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摘要：本文结合三尖岭隧道应用超前大管棚支护的工程实例，简要讨论了超前大管棚施工过程中易出现的施工质量问题及处理方法，为类似条件下的隧道大管棚施工提供参考。
关键词：超前大管棚 质量控制 处理方法
一、管棚的概念
管棚是在隧道开挖过程中用来预防隧道围岩变形甚至坍塌的一种超前防护形式，其主要原理是将钢管按照设计角度，沿着隧道的开挖轮廓斜插入围岩等级较差的部位，同时将注浆液压入钢管向四周岩体注浆。
二、背景材料
三尖岭隧道工程位于三尖岭村正南方向，是一座单洞双向行驶的双车道公路隧道，全长1170m，起讫桩号为K19+130-K20+300，隧道纵坡1. 93%，其中K19+786-K20+152为圆曲线，曲线半径R=1000m,其余部分位于直线上。三尖岭隧道出洞口围岩为V级浅埋段，采用套拱法进洞，在洞口衬砌轮廓线外立模浇筑厚0.6m、长2m的砼拱圈，在拱圈内立I20b工字钢拱架，采用管棚机钻孔并打进30米长的Φ108无缝钢管管棚并注浆。然后采用拱部环形留核心土开挖法开挖进洞。
三、大管棚施工工艺
1、套拱施工
三尖岭隧道的套拱作为超前大管棚的导向墙，套拱导向管环向间距40cm，护拱纵向长2m，位置在洞身与明洞交界处且位于明洞部分。首先支设底模，安装I20b型钢拱架，按导向管间距，将导向钢管进行固定，其作用是导向管棚位置、角度，保证其精确度。使用全站仪配合坡度板设定孔口管的角度，经检查无误后，方浇筑套拱混凝土。
2、搭设钻孔平台
套拱前钻孔平台使用钢管脚手架进行搭设，由于对钻孔精度的要求较高，故脚手架地基需处理到位，脚手架搭设需牢固，避免脚手架在钻孔过程中出现晃动及沉降，同时钻机钻头与导向管中心轴线应统一，并需要重复调整确认，保证钻孔精度。
3、钻孔
钻孔采用φ127mm的钻头，其目的是为后续安装管棚提供可操作环境。由于三尖岭隧道洞口段围岩的整体状况比较良好，故钻孔可一次成孔。如果在钻进过程中出现卡钻甚至坍孔的情况，需要用注浆液进行注浆，而后继续钻进。在钻孔过程中要时刻做好钻孔原始记录，为后续隧道开挖提供可靠围岩数据。
4、清孔
钻孔结束后，利用地质岩芯钻杆和钻机进行清孔，后利用空压机从钻孔孔底送风，将钻渣清除出孔，防止后续管棚钢管无法安装到位。
5、管棚钢管安装
管棚钢管利用丝扣连接，相邻钢管之间错开1m，丝扣长不小于15cm，注浆孔在钢管上呈梅花型布置。
6、注浆
注浆则采用FBY/50型注浆泵，浆液使用水泥-水玻璃浆液，水泥浆水灰比1:1，同时严格控制注浆压力。通常情况下，注浆量应为钻孔体积的1.5倍，如果超量仍未达到注浆压力，则应按照实际情况增加注浆液浓度。
四、管棚施工质量控制
在管棚施工过程中，经常会出现由于施工过程控制不严谨或者施工工艺与实地情况不相符等原因，导致管棚施工质量不符合设计及规范要求的现象出现。下面通过管棚施工过程中易出现的质量问题，分析并提出相应的施工质量控制措施。
（一）钻孔弯曲侵限
1、钻孔弯曲侵限原因分析
（1）钻孔在通过软、硬差别很大的岩层时，产生向较软岩层偏斜的趋势；
（2）钻机定位发生误差，外插角度没有满足设计要求；
（3）由于钻杆自重及旋转使钻杆轴线产生偏离。
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2、钻孔弯曲侵限控制措施
（1）在钻孔之前，应结合图纸设计及地勘资料，根据实地调查情况，调整钻机的各项钻孔参数，做到有的放矢。
（2）严格控制导向管的定位，同时应注意管棚钻机的定位。
（3）使用刚度、强度较高的钻杆进行施工以减少钻杆的弯曲。
（二）钢管连接不合理
钢管连接应遵循设计及规范要求，同一截面接头数量不应大于总接头数量的50%，同时相邻的两个接头应错开至少1m的距离。
（三）注浆不饱满
1、注浆不饱满原因分析
（1）在注浆施工过程中，注浆参数控制不严格，在没有达到注浆要求条件之前就终止了注浆程序；
（2）注浆液的配合比设计没有与现场实地情况相结合，导致注浆液的稠度过稠或过稀。
2、注浆控制措施
（1）在注浆之前对注浆工人进行严格的技术交底和岗前培训，明确注浆的终止条件，同时做好注浆的原始记录；
（2）注浆液的配合比的设计要根据现场的实地情况进行调整，从多角度多方面考虑配合比设计的各项参数。
（四）隔孔窜浆
1、隔孔窜浆原因分析
（1）钢管施工偏差使管端相近；
（2）注浆压力过大；
（3）地质条件较差，节理裂隙发育严重。
2、隔孔窜浆控制措施
（1）严格控制钻孔的水平角度，避免钢管管端接近；
（2）控制注浆压力；
（3）按照奇偶编号，隔孔注浆。
（五）进管困难
1、进管困难原因分析
（1）成孔不好，成孔不完整，不顺直;
（2）进管不及时，成孔时有塌陷。
2、进管困难措施
（1）加大钻头直径，避免因为钻孔质量不好导致进管困难;
（2）及时进管;
（3）借助大管棚钻机顶进钢管。
五、总结
三尖岭隧道施工管棚钻孔64个，管棚总进尺1922m，隧道洞口开挖安全顺利，大管棚的超前支护作用在防止隧道变形、坍塌中起到了十分重要的作用。通过良好的控制三尖岭隧道的管棚施工质量，得出了如下结论：
（1）超前大管棚的施工质量直接关系到隧道的施工质量和施工安全，所以隧道超前大管棚的钻孔、注浆以及钢管连接等工序都应作为管棚施工的重点工序进行控制，防止出现质量隐患。
（2）在大管棚实际施工过程中，水平钻孔由于地质情况及钻具原因难免出现弯曲，并且钻孔总是向隧道开挖断面内弯曲，因此可以提前适当预留一部分上抬量，从而防止钢管侵入开挖界限。
参考文献
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论文作者:孔垂章
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/6
标签：钻孔论文; 隧道论文; 注浆论文; 钢管论文; 超前论文; 大管论文; 围岩论文; 《防护工程》2017年第19期论文;