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摘要：隧道在公路工程中能够起到贯通与连接作用，在公路隧道工程的施工中通常会运用到大管棚支护技术，以保证隧道施工的安全性及确保隧道施工能够顺利进行。由于大管棚施工工艺较为复杂，所以在实际工作中应注意根据实际情况合理设计各类参数，并确保施工技术的有效性。本文以工程实例作为分析的基础，探讨了公路隧道工程的大管棚施工技术，包括设计参数与施工准备，钻孔及钢管安装施工技术，管棚注浆施工技术。
关键词：大管棚；公路隧道；施工技术
公路工程在我国交通运输体系中发挥了非常重要的作用，为了加快交通运输业的发展，近年来在建的公路工程数量也变得越来越多[1]。隧道是公路当中的重要组成部分，公路隧道主要由洞门、衬砌及洞身组成，隧道的施工质量可对整个公路工程的安全运行与稳定运行造成影响，所以在建设隧道时应合理运用大管棚施工技术。本文结合工程实例对公路隧道大管棚施工的相关问题进行了分析，旨在提高公路施工质量。
一、工程概况
某公路工程经过地貌复杂且地段狭窄的山区，隧道工程总长度为459.3m，海拔1.82m，自然坡度为30°左右。隧道中存在IV级及V级围岩，围岩多为沟槽形式，且结构较为松散；部分基岩裸露，海线地层由下伏奥陶系灰岩层、亚粘土层及种植土层组成，地表的覆盖层则包括风化泥质灰岩层与弃渣土层。隧道拱顶与地表之间的距离为6m，隧道内部以单心圆拱形式为净断面，净宽为12m，净高为7.2m，圆拱半径为5.5m。隧道出口部位及进口部位设置有加强段，进口处的加强段为40m，出口处为15m。由于公路隧道洞口部位的岩体埋深较小，施工进洞存在一定的困难，为了提高洞口边坡的稳定性与提高隧道施工的安全性，本工程在施工中运用了大管棚施工技术，大管棚长度为50m，在施工中具体采用超前支护工艺。
二、公路隧道的大管棚施工技术分析
1.设计参数与施工准备
为了有效控制大管棚施工过程与施工质量，本工程采用的设计参数如下：使用直径为110mm的无缝钢管，管长50m，节长6.5m，壁厚6.0mm；鋼管间距为0.5m，外插角控制在1°～2°之间，钢管数量共为40根；在注浆时采用的施工材料为M20型水泥砂浆，将水灰比控制在1：1～1：1.5之间。施工准备如下：（1）在施工前先对隧道边仰坡进行加固处理，即利用直径为45mm的小导管进行注浆喷锚支护；处理好边仰坡后开始套拱施作，在隧道明洞的外轮廓线之外设置套拱，将钢拱架埋设于套拱当中，以便于将管棚钢管与钢拱架焊成整体。套拱开挖过程中禁止随意切坡，在大管棚施工阶段应确保套拱处于稳定状态，避免出现沉降或偏移现象，在特殊情况下可采用临时支撑措施。（2）对钢管进行加工，并同时将施工器材及机具等准备好。采用长度为20cm的丝扣将钢管接头连接好，错开钢管接头，错开距离应>1m。此外，应按照设计要求将止桨板焊接于钢管尾部，以便预防注浆的过程中出现浆液外流的情况。可采用厚度为2.0cm的钢板制作止桨板，同时在钢板中部钻直径为20mm的螺纹眼，从而方便注浆。
2.钻孔及钢管安装施工
为了保证钻孔施工与钢管安装施工的顺利进行，可以采用以下施工工艺：（1）钻孔施工。以低速低压开钻，当钻孔深度达到5m以上时可加速加压。钻进时确保钻机严格按照定位基线前进，同时对钻孔方向进行有效控制；当地质情况发生变化时，根据需要更换钻头[2]。钻进时发现岩土的阻力较大，因此在前段开孔时使用了直径为130mm的钻头，钻进后段时根据需要更换直径为100mm的钻头。为了确保顺利安装钢管，则应保证钻孔直径比钢管的直径大25mm～30mm，在钻进的过程中将钻孔径向的误差控制在15cm以下。