摘要：古浪隧道進口段圍巖穩定性差，地形坡度大，洞口覆蓋層薄，成洞因難，施工中采用大管棚進行超前加固處理。本文介紹了大管棚超前支護的原理、施工的工藝與質量控制3個方面。實踐證明：應用大管棚超前加固古浪隧道進口段是成功的，保證了施工安全，縮短了施工工期。
　　關鍵詞：管棚；超前支護；施工工藝；質量控制。
　　1引言
　　近年來，人們對環境保護意識的增強，提倡隧道洞口施工盡量減少對洞口圍巖結構的擾動和地表生態環境的破壞，采取超前支護進洞的技術得到越來越多的應用。當隧道跨度較大、洞口埋深較淺，洞口地質條件較差時，采用傳統的超前小導管或超前注漿錨桿加固方法就很難保證安全進洞。為了保證安全進洞，一種更有效的超前支護技術——大管棚超前支護被提出來[1~2]。
　　2工程簡介
　　古浪隧道左右線出口隧道中線位置間距為37.3米，凈間距為26.44米，出口端坡度為2.6/%。整條隧道處于曲線上，隧道線路處于半徑為1200米和1400米的平曲線上，以及半徑為40000米的豎曲線上。本標段洞口位置為濕陷性黃土，根據現場地質情況，洞身四周圍巖對洞身產生微偏壓，洞身所受壓力正面壓力比較大。
　　3管棚超前支護原理
　　隧道襯砌外緣一定范圍內環向按一定距離打入一排縱向鋼管。在插入鋼管后，在鋼管內進行有壓注漿，使漿液通過鋼管滲透、擴散到地層孔隙或裂隙中，改善圍巖物理力學性能，提高圍巖的自承能力，且漿液能充填鋼管與孔壁之間的空隙，增加鋼管的抗彎剛度。開挖后架設拱形鋼架支撐，形成牢固的棚狀支護結構，能有效控制地而下沉，保證地下結構物的順利施工[3]。
　　4管棚施工流程及操作要點
　　4.1施工工藝流程
　　管棚施工一般按施工準備、套拱施工、平臺搭設、鉆機定位、鉆進成孔、鉆孔測位、頂進管棚和注漿8個步驟完成(見圖1)。

             
　　4.2施工操作要點
　　4.2.1施工準備
　　按“先排水、再進洞，統籌安排，減少干擾”的原則，先進行洞口自然邊坡的整理和防護，在隧道施工前，加強排水和錨噴、三維植被網等防護。在坡頂設截水溝，排水溝，截水溝采用漿砌片石，平臺用漿砌片石封閉加固。漿砌片石施工采用人工擠漿法進行砌筑。在施工范圍的左右兩側由人工進行橫向刷順，漿砌塊料石護腳，坡面三維植被網防護。根據現場地形及洞口的實際情況，可采用鋼筋錨桿進行掛網噴射防護。仰坡平臺位置處應設置防落石護欄，以保證施工安全。
　　4.2.2套拱施工
　　混凝土套拱作為長管棚的導向墻，套拱在明洞外廓線以外施作，套拱內埋設4榀工字型鋼支撐，鋼支撐與管棚套管焊成整體。套管作為管棚的導向管，它安設的平面位置、傾角、外插角的準確度直接影響管棚的質量。用經緯儀以坐標法在工字鋼架上定出其平面位置；用水準儀、水平尺配合坡度板設定套管的傾角；用前后差距法設定孔口管的外插角。套管應牢固焊接在工字鋼上，防止澆筑混凝土時產生位移。套管混凝土澆筑完成后，應待混凝土強度達85%以上時才可開始長管棚的施工。
　　4.2.3平臺搭設
　　1.鉆機平臺可用枕木或鋼管腳手架搭設，搭設平臺應一次性搭好，鉆孔由兩臺鉆機由高孔位向低孔位對稱進行，可縮短移動鉆機與搭設平臺時間，便于鉆機定位[4]；
　　2.開挖工作坑施作混凝土墊層，確保平臺與混凝土墊層連接牢固平臺，以防止在施鉆時鉆機產生不均勻下沉、擺動、位移等影響鉆孔質量；
　　3.要充分考慮操作人員的活動空間。
　　4.2.4鉆機定位
　　鉆機要求與已設定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機位置。用經緯儀、掛線、鉆桿導向相結合的方法，反復調整，確保鉆機鉆桿軸線也與孔口管軸線相吻合。
　　4.2.5鉆進成孔
　　影響鉆孔精度的因素有：地質情況、鉆進工藝、機具設備等。針對不同的地質條件，采用不同的鉆進方法及相應的機具設備。對于硬質土層(含有姜礫石的)，因為密實度較高，先采用三翼合金鉆頭，開鉆時低壓、低速，防止鉆具偏離設計軸線，鉆進10m左右初步定位鉆孔方向后，將鉆頭直徑逐步換大，重新鉆進成孔，保證孔位精度。
