公路隧道洞口超前管棚施工技术

公路隧道洞口超前管棚施工技术
摘要：结合某隧道工程的实际情况，介绍了公路隧道洞口段的超前管棚施工技术及施工时的注意事项，为类似工程提供借鉴。

关键词：公路隧道；超前管棚；施工
中图分类号：u459.2文献标识码：a文章编号：
1．工程概况
某隧道出口地质情况属构造侵蚀深切河谷斜坡地貌区，两侧坡面冲沟发育，出口位于两坡面冲沟切割形成的凸坡地带，自然坡角约25-40°，坡面多为旱地，植被不发育。

隧道顶部存在松散堆积体，稳定性较差。

2．洞口处理
2.1地表处理及截水天沟
根据测量放线点用石灰画出边坡开挖轮廓线和截水天沟，以利截排水，及时施工截水天沟和排水沟，防止洞口上方积水。

刷坡前将洞口段开挖线以外10～15米范围的漏斗、洼地、危石等进行处理，防止地表水向下渗漏或陷穴等继续扩大影响隧道安全，确保边仰坡稳定。

洞口截水天沟为m7.5浆砌片石。

截水沟每10米设一道伸缩缝，缝用沥青麻筋填塞。

开挖时，应控制开挖量，尽量减少对周围环境的影响。

沟渠开挖后，基底应夯实整平，再进行砌体施工。

截水沟位置应根据实际情况设置在洞口仰坡和地面交接线5～10米以外，截水沟的形状应随地形适当调整。

2.2边、仰坡开挖
隧道洞口仰坡的坡率一般采用1:0.75。

隧道洞口有冲沟的地方，进洞前作好改沟工作，避免雨水和山洪对隧道构成威胁。

洞口土石方用挖掘机挖装，开挖方法采用自上而下分层分台阶进行，台阶高度2～3米，石方段采用微差松动爆破方案，严禁使用深孔大爆破，并随时检查边坡和仰坡，防止滑动、开裂等现象，保证边坡和仰坡的稳定和施工安全。

开挖完后，及时施作洞口路基段排水沟工程，使仰坡顶、边坡顶排水、截水设施与路堑排水系统相通。

2.3边仰坡刷坡与支护
边仰坡刷坡开挖时，要及时进行支护。

做好坡面喷砼防护层与原坡面衔接，防止坡面风化，引起水土流失、导致边仰坡防护受到损坏。

洞口边仰坡加固一般采用φ22砂浆锚杆（l=3.5m，间距
120cm*120cm，梅花状布置），挂φ6钢筋网（20cm*20cm），10cm厚c20喷射混凝土。

3．长管棚施工
3.1工艺流程图
超前大管棚施工工艺流程图
3.2套拱施工
隧道口处地质条件较差，为了保证长管棚的施工顺利进行，采用长2m、厚0.6m的套拱作为导向墙，套拱在明洞外轮廓线以外施作，套拱施工方法如下：
（1）套拱底模拱架
测量放线后，确定拱脚平面位置及标高，平整场地，基础处理。

