【摘 要】
【关键词】长管棚；施工工艺；参数确定；机具选择；质量控制；效果评价
1、工程概况 2、施工工艺
2.1管棚参数及要求
（1）钢筋布设在圆心角约112°的隧道拱部； （2）钢管环向间距为45cm；
（3）管心与衬砌设计外轮廓线间距为50cm； （4）钢管外倾角1°（不包括路线纵坡），与线路方向平行； （5）钢管施工误差：长度不小于20m；孔位偏差±5cm； （6）管棚采用φ89×5mm无缝钢管，节长3m、6m； （7）孔口管采用φ127×6mm无缝钢管，节长2m。
（8）隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头数至少需错开1.0m。
2.2机具选择
机具选择如表1所示。
主要机具设备表
表1 序号 1 2 3 设备名称 潜孔钻机 空压机 灰浆搅拌机 规格型号 KSZ100 20m3 JW180B 数量 4 2 2 序号 4 5 设备名称 规格型号 数量 1 2 双液注浆泵 BW-250/50 交流电焊机 BX-300 2.3施工工艺流程 施工工艺流程如图1所示。图1 管棚施工工艺流程图
边仰坡开挖支护
施作套拱 搭钻孔平台、安装钻机 水泥－水玻璃 浆液配合比选定 钻 孔 清孔、验孔 双液注浆泵 1
导管制作 安装管棚钢管 注 浆 检查分析结果
2.4施工方法
2.4.1洞口边仰坡开挖支护
（1）洞顶截水沟完成后进行明洞段开挖。
（2）边仰坡防护与明洞开挖同步进行：开挖后及时施作边仰坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射砼及时封闭坡面。
（3）对边、仰坡渗水及时排、引到坡面外，加强对坡面的防护。 2.4.2施作套拱
（1）砼套拱作为管棚的导向墙，在明洞外轮廓线以外施作，套拱纵向长1.5m，套拱内埋设3榀I18工字型钢支撑，钢支撑与管棚孔口管焊成整体。套拱及管棚的布设如图2所示。
2
45cm×27C25砼套拱φ127mm孔口管I18钢架隧道中心线明洞衬砌O1O2O2图2 套拱及管棚布设
（2）孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。钢拱架支立完毕，用经纬仪以作坐标法在钢拱架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管在钢拱架上焊接牢固，防止浇筑砼时产生偏移。
（3）套拱砼浇筑。
2.4.3搭钻孔平台安装钻机
（1）钻机平台用脚手架搭设，平台一次性搭好，钻孔由三台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机的时间，便于钻机定位。
（2）平台支撑连接牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
（3）钻机定位：精确核定钻机位置，使钻机与已设定好的孔口管方向平行。可用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴向与孔口管轴线相吻合。
2.4.4钻孔
（1）为了便于安装钢管，钻头直径采用φ100mm。
（2）钻机开钻时，可低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
（3）钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进现象及时判定成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。
（4）岩质较好的一次成孔；钻进时若遇到坍孔、卡钻现象，需补浆后再钻进。
（5）认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断，作为开挖洞身的地质预报，为洞身开挖提供指导依据。
2.4.5清孔验孔
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（1）用钻杆配合钻头（φ100mm）来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。
（2）用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
（3）用经纬仪、测斜仪等到检测孔深、倾角、外插角。 2.4.6安装管棚钢管
（1）钢管安装前先将钢管管壁四周钻φ8mm出浆孔，间距15×15cm，梅花形布置；管头焊成尖锥形，便于入孔。靠近孔口的3m钢管不打孔。
（2）棚管顶进采用大孔引导和挖掘机顶进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔（φ100mm），然后用挖掘机推力低速顶进钢管。
（3）相邻钢管的接头应前后错开，钢管接头采用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不小于15cm。同一横断面的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。
2.4.7注浆
（1）安装好钢管后即对孔内注浆，注浆采用BW-250/50双液注浆泵，浆液为水泥－水玻璃浆液。
（2）注浆参数：水泥浆与水玻璃的体积比为1：0.5；水泥浆水灰比1：1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4。
（3）注浆：采用BW-250/50注浆泵将水泥浆-水玻璃双液浆注入管棚钢管内，初压0.5～1.0Mpa，终压2Mpa，持压10min后停止注浆。注浆量一般为钻孔圆柱体的2.5倍。若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。
（4）注浆结束后及时清除管内浆液，并用C25细石混凝土充填，增强管棚的刚度和强度。
2.5劳动力组织
管棚施工工序多，工种杂、技术性强，要求技术工人具有较高的操作能力，又能处理管棚施工中的一般故障。一台钻机分三班作业,劳力组织为：技术人员1人、班长3人、修理工1人、电焊工1人、钻工15人、合计21人。
3、进度情况
钻机就位、加固：每个孔需要1小时； 钻进：每个孔（20m）需要8小时； 扫孔、顶管：每个孔需要2小时； 注浆：每个孔需要0.5小时。 4、质量控制
4.1钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。
4.2钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定,一般控制在1°～1.5°，钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右，并控制在15～20cm。
4.3严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。
4.4经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封堵，原位重钻。
4.5掌握好开钻与正常钻进的速度和压力，防止断杆。
4.6在遇到松散堆积层和破碎地质时，在钻进中可以考虑增加套管护壁，
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确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进。
5、施工质量与效果评定 5.1导向管外插角1°～1.5°，间距 45 cm，满足设计与规范要求，为保证管棚的制作、安装精度创造了条件。
5.2管棚钻孔过程中仅有一个孔打偏，与另一管棚相交，仅占管棚总数的1.8%。根据下管记录，因卡钻等原因渡济隧道出口56根管棚中仅有7根共计9m未顶进，仅占设计管棚总长度的1.6%。根据开挖所提示的情况，管棚制作、安装达到了预计效果，在开挖线外形面了稳固的护拱棚架作用。
5.3管棚注浆过程中有浆液从掌子面的裂隙中渗出，说明洞口段的围岩裂隙很发育，同时也表明水泥浆液已经扩散到围岩的裂隙中起到固结周边围岩的作用。管棚施工完成后在进行洞身开挖时开挖轮廓比较稳定，说明注浆达到了预期的效果，管棚与注浆固结岩体形成了良好的护拱棚架作用，使渡济隧道出口安全通过了洞口段。
6、结束语
6.1管棚施工完成后，仅用了13天时间即完成了洞口20mⅤ级围岩浅埋段的开挖施工，整个开挖过程安全顺利。进一步验证了对于隧道洞口软弱破碎围岩地段、浅埋地段采用管棚施工工艺，提前发挥支护作用，增加了施工安全度，提高了隧道的长期稳定性。
6.2在管棚支护下开挖，可减少地表下沉和净空收敛量，防止围岩坍塌，开挖30d后地表下沉最大变形量仅有21mm,洞内水平收敛累计变形量19mm。
6.3根据开挖揭示的情况，注浆固结体与管棚的共同护拱棚架作用是确保开挖顺利进行的重要因素，在管棚施工中必须重视注浆对岩层的改良作用。
6.4管棚钻孔可作为地质超前预报，地质资料可为洞身开挖提供依据。
参考文献：
1、岩溶隧道管棚支护工法。1993年（C960175） 2、公路隧道施工技术规范。1995年（JTJ042—94）
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