他维斌 戴文彬 史志强 陈波 白潮辉 唐伟辉
中国建筑一局（集团）有限公司，广东深圳，518000
【摘要】隧道超前支护的方法有很多，其中超前管棚在软弱围岩隧道施工中能起到非常重要的作用。本文针对隧道出口段开挖过程中，岩体经扰动，裂隙水流失，在应力作用下，山体会产生形变而滑动。在遭遇山体滑动时情况下，采取管棚进行超前支护后，顺利通过软弱围岩地段，保证了施工安全及工期要求。
[关键词] 隧道；管棚；支护：施工
1.工程概况
本工程位深圳市罗湖“二线插花地”棚户区改造项目配套道路设计翔东路隧道位于布心片区东侧。隧道从布心山庄中区穿越绿映北侧山体，从布心山庄东区穿出，隧道大致呈直角型，隧道起讫里程为lglk0+375～lglk0+592，长216m，为短连拱隧道，进口端洞门采用端墙式，洞口设计标高60.941m，出口端洞门采用端墙式，洞口设计标高56.621m，坡度－2.0%，隧道最大埋深约44m，隧道为双向四车道城市主干路，设计时速为40Km/h，主洞净宽为2×10.85m，净高为5.0m，采用矿山暗挖法施工。
2.水文地质条件
所处地层从上至下为：素填土、粉质黏土、第蓟县系-青白口系混合花岗岩、碎裂岩广泛分布。整体地势北高南低，高差较大，地下水类型为基岩裂隙水。山岭段边坡上部地下水埋藏较深，主要地层为强风化岩，在强降雨等条件下，地表水渗入坡体后，地下水位上升，造成风化岩土体软化并降低其力学性质，并增加岩土体自重，对边坡的稳定产生不利影响。
隧道进口、出口段均存在偏压，岩体破碎，节理裂隙发育，小断层较多，稳定性较差，隧道开挖过程中，岩体经扰动，裂隙水流失，在应力作用下，山体会产生形变而滑动。场地周围还存在较多陡边坡及挡墙，目前处于基本稳定～稳定状态，但在地震作用下可能发生崩塌及滑坡，故应考虑地震时边坡可能会产生滑坡和崩塌。隧道进口边坡稳定性较差，其仰坡加固也是本工程需要着重考虑的工程重点。
1233. 管棚施工技术
123453.1 管棚设计参数
管棚钢管通过Φ133×4mm孔口管固定在C25混凝土套拱上，套拱长2m。管棚环向间距40cm。左侧采用单层管棚，长度30m，设38根，右侧采用双层管棚，长度40m，设92根。双层管棚的中心线间距为35cm。管棚钢管沿隧道周边1度外插角打入围岩。为增加管棚钢度和强度，在钢管内设置4根Φ22钢筋，间距30cm，用Φ42×3.5mm钢管连接。管棚内灌注水泥浆和水玻璃双液浆。注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆填充，以增加管棚钢度和强度。
3.2 施工工艺
1)施工平台填筑
翔东路隧道进口段边坡开挖由另外的施工单位施工，一级坡已开挖至接近隧道设计路面高程顶约1m的位置，即开挖坡脚面高程为61.4m。因此，进行管棚施工必须填筑施工平台。填筑材料为普通土，以满足管棚施工为原则，采用小型机械予以夯实。K0+403处（即洞口开挖边坡处），填筑至隧道起拱线上约1.5m，填筑高度为5m，左右两侧过套拱拱架边约1.0m，放坡坡率采用1：0.75。填筑长度至K0+380处，为23m。压实数量为1710.63m3，普通土压实系数采用1.16，借土数量为1984.33m3。平台填筑见下图：
.png)
2)搭设钻机平台
钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
3)钻孔
钻孔施工采用管棚钻机，利用套管跟进的方法钻进、长管安装一次完成。
钻机要求与已设定好的导向管方向一致，必须精确核定钻机位置。用全站仪在套拱上放出管棚轴线，采用挂线、钻杆导向相结合的方法调整对钻机位置进行调整，确保钻机杆轴线也孔口管轴线相吻合。钻孔时先施工编号奇数的管棚，再施工编号偶数的管棚。为了使潜孔钻的仰角与导向管的仰角保持一致，应对潜孔钻前后端通过水平仪测量调整前后端的高差，一切就绪后即开始钻孔。钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。
钻机开钻时，可低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
成孔后，先不要拔出钻杆，检查孔深根据钻杆长度进行检查。安装管棚前用对钻孔进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。
4)安装管棚
