道路施工論文范文隧道超前支護施工技術

　　摘要：經過近幾年來的不斷發展和實踐，隧道超前支護作為一項保證隧道開挖安全、保護地面建筑以及控制地表沉降等的技術越來越受到重視，其應用也越來越廣泛。隨著隧道超前支護施工的不斷發展，新工藝、新技術也不斷涌現，極大的提高了隧道工程的施工安全和施工效率。而管棚支護作為超前支護的主要形式，近些年來在隧道開挖支護中發揮了重大作用。本文首先對隧道超前支護進行了概述，列舉了管棚支護的優點，然后探討了管棚的設計要點，最后重點探討了管棚的施工技術要點。

　　關鍵詞：隧道,超前支護,管棚,參數,注漿

　　一、隧道超前支護概述

　　隧道超前支護又名管棚支護工法，管棚工法是隧道開挖施工中用以防止掌子面坍塌并限制圍巖變形的一種預支護手段。其主要原理是在隧道開挖之前，沿著隧道開挖輪廓線外的設定部位水平鋪設鋼管，并可以通過鋼管向圍巖注漿，對管棚周圍的圍巖進行加固，使管棚成為隧道后續開挖的防護傘(棚)，達到安全施工的目的。

　　管棚工法最早是作為山嶺隧道施工的一種輔助方法，當隧道穿越破碎帶、松散帶、軟弱地層、涌水、涌沙等地段時，管棚及其超前注漿對隧道的穩定起到了保護作用。管棚作為隧道頂部和邊墻的超前預支護，可以有效防止掌子面的坍塌及地層過量變位，為隧道開挖提供安全保障。同時管棚施工快、安全性高，被認為是隧道施工中預防事故的最有效、最合理的輔助措施之一。管棚支護工法有如下優點：

　　1、管棚工法所采用的鋼管具有較高的鋼性強度，而且管徑相對較大，能夠承載較大上部負荷。

　　2、管棚工法的注漿可以使漿液在管棚鋼管周圍沿著土體縫隙進行擴散，不僅能起來加固土體的作用，而且還能起到一定的止水效果。

　　3、管棚工法打設的鋼管長度較大。目前施作管棚長度可以達到100m以上，這樣可以大大地減少預支護循環次數，加快施工進度。

　　4、管棚工法能夠通過專用導向儀精確控制管棚鋼管鋪設的軌跡線，確保管棚鋼管按設計要求鋪設，有利于控制隧道施工時的開挖量，減少施工成本。

　　5、最新技術可以在軟弱地層中高精度一次性打設數百米設數百米設數百米設數百米的管棚。

　　6、管棚工法因為采用大功率的水平定向鉆機，施工效率比較高，大幅度地減少隧道開挖過程中輔助時間，提高施工效率。

　　二、管棚的設計

　　(一)管棚套拱工字鋼支撐施工

　　根據開挖斷面、位置和高度，按設計加工工字鋼弧段，用彎曲冷加工工字鋼。其形狀尺寸要符合設計要求，且拱的軸線應在同一平面內，不得扭曲。并在兩端焊接鋼板，使焊接縫飽滿，不得有沙眼或漏焊處，鋼拱架安裝前應在清除油污、鐵銹和泥土等。拱架腳應安設于堅實的基巖上，基巖松渣要清除干凈，防止滑移和不均勻沉降?；鶐r必須具有足夠的支撐力，否則要采取增加接觸面積或處理基地等措施。確保上下兩層工字鋼之間的焊接，可以在上層基底上鋪10cm～20cm的砂，以便下層工字鋼與之焊接。為使焊接接頭連接牢固，可采用螺栓連接和拼接板騎連接并舉的方法。鋼拱架基底標高，按線路縱坡布置，鋼拱架之間應用縱向拉桿聯系，拱頂與拱腳處必須設置縱向拉桿，其余部位可間隔1m左右增設，在鋼拱支撐較少地段，洞口附近或可能產生偏壓地段，還應加設縱向斜撐桿，并與定位或系統錨桿焊連。拱架與巖層面應填充密實，確保拱腳的穩定及表面的平整，且保護層不小于2cm。

　　(二)管棚設計參數

　　管棚設計宜根據地質情況及施工條件參照下列要求進行：

　　1、管棚棚管采用熱軋無縫鋼管，鋼管導向端做成尖形，承壓端焊上鋼箍，管口預留止漿段，注漿孔沿孔壁呈梅花形布置。

　　2、兩根相鄰管棚接縫應在垂直面上錯開一定距離，全部管棚的接縫應交錯布置。

　　3、鋼管直徑選用80～180mm，鋼管中心間距為30～50cm。

　　4、鋼管長度一般為10～45m，當采用分段連接時采用4～6m，鋼管采用絲扣連接方式，絲扣長度≮15cm。

　　5、鋼管沿隧道開挖輪廓線縱向近水平外插設置,外插角為1～5度。

　　6、鋼管施工徑向誤差≯20cm，沿相鄰鋼管方向≯5cm。

　　7、縱向管棚水平搭接長度≮115m。

　　(三)注漿參數

　　1、注漿多采用水灰比1∶1單液水泥漿，在早期強度要求較高時可采用雙液漿。

　　2、注漿壓力:0.2～2MPa。

　　3、止漿墻根據圍巖條件確定，可采用10～20cm厚噴混凝土或20～50cm厚混凝土封閉

　　4、注漿前先進行注漿現場試驗，根據實際情況確定合理注漿參數。

　　三、管棚施工技術要點

　　(一)施工前的準備工作

　　1、為保證管棚旋工質量，必須做好孔口定位，在進行正式鉆孔前，可選兩個以上鉆孔先行試鉆，摸索經驗，找出彎曲規律，而后進行正式鉆進，特別是在復雜地層中，這項工作必不可少。

