长管棚支护在隧道工程施工中的应用研究

龙 伟

(贵州桥梁建设集团有限责任公司)

0 引言

当前在我国公路工程项目建设上，对于耕地以及环境保护更加重视，因此公路工程建设项目中的隧道工程施工项目不断增多。部分公路工程隧道施工项目所处区域的地质条件较差，而且隧道的埋深较浅，存在着偏压大以及开挖施工断面较大等一系列的问题，给工程施工带来了较大的难度。对于岩体破碎、裂隙发育、塌方体、断裂破碎带、砂土质地层以及浅埋偏压围岩等地质情况，为了确保隧道开挖施工作业的顺利进行，必须采取一定的超前支护措施以保障施工作业的顺利进行。长管棚支护作为隧道支护的重要形式，由于直径大，超前量大，可以减少钢管安装次数以及能够避免开挖与支护施工作业之间的干扰，因此在隧道工程施工中得到了广泛的应用，对于避免坍方以及地面下沉，确保隧道施工作业的安全顺利推进发挥了重要的作用。

1 长管棚施工工艺原理以及作用分析

长管棚支护施工的主要目的是为了确保隧道施工开挖的安全顺利进行，在隧道洞口的隧道拱顶前沿沿着隧道轮廓线外钻设水平孔，然后进行注浆对围岩进行固结，对隧道拱顶形成棚架保护环。长管棚支护施工的技术优点在于能够提高围岩的抗剪强度，而且可以有效的承载局部松驰的地层荷载，并与后期的初期支护和空间结构形成良好的支撑。

安装钢管可以起到锚杆的作用，以便于强化整体性形成较强的围岩壳。通过钢管的预注浆，浆体在管壁钻孔在钢管周围扩散，将围岩利用浆体形成整体骨架，以控制隧道开挖施工造成的地表沉降问题。此外，在长管棚支护施工过程中，通过钻机成孔，还可以充分的发挥超前预报的功能，进而准确的掌握围岩地段的地质情况，便于对超前断的破碎岩体或者是软弱围岩进行控制，以免后期出现塌方问题。

2 超前长管棚支护施工作业准备工作

(1)施工现场准备工作。施工现场的准备工作主要是对管棚支护施工区域的场地进行合理的布置，同时完成地面的平整以及夯实施工，然后完成临时便道、配电房、搅拌站、空压机房等临建设施的施工。进而按照施工组织计划将施工材料运抵施工现场，并对原材料质量进行试验检测，确保材料各项技术指标满足要求。

(2)施工技术准备工作。对于测量施工作业，首先应该完成导线控制点以及水平基点的布设，以确保轴线放样以及标高测量满足施工要求，同时完成洞口水准点的引设。其次，应该完成隧道进洞口边、仰坡的开挖以及防护工程的施工，对隧道施工洞口的地质情况以及偏压情况进行初步掌握。此外，还应该完成隧洞洞顶截水沟的开挖以及隧道洞口两侧的临时排水设施的开挖，并严格按照施工图纸对施工队伍进行细致的技术交底。

3 隧道洞口导向墙的施工

进行导向墙施工的主要目的是作为管棚支护施工的导向以及固定设施，导向墙形式一般为钢筋混凝土导向墙。其具体施工流程如下所示。

首先，应该通过测量放样明确导向墙的具体位置，在确保基础的标高以及基宽合格后，按照设计要求的轴线方向以及施工技术规范要求架设钢拱架，之后架设底模板，然后沿着钢拱架的拱圈环向布设安装孔口套管，孔口套管的直径应该比管棚钢管要打2～3 cm左右。

在完成孔口套管安装施工之后，应该对孔口套管的间距、位置以及方向进行定位，在确保无误之后安装套拱模板。然后按照从导向墙基础开始，对称浇筑的作业方式进行混凝土的浇筑，并在套拱的拱顶完成合拢。

