长管棚超前支护技术在路河山隧道中的应用

张亚杰

摘 要：钦州至崇左高速公路路河山隧道施工中，隧道局部地质情况复杂，开挖过程中易坍塌。文章主要阐述采用长管棚超前支护技术加固隧道周边围岩，使隧道开挖通过软弱岩层段时，避免开挖中山体发生坍塌，以期为类似工程提供借鉴。

关键词：隧道；围岩；长管棚超前支护；施工

中图分类号：U452.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）09-0070-02

钦州至崇左高速公路是广西高速公路网规划“6横7纵8支线”中“6横”之一，即合浦至那坡高速公路的重要组成部分。该项目主线全长129 km，总投资64.5亿元，囊括鸡排山、冉后山、路河山、四方山和雷帽山等5座隧道。本文就路河山隧道的长管棚超前支护技术展开讨论。

1 项目概况

路河山隧道位于广西壮族自治区南部防城港市上思县境内。进口处于公正乡信良村，出口处于那琴乡龙楼村，为一座上下行分离的四车道高速公路长隧道。隧道左线长2 026 m，右线长2 005 m。左右线纵坡为上坡，坡度为2.39%。

本隧道项目所处位置为低山地貌，地面高程介于190～420 m之间，高差约为272 m。隧道洞身段围岩主要是泥质粉砂岩和砂岩，在长期风化切割作用下，洞身穿越段山体较陡，地形切割较深，地表沟谷横向发育，沉积覆盖层沿山体普遍掩盖，山体上植被较为茂密，线路局部地段见基岩出露。针对本隧道Ⅴ级围岩浅埋段、偏压地层段，采用长管棚超前支护技术。

2 长管棚施工工艺和方法

2.1 长管棚超前支护法介绍

长管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术，是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于掌子面开挖的辅助措施的一种。其施工顺序为：首先沿隧道开挖外轮廓线钻水平孔，然后安装无缝粗钢管，最后进行注浆固结，从而使得隧道拱顶形成伞形的加固保护环，在该环的支撑下，循环进行掘进和支护。作为一种辅助隧道施工方法，通常适用于浅埋偏压段、塌方体地段以及地质条件较困难的隧道施工项目中。

2.2 长管棚超前支护施工工艺

路河山隧道偏压地层段、Ⅴ级围岩浅埋段采用长管棚超前支护技术，施工工艺，如图1所示。

2.3 长管棚超前支护施工方法

在路河山隧道长管棚超前支护施工过程中，从施工准备、导向墙施作、钻水平孔、分节安装Φ108钢花管、注浆等几道工序来介绍其施工要点。

2.3.1 施工准备

施工现场准备工作主要是合理布置管棚支护施工区域，同时平整及夯实地面，然后进行搅拌站、临时便道、配电房、空压机房等临时建筑设施的施工。施工技术准备工作则是按照隧道施工图纸和有关勘测资料，进行测量放样。

2.3.2 导向墙施作

导向墙（套拱）是在隧道洞口段施工时，采用管棚超前支护，固定或支撑管棚端部的拱形结构。为了后期安设钻机方便和保证钻孔方向准确，本项目采用C25混凝土套拱做长管棚导向墙。混凝土套拱长2.0 m，套拱内设有4榀18号工字钢，环向间距为0.6 m，工字钢与管棚孔口管焊成整体。长管棚无缝粗钢管直径选用108 mm，套拱内孔口管直径选用127 mm，用Φ25钢筋固定于钢拱架上。

2.3.3 钻水平孔

先搭设施工平台，再安装管棚钻机（型号为MGJ-50型）。要求钻机平台由中间至两边，由上而下，且依据设计孔位按顺序搭设完成。钻机平台的搭设要牢固，以利于钻机的安装和固定。为保证钻孔方向，套拱施工完毕，达到强度后才可开始进行钻孔施工。钻孔施工误差要求径向不大于20 cm，沿相邻钢管方向不大于10 cm。

2.3.4 分节安装Φ108钢花管

本项目长管棚采用长3 m、6 m，壁厚6 mm，Φ108 mm的热扎无缝粗钢管。钢管环向间距为50 cm，倾角为1 °，与线路中线平行。为确保管棚受力要求，使钢管接头错开，具体做法为：偶数编号的第一节钢管长6 m，奇数编号的第一节钢管长3 m，以后采用的钢管长度均为6 m。

钢管接长的具体过程为：

①钻机推进前一节钢管入孔；

②当孔外剩余30～40 cm时，开动钻机反转，使套管与钢管脱离，此时钻机退回原位；

③人工用管钳联接下一节钢管，注意与上一节钢管端部对齐。按设计将钢管全部顶入后，待注浆结束，清除管内残渣，进行管内充填。

2.3.5 注 浆

采用2TGZ-120型注浆泵分段注浆，钻一孔注一孔，注浆采用从孔口一次性注入。设计的注浆参数为：水灰比1：1，水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，根据需要掺速凝剂；注浆终压为2.0 MPa，初压为0.5～1.0 MPa。为使注浆饱和，注浆时及时排出孔内空气，于每根钢管中全长设置1根规格为Φ20 mm塑料排气管。待排气孔有浆液流出时终压注浆，直到设计注浆量或设计注浆压力（注浆压力达到设计终压并延时不少于5 min）时终止，然后关闭阀门。

注浆作业结束后，对所有的机具设备认真清洗干净，收好并撤出洞外，定期检查、保养，使其处于良好状态，以备下次使用。

3 结 语

长管棚超前支护技术通常适用于浅埋偏压段、塌方体地段以及地质条件较困难的隧道工程项目中。因其方法成熟可靠、工艺流程简单明确、施工过程无需大型施工机具设备等优点而倍受青睐。

在管棚支护施工作业过程中，应结合地质条件和作业规模制定合理的管棚支护施工作业方案。

在执行方案的过程中，应注意施工准备、导向墙施作、钻水平孔、分节安装Φ108钢花管、注浆等几道工艺流程的施工要点，还应加强施工动态监控量测，控制地表下沉，以避免开挖中山体发生坍塌，使隧道开挖工作顺利进行。路河山隧道采用管棚超前支护、固结灌浆，工艺简单，操作方便，安全性可靠，经济性合理，为其他类似工程提供施工借鉴。

参考文献：

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