超前支护施工技术在高速公路隧道施工中的应用

祁鑫淼

本溪钢铁（集团）矿山建设工程有限公司 辽宁本溪 117000

1 超前支护的优点

（1）避免围岩松动现象，防止出现坍塌事件。以隧道轮廓为基准，利用大管棚支护的方式可以形成稳定的壳状结构，在梁拱效应的作用下，能为前后方围岩创造大量的可靠支撑点。

（2）削弱爆破对围岩带来的伤害。在隧道爆破过程中，新奥法是较为常见的方法，该法容易产生大量冲击波与气体，此时在管棚的密集环形结构下能将二者充分吸收，进而缓解对围岩的损伤。

（3）为隧道开挖掘进搭建稳定安全的施工环境。管棚具有较大的支护刚度，一旦隧道内出现坍塌现象，此时管棚将会发挥缓冲与支撑的效果。即便管棚遭到损坏，但基于其损坏速度较慢的特点，依然可以确保隧道作业的安全性。

2 超前支护施工技术的应用

2.1 测量放线

在洞门之前，隧道的坡度是封闭的，防水的，隧道顶部的挡水沟完成，并进行相应的排水，以确保隧道在拱门前的安全性和稳定性并且只采取防水措施。首先，检查线的中心线和线的高度，如果在斜坡上有大量的钻孔工作或陡坡，设计人员将及时进行现场检查，以正确确定隧道入口的数量。调整以填补隧道的“早期洞”。在高程坡度上，根据测量的线中心线控制桩的高程控制点，确定隧道外穹的高程和隧道的中心线，并在高程坡上绘制外拱弧。外拱弧根据黑洞钻孔轮廓确定，垂直拱根据外拱弧设定。内拱和外拱的高度应根据距离要求确定，垂直高度应考虑下沉高度。

2.2 管棚超前支护施工

2.2.1 管棚施工技术要求

（1）必须严格管理大型管棚的施工，引导管的数量和角度与管道罩相同，管罩的外角为2°。（2）从用20至30毫米的合金钻头打开的管道直径中选择一个钻孔，并在安装钢管或将管道焊接到钢管的一端之前钻孔。（3）钻孔前，在灌浆前进行孔清洗和液压试验。（4）建议使用厚度为80至180mm的焊接钢管或无缝钢管，每隔500mm对管壁进行穿孔，选择水泥浆作为注入液，注入压力为0．3至0．5MPa。根据设计参数和周围岩石条件进行相应的调整[1]。

2.2.2 前期准备工作

管棚的准备工作包括工作表面的钻孔，钢管的检查，钻机和灌浆机等机械设备的维护，测量和定位以及水泥测试。

2.2.3 导墙施工

管棚的搭建是以导向墙为基础而展开的，因此从作业流程角度考虑，最初应做好管棚位置的测量以及放样工作，此过程应严格控制管棚与隧道开挖线二者的间距，进而降低后续管棚施工的难度。做好测量工作后，需要以设计方案中的轴线基准为基础展开钢拱架的架设，然后需要在拱圈处配备一定数量的孔口套管。为提升钢管打入准确性，应严格控制孔口套管的直径，即以管棚钢管为参考，应比其大2～3cm。而后，需要确定各孔口套管之间的对应位置以及彼此间的距离，并实现精准定位，此后方可进行套拱模板的安装。再展开浇筑作业，并完成套拱拱顶的合龙工作。

2.2.4 钻孔

采用专业钻孔设备进行钻孔，钻出距离钻孔轮廓20厘米的管道开口，并以2°倾斜钻孔，使其不会进入钻孔轮廓。从中心钻两个，每侧一个，使用两个DTH钻。根据导孔壁的孔位置，倾斜度和钻孔方向开始钻孔，当钻孔打开时，钻机速度减慢，压力小，然后逐渐增加钻孔速度以维持正常压力[2]。应根据地层和钻机条件随时调整钻孔压力和钻孔速度，以确保及时纠正钻孔的变形和偏差。如果在钻孔过程中发生异常情况，则需要立即解决原因。如果钻孔过程具有高阻力，则返回到约1米，重复多次，并且在阻力减小后继续钻孔。第一次钻孔保持方向并使用低压顶升以防止孔弯曲。钻孔时，需要及时用水清洗孔壁，形成孔时，必须及时清洗孔内的泥浆，碎石等杂物，精确的钻孔角度、深度。

2.2.5 棚管安设

管棚在安装前用高压风对孔内进行扫孔、清孔，清除孔内浮渣，确保孔径、孔深符合要求。首先用机械设备吊起管尖段钢管，人工进行对孔、推顶，如人工无法推顶钢管进孔时，采用钻机顶管。管尖段钢管与第二标准段钢管采用内丝扣与外丝扣相连接。当第二标准段钢管顶进还剩下2～3m时，再用上述方法将第三段、管顶段钢管相接并顶管，以此类推，完成整条大管棚钢管的接长和安装。

2.2.6 注浆

水泥浆中水灰比为0．5:1，在混合器中搅拌，但在拌合过程中应没有混入杂质。浆料应在规定的时间内用完。根据围岩类型，地质条件，机械设备和注入孔深度，注入方法采用全孔式，即钻孔到底部，然后完成注入。在孔中填充孔后，在灌浆之前进行水压试验，然后开始灌浆[3]。注射使用JZB-2型挤压注射泵，注射压力为0．3至0．5MPa。用常规硅酸盐或波特兰水泥制成的水泥标记为425或更高。在灌浆时，总是需要观察并记录压力和流速的变化，灌浆压力为0．3至0．5MPa。在注射结束时，关闭闸阀，移除进料管并进入下一个循环。

3 结语

公路隧道施工是一个相对复杂和系统的工程。为确保管棚结构安全有序的结构，施工方案应与现场情况进行比较，并随时动态调整。如果场地的地质，地形和地形条件发生变化，则需要及时调整施工计划。同时，采用配套机械，结合项目特点，项目进展快，质量优，成本低。本文以本钢歪头山铁矿2#胶带机巷道工程为例，分析了大型管棚高层支护施工技术要点，该项目为隧道施工技术支撑提供了高水平的技术支持。