刘渊
[摘 要]管棚是一种隧道的支护形式，由于它的支护刚度较大，使它在公路隧道中发挥着越来越重要的作用。本文结合工程实例，对高速公路隧道大管棚施工技术作一些探讨。
[关键词]高速公路 隧道 大管棚 施工技术
中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0131-01
隧道管棚是为了确保工程开挖工作面稳定而采用的超前于掌子面开挖的辅助措施的一种。它能够有效抑制围岩松动、加固管棚周边围岩以及垮塌的目的。因为管棚的支护刚度较大，使它在公路隧道中发挥着越来越重要的作用。施工时如果出现塌方事件，管棚能够起到缓冲作用，确保施工安全。本文结合工程实例，对高速公路隧道大管棚施工技术作一些探讨。
一、工程概况
大管棚是一种隧道的支护形式，通常用于洞口段。因为洞口段覆盖层较浅，使用管棚技术可加强支护，用以加固以及支护围岩，以保证安全进洞与顺利掘进。它是在隧道开挖之前沿隧道开挖断面外轮廓，以必须间隔和隧道平行钻孔，插入四周带孔的钢管，再从插入的钢管内压注水泥浆或砂浆来增加钢管外围岩的抗剪切强度，并把钢管与围岩一体化。由管棚与围岩构成棚架体系。
某高速公路隧道进口、出口、洞身均采用超前大管棚加固支护。进口大管棚采用φ89×5mm无缝钢管制成，管棚长15mm，环向间距50cm；出口端管棚采用φ108×6mm无缝钢管制成，长40m，环向间距40cm。洞身段超前大管棚根据不同围岩级别采取不同的支护参数，钢管采用φ89×5mm、φ108×6mm无缝钢管制成，超前大管棚外插角1～3°（不包含路线纵坡）。
二、施工技术要点
1、导向墙施工
（1）工作平台开挖：首先根据导向墙的位置确定导向墙工作面的开挖高度，开挖时由原地面自上而下开挖，仰坡面需竖直开挖，以便管棚导向墙施作。具体开挖断面如图1-1所示。开挖方法主要采用机械开挖，人工用风镐配合，需要爆破时采取多打眼、少装药、弱爆破方式进行。出渣采用挖掘机、装载机装渣，自卸汽车运输出渣。
（2）测量放线：首先对隧道中线及导向墙拱脚、内外拱顶进行精确测量放样定位，同时在仰坡开挖面标识出隧道中心线及内外拱顶位置，并根据设计图纸在仰坡面画出内外拱弧，做为导向墙立模的依据，在测量放线时要预留相应的沉降量。测量放样后需经测量监理工程师复核无误后方可进行导向墙施工。
（3）施作导向墙、安设导向管：
①钢架加工及安装。为保证管棚施工刚度，于导向墙内设2榀I18工字钢架，钢架半径为7.53m，间距0.5米。每榀钢架分为三个单元，钢架必须保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节钢架两端均焊连接钢板，钢架在加工完毕以后应在水泥地上试拼。工字钢各单元通过连接板焊接并用螺栓连接牢靠，连接板连接应密贴，焊缝高度不小于6mm。钢架落底需置于稳固的基础上，工字钢拱脚处设钢垫板，当拱脚处基础开挖超深时，需加设钢垫板或混凝土垫块。在灌注混凝土时钢架应全部被混凝土覆盖，钢架保护层厚度不得小于40mm。2榀钢架间纵向采用φ22钢筋连接，连接筋环向间距1.0m。安装工字钢时，应保证工字钢底部至内模顶面的距离达到25cm。
②导向管埋设。工字钢架安装完成后，进行导向管的埋设，导向管采用直径为140mm、壁厚为5mm的无缝钢管加工而成，导向管长度为1.0m，环向间距为管棚间距。为了防止导向管在灌注混凝土时发生位移，导向管按照设计要求牢固焊接在工字钢架上。安装导向管时，应严格控制导向管的环向间距、纵向位置及其外插角。为满足设计要求，可先在工字钢架顶面标定出导向管的位置，并按间距、方向角要求焊接导向管，导向管纵向与线路方向需一致，外插角角度为1°～3°，以免管棚钻机钻孔侵入洞身开挖断面。为避免混凝土浇注时砂浆进入并堵塞导向管，安装导向管时需与端模抵紧并采取措施使其牢牢固定在端模上。
③模板安装。导向墙底模采用钢模板，钢模板之间通过螺栓连接，外模及端头模采用5cm厚木板根据设计图纸加工而成。木模间连接采用加背撑方式进行加固，木模板与钢模板之间采用扒钉或钢钉连接牢固。底模安装在I18工字钢上，工字钢用钢管支撑加固。模板安装需牢固可靠，内侧需涂刷脱模剂。钢架、模板安装完毕，预埋件埋设完成后及时报工区技术室及质检工程师自检，自检合格后报监理工程师检查，检查合格后方可进行下道工序施工。