　　對于一般圍巖，可采用三翼合金鉆頭鉆進，在滿足精度要求的前提下，一次成孔長度可確定為：采用全液壓坑道錨桿鉆機施鉆，當Φ≤108mm時，長度10m~25m為宜，當Φ>108mm時，長度以10m左右為宜。
　　4.2.6鉆孔測位
　　在鉆進過程中，需采用有效辦法發現和控制鉆孔的精度，主要測定鉆頭的標高、方位和傾角。可采用的工具為英國RD433HCTX-2管線探測儀，測點沿管向設置，每隔1.5~2.5m測設一次，發現偏斜超標應及時糾偏，主要措施是加重或減輕鉆具重量和使鉆速減緩。
　　4.2.7清孔驗孔
　　1.用地質巖芯鉆桿配合鉆頭進行反復掃孔，清除浮渣，確保孔徑、孔深符合要求，防止堵孔。
　　2.用高壓風從孔底向孔口清理鉆渣。
　　3.用全站儀、測斜儀等檢測孔深、傾角、外插角。
　　4.2.8頂進管棚
　　1.鋼管應在專用的管床上加工好絲扣，鋼管孔壁打孔，布孔以梅花型布置，孔徑以12mm、孔間距以20cm為優。管頭焊成圓錐形，便于入孔；
　　2.下管時，當孔壁不易坍塌時，采用直接撞擊法將導管撞擊至設計位置，當孔壁容易坍塌時，用導管與鉆頭同時鉆進的方法。注意相鄰管棚的接頭位置應錯開大于1m。
　　4.2.9壓力注漿
　　壓力注漿是管棚施工的關鍵環節之一，注漿效果的好壞，直接影響管棚施工質量。漿液采用水泥素漿，水灰比有1.5:1，1:1，0.8:1三個等級。注漿時由稀到濃逐級變換，即先注稀漿，然后逐步變濃至0.8:1，壓力控制在0.5MPa-1.0MPa。水泥漿充滿鋼管內，并通過管壁花孔，壓入周圍圍巖，從而起到加固周圍圍巖的作用[5]。
　　1.管棚管口封堵。注漿前，將管棚兩端焊鋼板密封，一端留壓漿孔，另一端設排氣孔；
　　2.管棚注漿。注漿的水泥漿液采用灰漿攪拌機攪拌，待拌和均勻后，經過濾網放入儲存桶內。再由注漿泵注入鋼管內，控制注漿量及注漿壓力，觀察注漿管及接口處有無漏漿泄壓現象。水泥漿從排氣孔流出后，封堵排氣孔，繼續加壓注入漿液，待漿液壓力達到設計值后，穩壓8min-15min，即可結束注漿。
　　5質量控制
　　1.鉆孔前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角，并對每個孔進行編號；
　　2.鉆孔仰角的確定應視鉆孔深度及鉆桿強度而定，一般控制在1°～1.5°，鉆機最大下沉量及左右偏移量為鋼管長度的1%左右，并控制在20cm～30cm；
　　3.嚴格控制鉆孔平面位置，管棚不得侵入隧道開挖線內，相鄰的鋼管不得相撞和立交；
　　4.在鉆孔過程中，每鉆進1m測量鉆孔斜度，發現誤差超限及時糾正，至終孔仍超限者應封孔，原位重鉆；
　　5.掌握好開鉆與正常鉆進的壓力和速度，防止斷桿；
　　6.在遇到松散的堆積層和破碎地質時，在鉆進中可以考慮增加套管護壁，確保鉆機順利鉆進和鋼管順利頂進；
　　7.注漿效果控制。注漿采用注漿壓力、注漿量進行雙控。
　　6結語
　　古浪隧道進口段采用18m長管棚超前支護，通過管間注漿，使拱頂形成預先加固的殼體，發揮“承載拱”的作用，承受拱上部的地面荷載和巖層重量，使得地面沉降分布均勻，有效地控制地面的最大沉降值。洞口仰坡變形處于穩定狀態，管棚超前支護措施為安全進洞發揮了作用[6、7]。
　　超前管棚支護實際上是新奧法施工中超前錨桿支護的發展。國內外工程實踐證明，超前管棚支護結構有足夠的可靠性，對于各種特殊、因難地段有較好的適用性。
　　參考文獻
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　　[2]張明聚，林毅等.廈門翔安隧道洞口段管棚設計與施工[J].北京工業大學學報,2007,33(10):1056-1059.
　　[3]常艄東.管棚法超前支護作用機理的研究[D].成都：西南交通大學,1999.
　　[4]鐵路隧道施工規范.TB10204-2002[S].
　　[5]鐵路隧道工程施工質量驗收標準.TB10417-2003J287-204[S]
　　[6]姚先成，潘樹杰.管棚支護技術在超淺埋隧道施工中的運用[J].施工技術,2004,33(10):43-44.
　　[7]林希鶴，盧清國等.超前管棚支護在隧道工程中的應用[J].鐵道建筑,2006,8:58-60.