4 长管棚钻孔施工

(1)钻机的配置及就位。对于长管棚钻机的选择，应该选择扭矩大、钻孔能力以及冲击能力强的钻机，同时也应该确保钻机能够多方位钻孔，并能够控制深孔钻进的精度。对于钻机平台可以采用钢管脚手架进行搭设，平台的长度应该比钻机长度稍长0.5 m左右，要尽可能一次性搭设完成平台。必须确保平台支撑连接的稳定，以免钻机钻孔过程中出现不均匀下沉或者是摆动等问题。钻机就位之后应该使用精密测量设备对钻机位置进行核定，以确保钻机钻进使得倾角与仰角满足施工技术要求。

(2)长管棚钻孔施工。长管棚应该严格按照设计位置进行施工作业，先施工有孔钢管之后施工无孔钢管，将无孔钢管作为检查管以检查注浆质量。在钻孔施工过程中开始应该保持低压低速，待钻进1 m之后可以适当提高钻进压力，按照钻进一节续一节的原则进行施工。在钻孔钻进过程中，应该及时的使用测斜仪对钻孔位置进行测定，并按照钻机的钻进情况判断成孔质量，确保钻进过程中钻机的动力器，扶正器、合金钻头按同心圆持续钻进。如果在钻进过程中出现夹泥夹沙层，应该适当控制钻进速度以免出现夹钻现象，如果地质条件为易塌孔的地质条件，应该加泥浆护壁之后继续钻进。对于松散的堆积层或者是破碎地质，可以通过增加套管护壁的方式，确保钻机顺利钻进。

(3)清孔以及验孔。在钻孔过程中应该采用岩芯钻杆配合钻头来回进行扫孔，进而清除浮渣至孔底，然后采取高压风的方式从孔底位置向孔口清理钻渣，以免堵孔。在完成清孔作业之后，应该使用测量仪对钻孔深度以及倾角进行检查，具体控制指标如表1所示。

表1 管棚钻孔的允许偏差

5 棚管安装与注浆施工

(1)长管棚的钢管安装。长管棚棚管的顶进可以采取大孔引导以及棚管机钻进结合施工的工艺方式，首先将锥尖钢管顶入钻孔之内，然后采用丝扣连接的方式逐根进行连接直到孔底。待管棚安装施工结束之后，应该及时的封堵钢管与孔壁之间的空隙，并连接好压浆管。

(2)注浆。在长管棚注浆施工作业之前，首先向工作面、拱圈以及孔口管周围的岩面喷射混凝土，以免造成岩面缝隙出现跑浆问题。注浆材料的浆液配比应该根据隧道工程施工区域的地质条件、注浆工艺以及设备成本确定，对于含水量较高的区域可以采用普通水泥-水玻璃双液浆。在注浆工程施工过程中，应该实时的观察浆液的扩散情况、注浆量以及注浆压力等参数指标，，通过严格的控制孔位注浆顺序、注浆压力、持续时间、注浆量等参数，充分发挥对于长管棚的超前预报支护能力。

(3)注浆效果检查。在完成注浆之后，可以通过敲击钢管的方式判断浆液是否填充满钢管，如果响声清脆表明未充分填充，可以采取补充砂浆填充处理，同时在隧道开挖施工过程中，应该及时的观察岩壁面，要确保钢管周围20 cm范围岩隙基本充填密实。

6 结语

长管棚支护作为隧道工程施工中应用较多的一种支护形式，对于地质条件较差的浅埋暗挖隧道的适用性非常强，不仅可以有效的控制隧道施工区域的地表沉降变形，对于确保施工作业的安全也具有较好的效果。在长管棚支护施工作业过程中，施工部门应该结合隧道施工区域的地质条件，合理的制定长管棚隧道施工方案，同时严格按照管棚设计参数做好管棚的安装以及注浆施工，以提高长管棚支护施工作业质量，确保隧道开挖施工的安全顺利。

:

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