此外，在钻进的过程中应合理采用导向措施，如扶正钻具及利用测斜仪进行检查等，如孔斜超出设计范围，应立即停止钻孔，并填充水泥浆，并重新开始钻孔。（2）钻孔完成后及时进行清孔，清孔时可采用直径为100mm的岩芯管扫孔，以便将孔内的岩碴清理出来，岩芯管的长度应>2.5m；在清孔过程中发现下管困难时，可利用高压空气对钻孔进行吹洗，确保钻孔内部处于整洁干净状态后才能安装钢管。（3）安装钢管时应注意以下问题：第一，在专用管床上对钢管丝扣进行加工，随后采用机械在岩土层中打入钢管，将钢管打入后及时检查是否牢固，以避免钢管滑出孔口。将钢管完全插入岩土层后，及时取出套管，随后采用水泥对孔壁与钢管口之间的空隙进行密封。接管过程中注意装好一节钢管后要重新进行对正，并对钢管的安装角度进行严格校正[3]。在联接钢管时采用人工法，由施工人员持链钳联接两节不同的钢管，将两节钢管联成一体后，采用凿岩机不断顶进钢管，在顶进的过程中注意控制好推进压力与冲击压力，同时保持凿岩机处于低速工作状态。此外，要确保隧道相同断面中钢管接头数<50%。安装好大管棚后，及时对围岩与钢管之间的紧密性进行检查，如发现存在松动部位，则将锚固剂灌入松动部位，以便有效封闭空隙，从而保证钢管稳定性。
3.管棚注浆施工
钻孔施工及钢管安装施工均完成后便可以开始注浆施工，在注浆施工中可以采用以下工艺技术。（1）安装好管棚后，及时将孔口阀旋上，检查好孔口阀的紧密性后可连接施工中需要使用的注浆管路。随后采用压水法对管路进行检查，确认管路没有出现漏水现象后再对围岩渗透性进行核实。配制浆液的过程中严格按照设计注浆参数，如注浆压力、配合比等，考虑到浆液扩散与岩石裂隙的具体情况，在现场配制的过程中可根据实际情况对对配合比进行适当调整。配制时不得随意更改加料速度与顺序，以免造成浆液结块。（2）注浆时先注稀浆后注浓浆，当注浆量达到一定的界限时逐渐减少灌注量；如出现跑浆、串浆现象，可采用隔孔灌压工艺加以解决。本工程在实际注浆的过程中运用了挤压式注浆泵，如发现围岩、套拱中漏出部分浆液，或注浆压力已经达到1.9MPa～2.0MPa，则停止注浆。（3）由于本工程的围岩结构具有多样性的特点，且围岩中存在大量粘土、孤石，因此在施工中无法确保浆液可以达到工程设计值的90%以上，同时发现各个钻孔的实际注浆量存在较大的差别，注浆量最小值为0.75t，用时0.5h，注浆量的最大值为4.2t，用时3.5h。为了改善注浆效果，则可以根据以下公式将单孔注浆扩散半径计算出来，如扩散半径<0.3，则进行补强处理[4]。
公式为：R=
在上述公式中R为浆液扩散半径，β为浆液损耗系数，ɑ为注浆系数，n为地层孔隙率，L为注浆段长度。注浆结束后还要按照设计要求检查注浆效果，如开挖检查中发现浆液渗透情况与固结要求不符，则及时实施布孔注浆。
三、结束语
综上所述，大管棚技术是公路隧道工程中的一种常见施工工艺，为了有效改善大管棚施工质量，则在建设公路隧道的过程中应综合考虑多方面的因素，以便为大管棚施工工作的开展提供有利条件。
参考文献：
[1]叶飞，霍三胜，常文伟.公路隧道穿越软弱破碎煤系地层及采空区施工安全控制技术[J].公路，2011（6）：199-204.
[2]程远，刘志彬，刘松玉，蔡国军，童立元.基于层次分析法的大跨浅埋公路隧道施工风险识别[J]. 岩土工程学报，2011（33）：191-195.
[3]雷坚强，丁彰芳.公路隧道施工监控量测与超前地质预报技术现状及思考[J].现代隧道技术，2013，50（6）：32-38.
[4]王朝进，李建友，王刚，林凤仙.无损检测技术在公路隧道施工质量检测与控制中的应用[J].云南大学学报（自然科学版），2012，34（S2）：281-286.
