隧道管棚施工技术分析论文
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。本文针对田德铁路古留隧道出口段开挖过程中通过岩溶洼地时，在遭遇突泥突水及掌子面严重塌方情况下，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；施工
1工程简介
田东至德保铁路谷留隧道，中心里程为DK50+308，隧道全长1632m。其中DK49+500～DK49+968.94段位于线路曲线上，其余地段位于直线上。全隧Ⅱ级围岩965m，占59.1%，Ⅲ级围岩415m，占25.4%，Ⅳ级围岩200m，Ⅴ级围岩52m。Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面开挖，Ⅳ级围岩采用短台阶法开挖，Ⅴ级围岩段为充填溶洞地段，设计处理方案为根据施工具体情况，采用大管棚通过或其它施工方案。该隧道位于中低山峰丛洼地区，地势起伏较大，山峰间溶蚀洼地零星分布，地形陡峻隧道进出口处植被稀疏，基岩裸露。隧道最大埋深167m，洞顶及两侧溶蚀洼地发育，在洞顶及两侧可见溶芽、溶隙等。地下水的补给来源主要受大气降水，其径流条件受地形、岩溶发育程度与岩溶管道类型的控制，DK50+500～DK50+700强富水段，隧道穿越封闭地区，暴雨后对隧道危害极大。隧道洞身底部分布一条直径为3～5m的暗河，与线路在DK50+490位置呈40°的角度相交，暗河在线路位置走向为N60°E。暗河进口在巴屯，高程约为495m，出口在陇部，高程约为488m。暗河在线路处顶板厚度约为20m。隧道在施工过程中，出口段在开挖至DK50+795里程时，地质情况出现极破碎岩块夹充填性软质泥土，掌子面出现大塌方，无法正常掘进。根据业主设计、监理及施工单位现场办公给出的处理方案为：在该地段拱部采用φ89管棚进行超前支护，然后采用超短台阶开挖掘进，并结合型钢钢架加强初期支护。
2管棚施工技术
2.1管棚设计参数
对已开挖的DK50+795～DK50+810段回填至上半台阶作成大管棚工作台。管棚设计全长40.0m，按单循环长22.0m施作一个管棚，共设2个循环，里程分别为DK50+790～DK50+770、DK50+790～DK50+770，2循环间的搭接长度为4.0m。管棚采用I16工字钢钢架配合固定，钢架间距采用0.50m。管棚钢管采用φ89mm热轧无缝钢管，壁厚5mm，每节长度分别为3.0m、6.0m。管棚环向间距为50cm。外插角0°42′00″。为了加强超前支护效果，在管棚钢管加工过程中，钻出直径为15mm的注浆孔，注浆孔的距离为25cm，各孔间呈三角形布置，每一环钻2个孔，在钢管端部100cm之内不钻孔，该段作为注浆时的止浆段。在掌子面前端施作套拱，套拱采用钢筋混凝土结构，在混凝土的套拱内埋设4榀I16型工字钢架，工字钢架与φ89×5mm管棚孔口套管焊成整体。
2.2测量定位
（1）根据线路中心线控制点坐标，利用全站仪放出洞口里程中心桩并抄出桩顶标高。
（2）利用洞口里程中心桩，根据隧道设计图给出的轮廓线与中心线的关系，利用全站仪放出隧道左、右洞室洞口处的隧道轴线中心桩，并抄出桩顶标高。
（3）根据隧道轴线中心桩，利用全站仪及水平仪根据隧道设计尺寸，放出管棚轮廓线，然后根据设计间距逐个定出管棚中心位置。
（4）放样完毕后向监理工程师报验，批复才能后按定位桩施工；并在施工过程随时检查其中线水平偏位情况，发现问题及时调整。
2.3钻孔及安放管棚
（1）为了保证钢管顺利安放，钻孔孔径采用φ108mm。
（2）钻孔过程中，由于围岩破碎，易发生塌孔现象，因此，在钻孔前必须采用优质粘土造浆，并根据孔内地质情况，采用合适的泥浆浓度。
（3）遇特殊情况，钻孔泥浆也不足以保证钻孔顺利进行时，则采用管棚钢棚跟进的方法，也就是将φ108mm钻头焊接在φ89mm的.钢管上，用钢管作为钻杆，钻到设计深度后，不需将钻头及钢管拔出，而将其直接作为管棚使用。
（4）钻孔接近至设计深度后，提前报监理工程师现现场做好检验准备工作，一到设计深度后，立即进行清孔检验。
（5）孔位检验后，应即进行管棚钢管安放，其时间间隔尽量不超过20min，以保证孔内不塌方。
（6）为了保证钢管接长同一截面的接头不大于50%，所有孔的第一节钢管采用配管，从左至右，奇数孔首节钢管长采用1.5m，偶数孔首节钢管长采用3.0m。之后，各孔的钢管均采用相同的3.0m（或6.0m）管。
（7）钢管安放后，及时将施作止浆段。止浆段采用硬质橡胶圈箍套住长管棚，橡胶管箍外径与钻孔相同，随长管棚一起打进孔内。钢管橡胶圈加工见图1。
2.4注浆施工
（1）浆液采用水泥砂浆按1：2的比例配制。注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆试压。
（2）为了保证管棚钢管刚度，在注浆前，钢管内需放入钢筋骨架，骨架采用3根φ12mm的螺纹钢组成。
（3）注浆采用注浆压力及注浆量的双控制指标。当注浆压力达到3.0Mpa时，不管注入的浆量有多少，只需保持该压力3min，便可停止注浆。或者，单孔注浆量达到5.0m3时，即使注浆表压力没有达到3.0Mpa，也立即停止注浆。
（4）注浆过程应有监理工程师在场，每注完一孔，及时封堵管孔，并由现场监理确认注浆量及注浆情况。
（5）为了检验注浆效果，在注浆24h后，可采用超声波进行检测。对于有疑问的管孔注浆情况，可采用钻孔取芯的方法进行验证。
3结语
采用管棚进行超前支护后，古留隧道在开挖过程中没有再遇到塌方现象发生。在进行两环管棚共40m的管棚施工，加上开挖及支护的总时间，也没有超过两个月。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，在古留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]江中勇.高速公路隧道管棚施工技术[J].工程技术,2016(04).
[2]刘建强.隧道大管棚施工技术[J].山西建筑,2014(28).
[3]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).
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