套拱宽度为2.0m，套拱底模采用3榀i18支撑，工字钢根据套拱的弧线分段加工成型。

工字钢拱架纵向75cm间距布置，每榀工字钢拱架纵向用φ25钢筋连接，环向间距1m。

为确保套拱段的初期支护净空尺寸、防止因拱顶下沉及侧墙收敛而侵入净空，拱架尺寸在原设计拱架的基础上外放20cm。

（2）立模
套拱内模采用5cm的木板，端头模采用5cm厚木模。

内模用铁丝跟底模钢拱架拉牢。

（3）套拱内拱架及孔口管
套拱内拱架根据套拱拱架加工图分段加工，现场用机械配合人工拼装。

孔口管用φ25定位钢筋与工字钢固定。

孔口管纵向外插角1～3°（不包括线路纵坡），套拱2.0m内相对高差约为7.0cm。

（4）浇筑混凝土
套拱混凝土采用c25混凝土，用吊车吊斗吊送入模，振动棒人工捣固。

浇注混凝土时必须分层对称浇注，两侧浇注高差不得超过0.5m，顶模和侧模根据浇注速度，边浇注边安装加固。

套拱顶部1m 左右高度的混凝土从拱顶向下浇注。

（5）拆模、养护
套拱混凝土达到75%后方可拆除底模，混凝土养护不少于7天。

3.3管棚施工
当套拱达到设计强度后，进行长管棚施工。

（1）钻机就位
采用φ48钢管，间距0.5m搭设成工作平台，在工作平台上架设潜孔钻机，钻机立轴方向必须准确，钻进中常用测斜仪测量钻杆的斜度，校正调整至设计角度。

（2）钻孔
超前管棚钻孔采用2部管棚钻机实行钻孔作业，采用φ127mm孔口管引导和管棚钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力将按有工作管头的管棚沿引导孔钻进，接长棚管，直至孔底。

按设计将管棚钢管全部打好后，用钻头掏尽管内残渣，进行棚管补强。

钻孔开机时钻速宜低，钻进20cm后转为正常钻速，若遇软质围岩，改用低速钻进。

钻孔时根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进，当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如不能成孔时，可将钻头直接焊接在钢管前端钻进。

（3）管棚加工
管棚采用长40m、φ108mm的无缝钢管，每节长度为3m、6m分节制作，钢管上管壁四周错开钻间隔30cm的φ10的注浆孔。

（4）扫孔
用直径为108mm岩芯管进行扫孔，目的是清除孔内的岩碴和顺通孔道。

芯管长度不少于2.5m为宜，长度稍长为好。

如遇下管困难，则需连续扫孔几次，同时借助高压空气吹扫，直到将孔内清扫干净。

（5）安设管棚
为使钢管接头错开，加工钢管时将钢管进行钢节编号，把加工好的钢管节搭配好并做好记录。

钢管安装是在清好孔后开始，管棚以丝扣连接，丝扣长15cm，钢管接头应在隧道横断面错开，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。

棚管顶进采用大孔引导和机械人工辅助相结合的工艺，即先钻大干棚管直径的引导孔，利用挖机的推力和技术工人的指导低速顶进钢管，每根钢管分三节逐节装入。

钻孔完成后及时安设管棚钢管，避免出现塌孔，如果顶进时遇到故障，先要查清原因，必要时重新扫孔后再将钢管顶进。

钢管逐节顶入，及时将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实，在钢管外露端焊上法兰盘、止浆阀，并检查焊接强度和密实度，封好钢管与岩面接触的周围，使注浆时浆液不外漏。

（6）注浆
注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆试验，确定合理的注浆参数，据以施工；
根据隧道内围岩情况，注浆时取压力为0.5～1.0mpa，终压
2.0mpa，必要时可在孔口处设计止浆塞，止浆塞应能应能承受最大的注浆压力。

注浆过程中及时观察掌子面围岩情况，并根据吸浆量及压力上升情况，当两者之一达到设计规定时可结束注浆作业。

注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆：注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。

水泥浆液采用专用的浆液拌制机在现场拌制，拌制时对水泥及用水量进行称量控制。

当一盘浆液拌制好后即可将其引流至事先准备好的盛浆容器内，而浆液拌制机可继续拌制浆液，以满足注浆连续性的需要。

为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆（每次3～5根）。

注浆时遵循从下到上，从无水至有水的原则进行。

注浆结束后应及时清除管内浮浆，并用m30水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。

4．隧道开挖
待围岩及管棚内浆体硬化固结后（根据压浆材料试验确定），可先行开挖上断面，开挖按照短进尺、多循环、及时支护的原则施工，力求最大限度地限制土体松驰变形。

5．结束语
对于隧道洞口的软弱破碎围岩地段、浅埋地段采用长大管棚施工工艺，能提前发挥超前支护作用，增加了施工安全度，提高隧道的
长期稳定性，具有显著的经济效益和社会效益。

隧道在管棚支护下开挖，可减少地表下沉和防止围岩坍塌。

同时，管棚钻孔也可作为地质预探预报，为洞身开挖提供依据。