淺談隧道超前長管棚支護施工技術

     1超前長管棚施工技術概述
　　隧道超前長管棚施工工藝即在隧道洞口的隧道拱頂前沿沿著隧道輪廓線外鉆設水平孔，然后進行注漿對圍巖進行固結，對隧道拱頂形成棚架保護環，以確保隧道施工開挖的安全順利進行。隧道超前長管棚施工技術的特點主要有以下幾方面：通過大管棚支護施工，可以在隧道內部形成圍繞隧洞輪廓的殼狀結構，形成梁拱效應，為前方圍巖以及后方圍巖提供支撐點;管棚支護施工中注漿漿液經過管壁孔壓進入隧道圍巖裂隙之中，因此能夠通過漿液的膠結以及固結作用，改善軟弱圍巖的物理力學性質，可以提高隧道巖體的承受能力。
　　2工程項目概況
　　以某隧道為例：隧道全長593m，隧道進口里程為DK23+602，隧線分界里程為DK23+602，出口里程為DK24+195，隧線分界里程為DK24+195。隧道為設計時速120km客貨共線雙線隧道，隧道內間距為4.0m-4.145m。隧道主要穿越地層為熔結凝灰巖：全風化，灰黃色、淺黃色、灰白色，呈土狀，地層厚約0.9-6.6m，對于巖土施工工程分級為V級地段，預支護措施設計為超前長管棚施工方案。
　　3管棚支護施工技術實施方案
　　3.1施工準備工作
　　（1）現場布置。施工現場的布置主要是對管棚支護施工區域的場地進行合理的布置，完成隧道進洞口邊、仰坡的開挖以及防護工程的施工，對隧道施工洞口的地質情況以及偏壓情況進行初步掌握，并完成地面的平整以及夯實施工。（2）施工組織準備工作。施工技術準備工作則是按照隧道施工圖紙和有關勘測資料，對交付使用的隧道軸線樁、平面控制三角網基點樁及高程控制的水準基樁等，進行詳細的測量檢測和核對，同時完成洞口水準點的引設，針對施工技術班組做好技術交底工作。
　　3.2導向墻施工
　　導向墻施工的主要目的是作為管棚支護施工的導向以及固定設施，在進行施工時首先應該通過測量放樣明確導向墻的具體位置。并在導向墻的拱腳外填筑漿砌片石等方式為導向墻施工提供堅實的基礎，一般需要控制套拱基礎設計要求基底地基承載力不小于0.3MPa。
　　3.3大管棚鉆孔施工
　　（1）鉆機配置與就位。對于大管棚支護施工，鉆機的扭矩、破碎孤石的能力以及沖擊力必須滿足工程施工要求。對于鉆機平臺，必須要確保著實地，連接要牢固、穩定，以免在鉆孔過程中出現不均勻沉降、擺動或者是位移等影響鉆孔質量的問題。（2）鉆孔施工作業。大管棚應該嚴格按照設計位置進行施工作業，鉆孔順序按照高孔位向低孔位進行，先施工有孔鋼管之后施工無孔鋼管，將無孔鋼管作為檢查管以檢查注漿質量。（3）鉆孔過程中的質量控制措施。在鉆孔施工作業前，應該先噴涂一層厚度在15cm左右的混凝土作為止漿墻，以免后期壓力注漿過程中出現漏漿或者是坍塌等問題。在鉆孔施工作業過程中，應該及時的檢查鉆機作業情況是否正常，當鉆孔至砂層或者是易塌孔位置時，應該采取泥漿護壁繼續鉆進，如果鉆進實在困難，可以采取跟管鉆進的方式作業。（4）清孔以及驗孔。采用巖芯鉆桿配合鉆頭來回進行掃孔，進而清除浮渣至孔底，然后采取高壓風的方式從孔底位置向孔口清理鉆渣，以免堵孔。清孔完成后應該對孔位偏差進行檢查，管棚鉆孔允許偏差控制范圍為：方向角1°、孔口距±50mm、孔深±50mm。（5）大管棚的鋼管安裝。長管棚棚管的頂進可以采取大孔引導以及棚管機鉆進結合施工的工藝方式，首先將錐尖鋼管頂人鉆孔之內，然后采用絲扣連接的方式逐根進行連接直到孔底。待管棚安裝施工結束之后，應該及時的封堵鋼管與孔壁之間的空隙，并連接好壓漿管。
　　3.4大管棚注漿施工
　　（1）巖面處理。在大管棚注漿施工作業前，首先應該向隧道開挖工作面、拱圈以及鉆孔孔口周圍的巖面噴射強度不低于C25的混凝土，以免注漿過程中出現巖面縫隙漏漿的問題。
　　（2）注漿材料的選擇。注漿材料應選擇固化收縮小、漿液與混凝土以及圍巖凝結力強、流動性好可灌性高的漿液作為注漿材料，要確保注漿后的固結體具有較好抗滲性能、穩定性能以及耐久性能，本項目中采用普通水泥一水玻璃雙液漿作為注漿材料。
　　（3）注漿施工階段的工藝控制。在注漿施工作業之前，應該提前進行水泵試泵以及注水試驗，拌合后準備注漿的漿液必須通過曬網過濾方可進入注漿機。在注漿施工過程中應該及時的根據注漿漿液的擴散情況、注漿量、注漿壓力等參數對注漿材料以及配比進行調整。對于單根鋼管的注漿量，可以按照以下公式進行計算：
　　（4）在完成注漿之后，可以通過敲擊鋼管的方式判斷漿液是否填充滿鋼管，如果響聲清脆表明未充分填充，可以采取補充砂漿填充處理，同時在隧道開挖施工過程中.應該及時的觀察巖壁面，要確保鋼管周圍20cm范圍巖隙基本充填密實。
　　4結語
　　超前長管棚支護對于地質條件較差、淺埋偏壓、塌方體以及斷裂破碎帶的隧道工程項目施工特別具有適用性而且由于不需要大型的施工機具設備，工藝技術成熟可靠，因此技術經濟性能非常好。在鐵路隧道管棚支護施工作業過程中，應該結合施工區域的地質條件以及作業規模，合理的制定管棚支護施工作業方案，同時強化施工過程中的動態監控測量，以控制地表下沉，避免圍巖坍塌問題的發生，確保隧道開挖作業的順利推進。