隧道施工中的超前管棚支护技术分析

杜 姜

(四川路航建设工程有限责任公司， 四川 成都 610000)

0 引言

超前管棚支护技术是指在隧道的施工过程中，在隧道的拱顶前段沿着隧道周围的轮廓水平打孔，随即对里面进行注浆固结，给整个隧道的拱顶形成一个环形的保护装置，来为整个隧道的施工做出辅助工作，帮助工程顺利完成。

1 超前管棚支护技术的主要特点

超前管棚支护技术特点具体主要包括以下方面：第一，通过本项技术，可以对施工的隧道形成一个弧形的壳状保护层，类似梁拱效应的应用原理，为整个拱顶形成一个受力支撑点；第二，在注浆过程中，通过将浆液注入隧道周围的岩壁中，可以让浆液的胶结与岩壁增加粘合力，提升软弱围岩的受力结构；第三，对于当前一些采用新奥法施工的隧道工程来说，此项技术的应用可以有效的减小施工过程中爆破带来的冲击作用，使碰撞的气体有效的被周围的密集空隙吸收，有效的环节爆破时对周围岩壁的冲击力；第四，由于隧道工程实施过程中，隧道受力强度过大，如果受力系统不科学，极容易发生塌方的现象，而此项技术可以有效的减小一旦出现塌方而造成的损失。

2 超前管棚支护技术的优势

通过上文我们已经大体知道了超前管棚支护技术的原理，通过该项技术为施工隧道拱顶形成的保护环可以大幅的增强施工器械各部分的使用效果。钢管可以在一定程度上发挥锚杆在支撑拱顶中的作用，可以和周围岩壁形成一个整体性极为严密的围岩壳，并且通过注浆在周围空隙注射的具有胶结作用的液体，可以有效的提升隧道的抗剪强度。具体的技术优势主要包括以下几点：

（1）超前管棚支护技术可以在隧道顶部形成一个围绕拱顶整体的壳状保护层，形成一个具有梁拱效应的受力环，能够有效的加固周围岩层，强化岩层与拱顶的贴合度，有效的降低施工过程中如果出现垮塌事件而造成的损失。

（2）通过向周围岩隙中注浆，可以让具有较强胶结作用的液体在风干之后与周围岩石贴合一起，加固整个隧道工程的安全系数，其他部分器械施工工作提供一个更加稳定、受力程度更强的施工环境。

（3）超前管棚支护技术是我国目前隧道施工中开始大规模应用的一项施工辅助技术，具有极强的地形环境适应能力和容错性，并且在实施过程中难度较低，有效的降低了施工中为了避免塌方而投入的成本，减小了施工的造价，较少成本。

3 超前管棚支护技术的应用准备工作

3.1 施工准备相关工作

此项技术的施工准备主要包括两个方面，一个是事前的现场布置，一个是实施时的组织准备工作。

（1）现场布置工作。现场布置工作既包括事前施工需要准备的器械设备，还包括施工现场需要布置的施工环境。其中对管棚支护区域和施工区域进行合理划分就十分重要，对隧道进出洞口、仰坡的开挖深度和防护工程的具体评估也是需要重点研究的。需要对实施地的地形情况有较深的了解，如该地的地质情况、土质偏压情况、地面的平整情况等。并且需要对按照施工计划所选取的施工材料进行质量抽样检验，确保所有原材料符合国家法律法规所规定的相关隧道施工的系数要求。

（2）施工组织工作

（3）此项工作具体是指应事先按照该隧道施工项目的施工图纸和一系列的勘察资料，对照施工所在地区的地形结构特点，对工程方交付的平面控制三角网基点桩、高程控制的水准基桩和隧道轴线桩进行精度和准度的测量校对，完成施工洞口及隧道出入口引导工作，对相应负责的技术人员做事先的技术交底，针对预案施工规模和施工时间合理组织安排施工人员和检察人员，尤其是负责技术指导的部门，应尽量选取对此项技术和此类相关工程或地形结构有充分了解的施工技术队，确保施工人员的经验丰富，可以有效解决实施时的突发问题。

3.2 导向墙的施工工作

在具体的隧道施工过程中，包括着许多部分构成，其中非常重要的一个就是导向墙。导向墙是隧道施工时的导向及固定设备，在施工前应该由专门的技术负责人员测量该工程导向墙的放置位置，在施工过程中，还要由专门的人员对导向墙做拱脚的外填和砌片筑浆等工作，有效提升导向墙的受力承受能力和坚实性，确保导向墙的一般地基承载力达到国家规定的要求标准，即不能低于0.3MPa。在保证地基承载能力和基宽等标准合格之后，还应严格按照合约文件的技术标准设计施工的轴线方向和钢设拱架，然后对施工区域架设底部模板，并沿着钢设拱架周围的区域打孔，具体宽度应与套管的直径相对照，通常都比套管的直径宽约3cm左右。对所打深孔的位置、间距及方位进行定位之后，还应按照技术要求从导向墙的地基开始对称浇筑混凝土，完成拱顶的合拢。