　　2、在進行高壓注漿之前，一定要將各孔口封堵完好，以免造成漿液外漏，影響注漿效果和管棚施工質量。

　　3、鋼管之間的連接要保證質量，以免在開挖過程中鋼管脫節，引起坍方。

　　4、為保證安全和管棚功效，在開挖之前，有必要對全斷面施作一帽緣工程，起到支撐管棚和固定鋼管的作用。

　　5、輸排地表水，即在洞口仰坡穩定地層增設環形節水溝一道，攔截地表水，建立支狀排水系統，使地表水盡快順暢地排出洞口不穩定范圍，以防積水下滲。

　　6、引排地下水，即為引排洞口段地下水，在適當位置鉆設幾個降水井，以降低洞口周圍地下水位。

　　(二)施工工藝

　　1、鉆孔

　　鉆孔鉆孔施工中應注意如下事項：

　　(1)根據套拱中預埋的鋼套管作為導向管進行鉆孔，掌子面必須按要求先噴一層素混凝土作為止漿墻，以確保掌子面在進行壓力注漿時不出現漏漿、坍塌;

　　(2)鉆孔前先檢查鉆機機械狀況是否正常，鉆孔時根據情況確定是否加泥漿或水泥漿鉆進，當鉆至砂層易塌孔時，應加泥漿護壁方可繼續鉆進，如不能成孔，則可加套筒或將鉆頭直接焊接在鋼管前端鉆進;

　　(3)鉆孔速度應保持勻速，特別是當鉆頭遇到夾泥夾沙層時，應控制鉆進速度，避免發生夾鉆現象;

　　(4)為避免鉆桿太長，鉆頭因自重下垂或遇到孤石鉆進方向不易控制等現象，開鉆上挑角度控制在3°～5°之間，并隨時用測斜儀量測角度和鉆進方向。

　　2、安設管棚

　　安設管棚管棚安設的注意事項如下：

　　(1)鉆孔完成后須及時安設管棚鋼管，避免出現塌孔;

　　(2)鋼管逐節頂入，采用絲扣連接，絲扣長15cm;

　　(3)及時將鋼管與鉆孔壁間縫隙填塞密實，在鋼管外露端焊上法蘭盤、止漿閥，并檢查焊接強度和密實度。

　　3、注漿施工

　　(1)注漿準備

　　管棚安裝完成后，旋上孔口閥，連接注漿管路。利用注漿泵先壓水檢查管路是否漏水，設備狀態是否正常，而后再做壓水試驗，以沖洗巖石裂隙，擴大漿液通路，增加漿液充塞的密實性，核實巖石的滲透性。

　　(2)漿液配制

　　在注漿前由試驗確定漿液配比、注漿壓力等注漿參數。漿液配比選擇要考慮巖石裂隙情況及漿液擴散半徑，現場通過試驗確定。配制漿液時，要注意加料順序和速度，防止漿液結塊。

　　(3)注漿施工

　　清孔后，按由下至上的順序施工，漿液先稀后濃、注漿量先大后小，如遇串漿或跑漿則隔孔灌壓。

　　(4)結束標準

　　采用終壓和注漿量雙控制。以單管設計注漿量為標準，當注漿壓力達到設計終壓≮20min，進漿量仍達不到設計標準時，也可結束注漿。

　　(5)效果檢查

　　開挖檢查漿液滲透及固結狀況，根據壓力漿量曲線分析判斷，沒達到設計要求時，應進行補孔注漿。

　　(三)監控量測

　　在隧道的管棚施工中監控量測是十分重要的。在施工單位尤其是復線隧道施工中關于設計的監控量測必須是經過深思熟慮的。量測計劃應該根據圍巖條件、類型、支護方法參數、施工技術、量測項目擬定。量測項目包括變形、位移、圍巖的受力狀態，在這個基礎上調整支護參數和施工工序、控制每個工序的時間，甚至變更設計和日常的施工管理。通過這些修正，支撐結構比以前更有效。此外，根據收斂值、地表下沉量和圍巖壓力量測數據，由監控量測專門小組提出分析結果，采取有效措施，以確保進度和施工安全。

　　地表下沉及洞室周邊位移觀測采用工具為：XY5—2l型隧道位移計、DSZ2精密水平儀、鋼尺。

　　噴混凝土內力、鋼支撐內力量測采用工具為：PZX-1型振弦頻率檢測儀、XYF壓力盒、XJG一2型鋼筋計。

　　量測間隔時間：1～1 5天，1—2次/天;1 6天～1個月，1次/2天;1～3個月，1～2次/周：大于3個月，1～3次/月。

　　結語

　　綜上，超前管棚支護技術通過注漿將松散的堆積體固結起來，利用管棚支護圍巖，注漿體和管棚連成一個整體而受力，有效地阻止了松散體坍塌，為隧道洞身安全和順利施工創造了條件，是新奧法與其他輔助施工方法的完美結合。施工時，要根據管棚的設計要求和現場的施工條件以及實現經濟效益最大化選擇合適的施工工藝，要做到既能按時完成任務，又能保證管棚的質量，從而確保隧道超前支護工程的質量。

　　參考文獻：

　　[1]羅琛.公路隧道軟弱圍巖超前支護與深空注漿施工技術研究[J].科技創新導報，2011.3.

　　[2]黎愛清，呂秀華.長大管棚施工工法[J].西部探礦工程，2003.12.

　　[3]劉湘萍，李春超.大管棚在隧道超前支護施工中的應用[J].山西建筑，2008.10.

　　[4]鄧礦輝.大管棚預注漿超前支護在大跨隧道施工中的應用[J].西部探礦工程，2004.5.