摘要：隧道施工属于交通工程施工的重要内容，其经常会受到地下水以及地质环境等因素的影响。要想保证隧道施工安全质量，就需要根据工程的实际情况来采取支护措施。本文主要论述隧道掘进施工中大管棚超前支护的施工技术，对暗挖隧道施工有一定的参考价值。
关键词：大管棚；超前支护；隧道；施工
随着我国科学技术水平的不断提高，各种先进的施工技术不断涌出，其中就包括大管棚超前支护施工技术。大管棚超前支护主要应用于隧道的掘进施工中，能够保证隧道施工的安全质量。因此，需要加大对大管棚超前支护施工技术的研究，从而提高隧道工程的施工质量。
一、大管棚超前支护施工原理
管棚超前支护可以保证隧道初期施工以及开挖的安全，其能够在开挖面的前方围岩形成预支护。将钢插板以及钢管组成的棚架打入到开挖面之前，并且钢拱架需要沿着开挖轮廓线来安装。当浆液凝固之后，围岩与钢管会形成固结环，进而提高整个结构的刚度。这种情况下围岩就不会出现变形，对缓解早期围岩的压力也有一定的作用[1]。
二、大管棚超前支护施工工艺
1、套拱施工
开始施工之前，先对施工区域地下管线和地质情况进行详细探测，调查清楚地下管线位置和是否有障碍物，制定相应的安全措施，防止施作时破坏地下管线。如在含卵石或有障碍物地层中用夯管锤施作管棚时，在钢管夯入头安装切削头，防止钢管头变形影响管棚精度：根据不同地质情况，选择合适的钻头、回扩器、合适泥浆配置方案以及进行钻进曲线设计，保护好地下管线的安全。长管棚导向墙的套拱施工一般可以选择混凝土，这样可以在套拱内布置钢筋来进行支撑，并且钢筋也可连接管棚的孔口管。通过使用坐标法用经纬仪在工字钢架上标注平面位置。设置孔口管的外插角时需要参考前后的差距，根据坡度板以及水准尺来设置孔口管的倾角。为了防止施工过程中混凝土出现位移，需要将孔口管焊接固定于工字钢拱架上。
2、钻孔施工
钻孔施工之前，首先需要对钻机设备进行检查，保证其可以正常工作。钻孔过程中使用的钻头直径需要根据设计管棚规格来选型。根据设计要求，用测量工具准确定位水平定向钻机的位置、方向、角度，并且将钻机固定好，防止钻机在推力和扭矩的作用下出现倾斜和移动，影响管棚精度。同时考虑到钢管自身有挠度、地层的具体情况以及钻机在操作过程中产生的误差，在调整钻机时一般先放一个仰角，角度的大小主要是根据管棚的长度、钢管壁厚以及地层条件等因素来定，一般在1％ ～2％。
压力注浆施工中为了避免掌子面出现坍塌或者漏浆的情况，需要在掌子面上素喷混凝土来做止浆墙。钻孔施工过程中，刚开始都是低压低速工作，当孔深超过1m时，需要根据实际情况来改变钻机的风压以及速度。使用钻机的过程中需要保证扶正器、合金钻头以及动力器在同心圆内工作。导向孔是回扩、回拖管线的基础，导向孔的质量将直接影响到以后各道工序的施工。在钻进过程中，通过导向仪随时进行监控，尽量保证钻进轨迹与设计的钻进曲线重合。通常会使用测斜仪来检测钻孔的位置，以便及时了解钻孔的位置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将测斜仪感应方向对准水平位移方向导槽内，将测斜仪轻轻滑入管底，停置片刻使其稳定，测量管底至管口距离，并记录读数，以后每隔0.5m测读一次，直至管口，然后将测斜器旋转180°，再按上述方法进行测试，这样可以消除仪器本身的误差。当钻孔过程中出现偏差的情况，需要及时采取相应的处理措施，比如可以纠正钻头的角度等。
3、清孔验收
当钻孔施工完毕之后，需要反复进行扫孔，扫孔时需要使用地质岩心钻头和钻杆。扫孔的主要目的是将杂质清理干净，避免出现堵塞钻孔的情况，继而保证孔径和孔深可以达到相关标准的要求。对钻孔的倾角、外插角、孔深进行测量时需要使用经纬仪以及测斜仪。钻孔内的钻渣可以使用高压风快速清理，并且需要从孔底吹向孔口[2]。
4、管棚安装施工