3.3 大管棚的钻孔施工工作

大管棚的钻孔施工工作也是隧道施工过程中超前管棚支护技术应用到的重要方面，同样包括以下几个方面：

（1）钻机设备的配置及就位。对于大管棚的支护施工工作来说，钻机的重要性不言而喻，钻机的碎石能力及扭矩、冲击力等都决定了该项工作能否高质量的顺利完成，为此，务必确保钻头设置位置的科学性，钻头的连接处对稳定性的要求较高，应力求稳定牢固的设计钻头安置位置，对其配置应满足相应技术要求，避免因钻头位置不合理或者配置过低等原因而造成的地面沉降、打孔摆动或出现位移偏差的情况，保证打孔工作顺利完成。

（2）钻孔的施工环节。在进行大管棚的钻孔施工时，大管棚应该依据严格的技术要求位置进行操作施工，钻孔的先后顺序应该按照先高后低的原则进行，先对有孔钢管进行技术性钻孔施工，再对无孔钢管进行压孔施工，并且在钻孔环节完成之后还要进行相关的注浆工作。并且一定要注意的一点是，在钻孔过程中一定要保持较低的按压速度，因为钻孔之初极易发生力道过猛而出现的地质崩坏等情况，应先以较小力度按压，形成明显深孔，待钻头已经进入一米深度之后再适当的提高压力，按照钻一节、续一节的节奏进行。

（3）钻孔工作的质量把控手段。在进行钻孔施工前，应该对所要进行施工的区域涂抹15厘米的混凝土止浆墙，避免后期压力过大，对注浆工作控制不到位所造成的坍塌和漏浆现象。并且在施工过程中，应时刻由专门技术负责人员对钻机的工作情况进行实施检查，查看是否正常，机孔位置是否合理，是否应该按此深孔加深压力继续钻进，还是停止而调整位置。当深孔出现漏沙现象时，应该及时清理，避免泥沙混入对钻机造成的结构性伤害。

（4）验孔和清孔工作。在施工过程中，极易出现混入泥沙的情况，此时应该及时停止工作，拿出钻机进行清理，避免钻机堵塞对工程造成的影响。相关技术标准规定为：管棚钻孔的偏差范围应控制在方向角十度以下，孔口距上下浮动不超过5毫米、孔深不超过50毫米。

4 注浆施工工作

超前管棚支护技术对于隧道施工工程的影响还包括对于注浆施工，其中主要有：

4.1 岩面的处理工作

在进行注浆施工之前，岩面的处理是十分重要的，首先应该对所开凿工作区域的拱顶和钻孔周围进行清理，喷射强度在C25以上的混凝土浆液，避免钻孔和施工过程中出现缝隙浆漏的现象。

4.2 注浆原料的选择

注浆原料对于注浆工作能否顺利、高质量的完成也具有十分重要的意义，好的注浆原料不仅使用面积广，可选择区域大，强度也较高，效果完成情况较为理想。因此，在施工过程中大多选择流动性较高、岩凝结力较强，并且耐久性强的材料，对抗渗透效果也有一定要求。目前通常选用水泥和水玻璃的双浆混合液作为注浆原料。

4.3 注浆完成情况的检查

注浆工作完成之后，应采用相应技术手段对完成情况进行预先的检查，通常主要采用敲击周围钢管的方式，来判断浆液的深孔填充是否饱满。若出现较闷的低沉声音，则说明填充效果较好，如果出现较为清脆、音调较高的声音，则说明中间含有空隙，可能是渗入空气所致。在实际的施工过程中，最基本的施工标准要求在所打深孔的20厘米范围内应做到充填密实，没有空隙。

5 结语

超前管棚支护技术适用范围较广，在地质条件偏差、塌方体、地形断裂破碎带及浅埋偏压的众多区域都有所应用，因其较强的适用性，已被众多隧道项目工程企业重视，成为当前隧道施工中应用极为广泛的一项技术。同时，此项技术也在不断完善提高，其自身对大型机器设备的要求较低，在强化施工效果、保障隧道拱顶受力弧度等方面逐渐发挥着不可替代的作用。

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