钢管节长3m、6m，入岩端加工成15cm锥头，钢管壁周围钻设直径12mm的花眼，花眼间距50cm，交错布置，钢管尾部焊10mm加强箍，以免注浆时发生漏浆现象。
钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm。为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3m钢管；编号为偶数的第一节钢管采用6m钢管，以后每节均采用6m长钢管。
管棚安装采用挖机配合人工顶入，每完成一个孔便顶进一根管棚。为保证钻孔质量，防止因钻孔对相邻孔产生影响，管棚施工中先施工编号奇数的管棚并注浆，再施工编号偶数的管棚。
.png)
5)注浆
采用注浆泵按“先下后上、先两侧后中间、由稀到浓”的原则进行注浆。
水泥浆液水灰比为1：1，注浆压力0.5～1Mpa，施工中根据现场情况，必要时可加大至2.0Mpa。注浆结束标准为注浆压力逐步升高，达到设计终压2.5～3Mpa并继续注浆10分钟以上。注浆时先注无水孔，后注有水孔。在无水地段可从拱脚起顺序注浆。注浆速度根据注浆孔出水量大小而定，一般从快到慢，停止注浆后拧紧止浆阀。止浆阀待水泥浆凝固后卸下，清洗后循环使用。
注浆过程中压力突然升高，可能发生堵管，应停机检查；注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝结，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间，才能避免产生注浆不饱满。
实际注浆量应大于理论计算的注浆量。为防止注浆时跑浆，在掌子面应喷射20cm厚混凝土，孔口管与钢管端部应用较粘的素水泥浆封堵严密，待其凝结硬化后方可开始注浆。注浆时应徐徐加压，达到压力后，表示已注满，注满后，浆液有时会从封口处均匀溢出，有时也会从周围的岩隙裂缝处溢出。注浆完毕后，应把注浆量与理论数值相比较，当注浆量小于理论数值时，说明管内未注满，此时应停止注浆查明原因后再进行压注。
注浆过程中只要满足以下三个条件之一，即可认为单孔注浆达到设计的要求并可结束注浆：①注浆压力逐步升高，达到设计终压(一般为2.0MPa)稳定10min；②注浆量不小于设计注浆量的80%；③进浆速度为开始进浆速度的1/4。
4.管棚施工质量控制
1)安设钻孔设备钻设管棚孔，左侧孔深不小于30m，右侧双层孔深不小于40m。
2)充分考虑到上抬量和上抬角度后，正确算出各钻孔孔口位置，利用测量仪器定出钻孔的位置和倾角。钢管环向间距40cm，仰角1～3度(不包括线路纵向)，方向与线路中线平行，倾角应严格控制，以防超挖或欠挖。
3)钢管应按设计位置施工，应先打奇数钢花管，立即注浆。注浆后再打偶数钢花管，通过偶数钢花管钻进时流出的液体及其颜色检查奇数孔的注浆质量，以保证孔口的孔向正确。每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求时，及时纠正。
4)钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。利用管棚钻机钻到设计深度，每钻入一节续接下一节钻杆。
5)在钻进时，若出现卡钻，坍孔时，应注浆后重钻，也可直接将管棚钢管钻入，开孔时应低速低压，待压孔后可加压到1.～1.5Mpa。
6)钢管施工误差径向不大于20cm，横向不大于5cm。
7)注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，利用注浆泵将浆液压入孔内，通过钢管壁注浆孔来加固地层。管棚注浆水灰比为1:1，注浆压力：初压为0.5～1.0Mpa，终压2.0Mpa，浆液扩散半径不小于0.5m，注浆采用分段注浆。注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密充填，增强导管的刚度和强度。
5.小结
采用管棚进行超前支护后，翔东路隧道在开挖过程中没有再遇到塌方现象发生。保证了合同约定的工期目标，同时也保证了开挖过程的安全及质量要求。所以，在翔东路隧道的特殊地段采用管棚进行超前支护的施工方案，是正确的选择，是完全切实可行的，在同类工程中具有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1] 刘建强 . 隧道大管棚施工技术 [J]. 山西建筑 ,2014(28).
[2] 芮元 . 隧道大管棚施工技术分析及展望 [J]. 中国科技信息 ,2013(07).