④导向墙混凝土浇注。导向墙混凝土采用C20混凝土，混凝土浇注前，需再次对模板、导向管的安装质量进行检查，并作必要的较正。模板的中线、水平位置及尺寸必须符合设计要求，预埋件的位置必须正确，模板安装及支架必须牢固紧密。导向墙混凝土浇注过程中，需严格控制原材料的质量、加强混凝土的拌合、运输、浇注、养护等各个环节质量控制。混凝土统一由拌合站集中供应，混凝土灌车运输，人工配合机械浇注并捣固密实，浇注顺序为自拱脚两侧对称浇注，直至拱顶。
⑤混凝土拆模及养护。混凝土浇注完毕后，需及时进行养护，养护龄期不得少于7天。混凝土强度达到设计强度的80%以上方可拆除非承重模板（外模及端模板），混凝土强度达到100%设计强度后可拆除内模及支架。
2、封闭开挖面
开挖面封闭采用湿喷混凝土方式，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。喷射混凝土的强度为C25，厚15cm。
3、钻孔
（1）钻孔采用管棚钻机进行，钻机平台的高度根据钻机的可调控范围以及钻孔顺序进行确定。钻孔时先钻钢花管孔位，后钻钢管孔位。
（2）钻机就位时用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线和导向管轴线相吻合。需要搭设钻机平台时，应满足承受机具、材料、人员荷载要求，连接牢固、稳定，防止在钻孔时产生不均匀沉降、摆动、位移等影响钻孔的质量，甚至发生安全事故。
（3）钻孔时经常测量孔的斜度，发现误差超限应及时纠正，至终孔仍然超限的应注浆封孔，原位重钻。
（4）在钻孔时，若出现卡钻、塌孔现象时应注浆后重钻。钻孔时，应认真做好钻孔记录，除记录钻孔深度、外插角外，还应根据钻孔时排出的岩屑情况，判断前方的围岩状况，达到超前探测围岩的目的。孔钻完毕之后用钻机进行反复扫孔，确保孔径、孔深达到设计要求，并用高压风从孔底向孔口进行吹孔，以清除孔内的钻渣及杂物，防止安装钢管时堵孔。
4、管棚的加工及安装
（1）钻孔完毕后应立即安装钢管，以免因长时间放置造成坍孔、缩孔而导致钢管无法顺利安装。管棚安装主要采用钻机顶进，并辅以人工进行安装。
（2）管棚分钢管及钢花管，施工时先打设钢花管并注水泥浆液，然后打钢管，以便检查钢花管的注浆质量。
（3）管棚（钢管、钢花管）为直径为108mm、壁厚为6mm的无缝钢管。管棚管壁上钻孔，并呈梅花形布置其纵向、横向间距为15cm，尾部为不钻孔的止浆段110cm。钢花管在同一截面的接头数不得超过管数的50%。
（4）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（孔径不得小于127cm）、孔深符合要求，防止堵孔。管棚可采用顶进安装，逐节接长，用于接长管节的接头钢管用直径为114mm，壁厚为6mm的热轧无缝钢管通过外车丝扣及内车丝扣进行连接，外车丝扣长度为15cm，内车丝扣长度为30cm。因此要求加工精度必须达到要求，才能保证连接长度、密封等。
5、注浆
（1）管棚及钢筋笼（如需要）安装完成后进行注浆，浆液采用水灰比为1：1（重量比）的水泥浆液。注浆时先对钢花管进行单液注浆，注浆压力取0.5～2.0Pa，并根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验，注浆结束后采用M7.5水泥砂浆充填钢管。
（2）由于管棚间距较小，为避免注浆时发生串孔造成相邻钢花管孔堵塞，原则上成一孔就注浆，同时可以让浆液在松散的岩层中进行扩散填充，将破碎的岩层固结，有利于邻孔在钻孔时减少掉块，避免发生卡钻或掉钻、掉钎现象，有利于加快施工进度。
三、结束语
总之，在该工程施工中，由于隧道洞口施工非常困难，采用大管棚技术对洞口进行注浆支护，能有效保证洞口坡度的安全性。该洞口在采用了大管棚技术后，不仅提升了围岩的稳定性，形成了有效的支护体系，防止围岩的下沉、变形和坍塌，而且提升了围岩的支护能力。通过对施工技术要点的完善，提升了施工质量，保证了工程施工的安全进行，对于隧道洞口施工技术的改进，具有重要意义。
参考文献
[1]陈向利.公路隧道大管棚施工技术分析[J].中化民居，2014（4）.
