，大学本科学历，工作于中国铁建大桥工程局集团第三工程有限公司，工程师，主要研究方向：桥梁、隧道施工技术。