摘要：最近几年，在中国高速公路建设水平日益提升、越来越多的人高度关注环境保护工作的双重作用之下，高速公路建设工程项目之中的隧道工程日益增多，各种不良地质条件浅坦偏压状况对隧道安全施工方面提出了相对更加严格化的要求，在该种时代环境之下，大管道棚超前支护技术得到了极为广泛的应用。对于大管棚超前支护来讲，其主要是沿着隧道开挖轮廓周线，然后通过专用化的设备钻设出与隧道轴线保持平行的钻孔，通常情况下均具有1°～3°的外插角，然后把各种直径的钢管插入其中，并向管道内部注射浆液，以此来固结周边的围岩，在特定范围之内构成棚架式的支护体系，从而实现保障整个隧道工程的安全性以及稳定性。基于此，本文在研究分析的过程之中，针对大管棚超前支护在隧道下穿高速公路中的应用展开了深入化、全面化的探析。

关键词：超前支护;隧道;高速公路;应用

1引言

随着高速公路工程日益增多、施工技术的蓬勃发展，公路等级也在日益提升，在对道路进行设计的过程之中，应用“裁弯直取”的形式具备诸多突出性优势，在该种时代环境之下，隧道工程数量也越来越多。对于一些隧道来讲，其所处地段的地质相对比较差，或者具备跨度大、埋深浅等特征，这些均会对施工工程造成严重的影响。通过对大量的工程实践进行分析可以发现，隧道施工过程中引入的大管棚技术可以切实消除上述问题。对于大管棚支护来讲，其是高速公路隧道施工过程中的一种应用形式，可以进一步提高隧道开挖施工过程中的底层承载力，对隧道开挖区域的为围岩变形情况、地表下沉情况等进行严格化控制，所以在高速公路项目之中得到了极为广泛化的应用，在提高隧道工程施工安全性、稳定以及压缩工程成本等诸多方面发挥着不可替代的重要作用。

2大管棚超前支护施工技术优点

第一，可以对围岩松动状况进行精准化控制，防止出现坍塌事故。利用大管棚支护施工技术，能够在隧道内部形成与隧洞轮廓高度相似的壳状结构，建成一个梁拱效应，为前方围岩、后方围岩提供一个非常重要的支撑点。

第二，强化围岩的承受能力。当开展管棚支护施工的过程之中，需要开展注浆施工作业 ，注浆浆液通过管壁孔直接压入到隧道围岩裂隙之中，所以可以利用浆液胶结与固结作用，对软围岩的物力学性质进行改善，强化隧道岩体的支撑能力，以便对周边围岩形成优良的加固性作用

第三，有效降低爆破工作对围岩所造成的剧烈冲击以及不良影响。对于那些应用新奥法来进行施工的隧道工程来讲，爆破作业时将会形成巨大的冲击波以及气体，并且该“能量”将会被管棚的密集环形槽所吸收，如此一来，爆破作业过程中所形成的能量将不会对围岩的安全稳定性造成不良影响。

第四，为后续隧道开挖工作提供充足的安全空间。对于大管棚支护技术来讲，其具备刚度大的特征，若发生坍塌事故，那么管棚将会形成一定的支撑以及缓冲作用，即便管棚被严重破坏，那么整体的破坏速度也会被降低，以此来保证整个隧道施工作业的安全稳定性。

3超前大管棚支护技术

3.1受力基本原理

大管棚支护主要是指在准备开挖的隧道、地下洞室等开挖轮廓周线，并间隔一定的间距，根据洞轴线钻设与之相平行性孔，加装惯性扭矩相对比较大的钢管，并向其中进行注浆，由此形成团结，对其形成一定的支护措施。基本受力原理可以归结为以下两个方面，具体为：其一，利用管棚注浆的形式，确保拱顶预先形成一个强度较高的保护环，其主要发挥“承载拱”的重要作用，其主要作用是承受拱上部的地面荷载、岩层重量等，确保内部围岩仅承受拱部围岩的形变压力，由此形成较为优良的开挖条件;其二，当超前管棚依据隧道开挖轮廓周边的过程之中，加固环的变形将会逐步缩小，而由此传递给隧道支护结构中的上部荷载也会随之而渐渐变小，并且利用环形固结层与管棚，把拱部围岩的形变盈利直接传递给支撑拱架。对于支撑拱架来讲，其形成相互连接的重要结构，并由此构成整体支护，可以确保掘进施工过程中的安全性，降低各类意外风险的发生概率。

3.2管棚施工

第一，大管棚支护施工准备工作。主要内容包含现场布设、技术交底、各类施工设备的准备等。当对施工现场进行布置的过程之中，通常是对管棚支护施工区域的场地进行科学化布置，并且还需要完成地面平整、夯实等施工，建设临时便道、配电房、搅拌站等。同时，还要对隧道进口周边进行施工，仰坡开挖 、做好防护工程施工作业，保证隧道洞顶截沟的开挖以及隧道洞口两侧的临时排水设施可以顺利施工。在机械以及材料准备方面，主要工作内容是组织挖掘机、装载机、潜水泵等进入到施工现场，对各类设备的应用情况进行调试，并严格管控混凝土配合比、注浆液配比等，开展各类测试分析工作，保证各材料以及设备的参数指标均满足要求。在开展施工技术准备工作的过程之中，施工准备工作主要是根据隧道施工图纸、勘测资料等进行分析设计，确定瓶面膜控制三角网基点、隧道轴线桩等，由此开展进行精准化测量以及核对工作，根据施工图纸开展技术交底工作。