超前管棚支护一般安装在隧道的洞口处或者隧道下穿构筑物、重要管线、既有线的区段。钢管的设置距离需要每50cm一个，并且使用15cm的丝扣连接钢管的接头处。两个钢管接头需要错开至少1m的距离，隧道纵向同一断面处的接头数量在一半以下。管棚的导向墙一半选择C25砼套，并且在套拱内部使用工字型钢，套拱也可以作为明洞的外轮廓线，并且使用电焊将管棚钢管以及工字钢焊接成整体。
管棚安装时，偶数号孔使用钢花管，奇数号孔使用无缝钢管，钢花管浆液的渗滤孔设置应该符合设计方案的要求。管棚施工需要严格按照施工方案进行，首先有孔钢花管进行施工，注浆完毕之后再进行无缝钢管工作，并且精确的控制好钻机立轴的方向，以便保证孔口孔向符合相关质量标准的要求。钻孔过程中要保证钻进的偏斜度，要时刻使用测斜仪来测量，如果发现其不符合要求进行及时调整。有孔管的浆液凝固之后，需要进行无孔管孔的施工，并且在钻孔过程中随时检查压浆的质量。
5、注浆施工
注浆过程中要选择符合要求的注浆泵，一般使用的是水泥浆液，并且严格控制好水泥和灰的比例。通常情况下，注浆之前都需要利用试验来确定注浆参数，以便可以进行顺利的注浆施工，注浆压力按照设计要求确定，根据需要可将其最大调至2.0MPa。注浆完毕之后及时清除管内的浆液，然后使用水泥砂浆紧密充填，增强管棚的强度以及刚度。注浆口管棚与导向管之间的空隙需要使用CS麻丝胶泥填补，还需要电焊将其封死。注浆施工的流程为水泥浆、水泥浆缓凝剂、注浆泵、高压水泥浆、压力表、混合器、管棚。
三、适用范围
由于传统的管棚施工方法存在铺管方向控制难，现有的管棚设备已无法满足长、大管棚的铺设要求。使用非开挖技术进行管棚施作，较好地解决了这些不足，既能铺设长、大管棚，又能很好的控制管棚的精度。但是不同的地质，使用的施工方法和施工设备各有不同。使用夯管锤施作管棚时，适用的管径范围较大，根据管径与长度匹配表以及地层条件，该方法施作管棚的长度一般在30m以内。同时，该方法对地层的适应性强，既适应于含水层，也适应于罗口石层。水平定向钻机直接顶进钢管法一般用130～175mm，长度小于30m的管棚施工，但是在非粘土层和砾石层中施工困难，一般适用粘土层。水平定向钻机回拖钢管法施工速度快，对地表干扰小，可控制铺管方向，施工精度高，可以开注浆孔等优点一般适用于108～500mm，长度小于70m的管棚施工。
水平定向钻机和夯管锤结合施工的方法适用于软土层，不适用于沙层和砾石层。在机器工作功率满足施工的情况下，一般适用于108～210mm、长度15～40m的管棚施工。但是该工艺对操作人员的技术要求较高，辅助施工时间较长，其施工速度较慢，不适用于工期较紧的工程。
结束语
隧道工程施工过程中，做好支护能够极大的保证隧道的安全质量，大管棚超前支护技术是目前比较常见的一种施工技术。大管棚超前支护施工过程包括套拱施工、钻孔施工、管棚安装施工、注浆施工等。施工过程中需要严格遵守设计方案以及相关规范标准的要求，以保证施工的顺利进行，进而促进我国交通工程事业的发展。
参考文献
[1] 刘献求.管棚法超前支护在板坡隧洞施工中的应用[J].低碳世界，2016（20）：75-76.
[2] 颜凡新，赵倩，韩伟.大管棚超前支护在覆盖层浅埋隧洞施工中的应用[J].云南水力发电，2016，32（4）：77-80.
[3] 王建博，张亮.长管棚预注浆超前支护技术在浅埋偏压大跨隧道洞口施工的实践探讨[J].科学家，2016，4（7）：121-121.
论文作者:张亮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/4
标签：钻孔论文; 钻机论文; 超前论文; 隧道论文; 钢管论文; 注浆论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;