公路隧道工程超前管棚支护施工技术研究

郝昱

山西路桥桥隧工程有限公司 山西朔州 036000

1 项目背景

此公路隧道工程项目采用的是双向四车道，起讫桩号是K65+390--K66+660，长度是850m，隧道洞口设计的是端墙式洞门。此公路隧道工程现场地质条件表现为白云岩与灰岩，围岩的级别分为是IV级与V级，具体如下：K65+390--K65+880段围岩级别主要是IV；K65+900--K66+500段围岩的级别主要是V。此地段堆积位于隧道出口处，长度是163m，宽度是105m，是由白云质灰岩与泥质白云岩等发声坍塌而形成的，块石的直径范围是0.6m至2.3m，其结构表面相对比较松软，下部结构表现密实，但施工阶段容易引发堆积体失稳，所以必须提前进行支撑，或是通过注浆等方式进行稳固处理。同时，隧道出口位置顶部处在陡崖之上，虽然总体状况比较稳定，但受到爆破施工等要素的影响可能会引发部分岩体崩塌，所以也要高度重视清除以及加固处理。

该隧道需要贯穿上体，隧道的进口与出口区域无公路，交通条件较为匮乏。而且山坡生长许多灌木，进口与出口位置都处于山坡之上。由于隧道工程现场地下水类型十分地复杂，因此必须重视强降雨天气排水问题。

2 超前管棚支护施工技术

2.1 管棚参数

选用热轧无缝钢管，具体规格是108mm×6mm；环向间隔距离是40cm；钻孔外插角是30°；超前小导管等长度是40m；钢筋笼选择长度为15cm的丝扣实现对口连接，同时钢管偏离误差＜20cm，顺着隧道纵向的同一横断面内部接头数量＜50%，相邻的钢管接头应保证错开10cm；选用的注浆材料是普通硅酸盐水泥（级别是P042.5），以及符合标准的自来水[1]；注浆初始压力范围是0.4MPa至0.5MPa；终止压力范围是0.6MPa至0.9MPa；持压时间为15min，然后立即停止注浆。

2.2 施工准备

正式施工前，公路隧道工程负责人应组织施工技术人员、管理人员等严格、仔细审核设计图纸，若是存在问题则必须及时报给负责人，并准确把握设计图纸意图。综合分析工程现场具体状况，尤其是地貌、地质等条件，然后合理地进行施工布置。结合工程现场勘察结果，并经过讨论与研究编制超前管棚支护技术方案，同时交由项目监理工程师审批。根据工程各项数据和设计材料等确定管棚支护施工量、工期以及需要的设备等，最后完成工程现场施工组织。

2.3 边坡与仰坡防护

此公路隧道工程超前管棚施工阶段，若是出现了边坡失稳现象，则必须对边坡实施防护处治，当边坡达到稳定后才可以继续进行超前管棚施工。首先，公路隧道边坡、仰坡开挖应严格控制大开大挖。当开挖施工至套拱拱顶标高后，需要预留套拱位置，同时进行套拱施工面开挖；其次，明洞边坡锚杆与喷射混凝土封闭坡面等需要及时进行施工，重视边坡渗水问题处治，采用有效措施把渗水排出坡面，并加大坡面防护力度；最后，根据设计标高整平处理套拱拱脚基底。若是拱脚基底土质表现比较软弱，则应对其承载力实施严格检测，一旦检测结果未能达到标准规定基本要求，则需要采用浆切片石加固处治措施，同时确保厚度≥50cm。

2.4 套拱施工

套拱施工具体流程如下：①洞口长管棚导向墙采用的是钢筋混凝土（级别是C25）套拱，选择初支的内轮廓线之外进行套拱制备，而套拱内I22b型钢拱架和管棚孔口管通过焊接方式成为一体，孔口管位置以钢筋方式进行连接[2]；②管棚导向管选择的是孔口管，由于孔口管平面位置与倾角等直接关系到管棚质量，所以导拱圆环内必须根据设计间隔距离要求进行管棚孔位合理布局，严格根据设计角度进行孔口导向管的预埋施工，一般导向管选择的是直径为127的钢管，管壁厚度是4mm，长度为

2.0m，同时对导向管角度进行严格、仔细复核[2]。

2.5 钻机定位

选择枕木构建钻机平台，且保证一次性建成。钻孔施工需要2台钻机按照高位向低孔位的顺序进行对称钻进，由此能够减少钻机移动次数，为钻机定位创造有利条件。钻机平台支撑必须稳定、安全，为了避免钻机施工阶段出现不均匀沉降以及位移等现象，需要将钻孔平台支撑于仰拱之上。钻机应保证与孔口管的方向相平行，且精准确定钻机具体位置。通过“全站仪”+“挂线”+“钻杆导向”组合形式，并进行反复调整，保证钻机的钻杆轴线和孔口管轴线一致[3]。将钻机移到钻孔位置，并对钻机高度进行科学调整，把钻具置入导向管之中，保证导向管、钻机转轴、钻杆处于同一直线，然后通过仪器对直线角度进行测量。

2.6 钻孔施工

为了实现钢管顺利安装，应选择直径是120mm的钻头，且严格按照从高至低的顺序进行钻孔。在钻孔施工阶段若是出现了塌孔、卡钻等现象，则应适当地补浆处理，然后接着进行钻孔施工。同时，在钻孔阶段应观察钻杆角度实际变化状况，确保钻机不会出现位移问题。

2.7 安装钢管

棚管顶进选择的是“大孔引导”+“棚管机钻机”组合施工工艺，也就是首先钻进＞棚管直径的引导孔（一般直径是120mm），紧接着通过钻机冲击力与推力实现钢管推进。此外，棚管安装过程中应及时、快速完成，实现钢管以稳定的状态送至孔底。

3 结语

公路隧道洞口位置一般多为软弱围岩地质，所以为了能够实现顺利施工，保证隧道施工质量及安全，就需要在开工前实施加固处理。而采用超前管棚支护技术可以有效处治软弱围岩问题，增强土体结构的稳定性与安全性，而且具备支撑功能。实践表明，公路隧道工程应用超前管棚支护施工技术不仅提高了施工效率与质量，也保证了公路隧道的安全。