第二，定向以及布孔。根据有关图纸中的要求，确保布孔误差在5cm之内。当对管棚进行定向的过程之中可以应用以下两种方式，其一是首先施做护拱，护拱一般做成长管棚导向墙，在开挖轮廓线与外部范围之内进行施做，通常情况下，环向间距通常在0.4m左右，护拱纵长达到了2m左右，其主要位置处于明暗交界外明洞位置。支底模，加装钢拱架，并结合孔口管的具体间距，对对孔口管位置进行焊接、固定，空口管作为管棚的一个导向管，其安设过程中的精准度将会对管棚质量造成直接影响。所以在进行安装的过程之中，应当通过水准仪配合坡度板来设定孔口管的具体角度，经检查无误之后，还需要浇筑护拱砼;其二是运用挂线定向模式，间距通常控制在10m左右，利用前后两点挂线明确管棚的具体方向，在定向维度之上，还需要对线路纵坡对外插角所造成的影响进行综合性考量。

第三，钻孔并加装钢管。在开展钻孔作业之前，需要先喷混凝土封闭学子面，避免出现漏浆的问题，然后对布孔进行测量，在孔位点上做出明显标记。同时，利用地质钻机进行钻孔处理，当开孔的过程之中，首先进行轻压，然后缓慢钻进，以此确保开孔质量。当钻孔的过程之中，通过测斜仪测量钻孔的具体方向，如果发现其超过设计要求，那么必须要对其进行及时纠正处理。当开展钻孔作业的过程之中，应当对整个过程中的原始数据进行详细化记录，及时判断孔口。当成孔之后，还应当应用专业化的设备进行反复扫孔，清除各类浮渣，并通过高压风从孔底向孔口进行清理，避免出现堵塞问题。当成孔检查合格之后，人工以及机械推送钢管进入孔内，为了避免出现塌孔的问题，每钻一个孔均需要进行理解注浆处理。通常情况下，当对第一根管进行设计的过程之中，主要是将其按照孔钢花管进行设计，当对第二根管进行设计的过程之中，主要是将其按照无孔钢管进行设计，不同钢管之间主要是利用钢丝扣进行连接，为了使各个接头错开，为各钢管进行编号，其中编号为奇数的首尾两节钢管一般运用3m钢管，而对于编号为偶数的钢管，一般运用6m钢管。当所有施工完成之后还需要对钢管进行固定，钢管与导向管之间通过底丝、锚固剂进行封堵处理。

4大管棚注浆施工

大管棚开始注浆施工之前，首先需要喷射强度在C25之上的混凝土，喷射为止一般为拱圈、钻孔孔口等，通过该种方式可以防止注浆过程中产生岩棉裂隙漏浆的严重性问题。

第一，选取科学化的注浆材料。在选取注浆材料的过程之中，一般选用固化收缩小，并且具备较强流动性、围岩凝结力较强的注浆材料，同时好必须要确保注浆处理之后的固结体具备突出的抗渗性能，以及优良的稳定性。另外，还应当保证注浆材料、水文地质条件具备较高的匹配性，目前普通水泥-水玻璃双液浆应用最为广泛，具备突出的应用性能。

第二，对注浆过程中的工艺进行精准化控制。在正式开始注浆施工作业之前，还必须要开展水泵试泵、注水试验等，当经过搅拌之后必须要通过晒网过滤处理，然后再讲其直接注入到注浆机之中。当开展注浆施工的过程中 还必须要结合施工情况，如注浆量、注浆压力等，对注浆材料的配比进行适当调整。

第三，要急事对注浆施工过程中的异常情况进行科学化处理。若注浆过程中产生一下小裂缝，那么首先要应用经过水泥浸泡的麻丝进行填充，并利用调整注浆材料配比的情况对跑浆问题进行妥善处理。当进行注浆的过程之中，若压力相对比较高，那么。应该注入水泥浆或者清水。若产生堵管问题，那么必须要打开空口泄压阀，然后再直接关闭孔口进浆阀，并先将其泄压，最后再停机。

5结束语

总而言之，当开展高速公路施工的过程之中，应该引入大管棚支护技术，可以利用注浆体、管棚共同构成受力体，实现对隧道的轮廓线形成梁拱支撑，防止产生软弱坍塌的问题，以此确保隧道开挖施工作业发货突出性作用，通常被应用在地质断层破碎带、软弱岩性岩层以及裂隙节理发育段的施工作业。需要特别注意的一点，当开展大管棚施工作业的过程之中，存在诸多不良影响因素，所以在具体施工的过程之中应当结合具体施工特点等开展施工组织设计工作，高度注重质量管控工作，进而为后续隧道开挖施工作业奠定优良的基础。

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作者简介：于春华（1982-4），性别：男，民族：汉，籍贯：江苏丰县，  学历：大学本科，单位：江苏省南京市浦口区园广路20号中铁十四局集团大盾构公司，研究方向：超前管棚支护在特级风险源下的应用和成效  单位所在地和邮编：江苏南京 211800