浅埋暗挖水下隧道管棚预支护作用

张海龙

中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 湖北 武汉 430074

前言

浅埋暗挖施工法是在进行地下工程施工的过程中常用的施工方法，主要是在开挖前对施工场所的土体进行加固，从而提高其承载能力，避免出现开挖时因为覆盖层较薄而出现坍塌现象。同时应该在不利于施工的场所进行加固措施，从而保持地表的稳固，创造良好的施工环境。通过国内外既有的工程实例可以发现浅埋暗挖隧道管棚支护在工程项目施工的过程中发挥着重要作用。

1 管棚法介绍

在使用浅埋暗挖法进行施工的过程中，会根据工程项目的具体情况选择相应的支护方式，常用的支护方式包括喷混凝土加强、冻结法、管棚法等。本文主要是对管棚法的支护作用进行研究。管棚法主要应用在软弱围岩隧道施工的过程中，在正式进行开挖之前应该在施工面的一定距离内进行扩散孔的分布，并在扩散孔上放置钢管，通过钢管向内部进行砂浆的注入，从而能够提高围岩的强度，使其在施工的过程中能够与管棚形成相互支撑的体系，为整个工程项目的施工提供支护，保证工程项目的顺利施工[1]。

2 管棚法的施工原理及适用条件

2.1 管棚法的施工原理

在进行水下隧道施工的过程中利用管棚法进行支护已经是一种比较成熟的技术了，而这种技术主要是在新奥法原则的指导下进行的。这种原则的本质就是通过各种手段，对围岩进行控制，从而减少围岩变形的状况的出现。而管棚法主要是通过钢管向围岩内灌入泥浆，从而填补围岩内的缝隙，使得土的密度不断提高，进而使围岩成为一个严密的整体，提高围岩的承受能力，使围岩在施工的过程中能够起到良好的支护效果，保证施工的有序进行。

2.2 管棚法的适用条件

管棚法的适用范围比较广泛，但是并不是适用于所有的施工场所，为了使管棚法在施工的过程中得到正确的利用，下面对管棚法的适用条件进行介绍：首先是浅埋但是不宜进行明挖的阶段。在这种情况下，往往是表层有建筑物或者是接近建筑物，因此为了不对地表的建筑物造成破坏，在进行施工的过程中往往会采用管棚法进行支护，从而提高表层的强度，保证施工的顺利进行。其次是在塌方体、砂土质地层等地质条件下。这些施工条件都属于比较恶劣的范围，在施工的过程中如果不对其进行妥善处理，就容易导致施工事故的出现，轻者会延误工期，严重的会对施工人员的生命安全造成威胁。在施工的过程中采用管棚法则能够将管棚与围岩形成牢固的整体，发挥较好的支护作用，保证施工的有序进行。最后地下水活动比较强的地段，在进行地下工程施工的过程中，应该考虑到地下水对工程施工的影响，对于比较特殊的地段，无法直接进行支护作业，这种情况下就要考虑管棚法进行施工，从而能够将施工带来的影响控制到最低，保证施工的有序进行[2]。

3 管棚预支护施工程序

在进行管棚预支护施工的过程中应该合理设置管棚预支护的施工程序，从而保证施工的有序进行。在进行施工之前应该对施工场地进行实地调研，施工计划制定的过程中应该明确施工要点、施工进度等内容，为之后的施工设定好蓝图，从而保证施工有条不紊地进行。其次进行导向管的设立。在进行施工的过程中应该通过浇筑混凝土从而形成防护墙，达到良好的防护效果。在这一阶段还要做好施工场地的清洁工作，为钻机进场做好准备工作，保证施工的顺利开展。同时应该做好导向管的搭建工作，并对其搭建角度进行核查，使其满足施工需要。第三，进行钻孔、注浆。先根据施工计划进行水平钻孔，在进行钻孔的过程中，每完成一个孔的钻探后，都要对其角度进行核查，以确保最后的钻孔能够符合施工需要。在完成钻孔作业后进行钢管的安装，最后，在完成管棚施工以后，应该通过钢管向内部进行砂浆的浇筑，从而能够提高管棚的刚度，使其能够满足施工的要求，为之后的施工奠定良好的基础，保证施工的有序进行。

4 浅埋暗挖水下隧道管棚预支护作用

管棚法作为隧道施工的重要辅助技术，在施工的过程中发挥着重要的作用，有利于施工的顺利进行，本文对浅埋暗挖水下隧道管棚预支护的作用进行介绍：

4.1 提高土层的抗压能力

在进行建筑施工的过程中，各种设备、施工引发的温度应力等一系列的反应都会对土层承担的压力造成影响，为了将土层压力带来的影响降到最低，在施工的过程中应该重视管棚预支护的应用，通过支护作用的发挥，能够提高土层的抗压能力，保证工程施工的顺利进行。

4.2 控制地面沉陷

在进行地下工程施工的过程中，由于工程项目的特性，容易出现地面沉降的状态。而管棚预支护法则能够改变应力的分布方向，从而降低应力对土层的作用，使土层保持在一个稳定的状态下，有效控制地面沉降，保证施工的顺利进行。

4.3 减少位移

地下工程施工的过程中采用管棚法进行施工，能够使注浆与围岩相互作用，从而形成一个稳定的整体，减少位移的发生。从横向来看，通过浇灌混凝土能够形成一个稳固的混凝土曲梁，从而有效承载来自上部的压力，从而能够减少土层承担的压力。从纵面来看，通过长管棚与闭合拱架相互结合，能够形成一个短梁，从而起到良好的支护作用，不仅能够承受来自上方的压力，还能够承受来自下方的地基反力。同时，通过向围岩内灌入混凝土，能够提高围岩的抗压能力，减轻围岩的变形情况，使围岩位移的状况减少。

4.4 改善围岩的内部环境

采用管棚法进行施工对于改善围岩的内部环境具有重要的意义。通过钢管向围岩内部进行灌浆，从而使围岩的强度增加，减少围岩松弛的情况的出现，使得围岩的强度符合施工的需要。同时注浆能够提高围岩内部的密度，使其渗水性能变差，避免出现地下渗水的情况出现。

4.5 降低爆破的影响

在进行施工的过程中需要进行爆破，而在爆破的过程中产生的冲击波可能会围岩造成破坏，影响施工的正常进行，而合理的管棚支护的搭建能够缩小爆破冲击波的影响范围，将其控制在合理的范围内，使施工能够正常进行。

5 结束语

在进行地下工程修建的过程中不可避免地会应用到浅埋暗挖的施工方法，本文对管棚预支护技术在隧道施工中的应用进行介绍，希望能够让更多的人认识到管棚法的重要作用，在施工的过程中应用这一重要的施工方法。

[1] 郭磊.浅埋暗挖水下隧道管棚作用机理及开挖的扰动效应研究[D].长沙:中南大学,2010.

[2] 林鹏远,朱朋金,顾学建,等.砂卵砾石地层中浅埋暗挖法超前小导管注浆施工技术[J].水利水电技术,2013,44(01):105-108.