关键词：大管棚；公路隧道；施工技术
公路工程在我国交通运输体系中发挥了非常重要的作用，为了加快交通运输业的发展，近年来在建的公路工程数量也变得越来越多[1]。隧道是公路当中的重要组成部分，公路隧道主要由洞门、衬砌及洞身组成，隧道的施工质量可对整个公路工程的安全运行与稳定运行造成影响，所以在建设隧道时应合理运用大管棚施工技术。本文结合工程实例对公路隧道大管棚施工的相关问题进行了分析，旨在提高公路施工质量。
一、工程概况
某公路工程经过地貌复杂且地段狭窄的山区，隧道工程总长度为459.3m，海拔1.82m，自然坡度为30°左右。隧道中存在IV级及V级围岩，围岩多为沟槽形式，且结构较为松散；部分基岩裸露，海线地层由下伏奥陶系灰岩层、亚粘土层及种植土层组成，地表的覆盖层则包括风化泥质灰岩层与弃渣土层。隧道拱顶与地表之间的距离为6m，隧道内部以单心圆拱形式为净断面，净宽为12m，净高为7.2m，圆拱半径为5.5m。隧道出口部位及进口部位设置有加强段，进口处的加强段为40m，出口处为15m。由于公路隧道洞口部位的岩体埋深较小，施工进洞存在一定的困难，为了提高洞口边坡的稳定性与提高隧道施工的安全性，本工程在施工中运用了大管棚施工技术，大管棚长度为50m，在施工中具体采用超前支护工艺。
二、公路隧道的大管棚施工技术分析
1.设计参数与施工准备
为了有效控制大管棚施工过程与施工质量，本工程采用的设计参数如下：使用直径为110mm的无缝钢管，管长50m，节长6.5m，壁厚6.0mm；鋼管间距为0.5m，外插角控制在1°～2°之间，钢管数量共为40根；在注浆时采用的施工材料为M20型水泥砂浆，将水灰比控制在1：1～1：1.5之间。施工准备如下：（1）在施工前先对隧道边仰坡进行加固处理，即利用直径为45mm的小导管进行注浆喷锚支护；处理好边仰坡后开始套拱施作，在隧道明洞的外轮廓线之外设置套拱，将钢拱架埋设于套拱当中，以便于将管棚钢管与钢拱架焊成整体。套拱开挖过程中禁止随意切坡，在大管棚施工阶段应确保套拱处于稳定状态，避免出现沉降或偏移现象，在特殊情况下可采用临时支撑措施。（2）对钢管进行加工，并同时将施工器材及机具等准备好。采用长度为20cm的丝扣将钢管接头连接好，错开钢管接头，错开距离应>1m。此外，应按照设计要求将止桨板焊接于钢管尾部，以便预防注浆的过程中出现浆液外流的情况。可采用厚度为2.0cm的钢板制作止桨板，同时在钢板中部钻直径为20mm的螺纹眼，从而方便注浆。
2.钻孔及钢管安装施工
为了保证钻孔施工与钢管安装施工的顺利进行，可以采用以下施工工艺：（1）钻孔施工。以低速低压开钻，当钻孔深度达到5m以上时可加速加压。钻进时确保钻机严格按照定位基线前进，同时对钻孔方向进行有效控制；当地质情况发生变化时，根据需要更换钻头[2]。钻进时发现岩土的阻力较大，因此在前段开孔时使用了直径为130mm的钻头，钻进后段时根据需要更换直径为100mm的钻头。为了确保顺利安装钢管，则应保证钻孔直径比钢管的直径大25mm～30mm，在钻进的过程中将钻孔径向的误差控制在15cm以下。此外，在钻进的过程中应合理采用导向措施，如扶正钻具及利用测斜仪进行检查等，如孔斜超出设计范围，应立即停止钻孔，并填充水泥浆，并重新开始钻孔。（2）钻孔完成后及时进行清孔，清孔时可采用直径为100mm的岩芯管扫孔，以便将孔内的岩碴清理出来，岩芯管的长度应>2.5m；在清孔过程中发现下管困难时，可利用高压空气对钻孔进行吹洗，确保钻孔内部处于整洁干净状态后才能安装钢管。（3）安装钢管时应注意以下问题：第一，在专用管床上对钢管丝扣进行加工，随后采用机械在岩土层中打入钢管，将钢管打入后及时检查是否牢固，以避免钢管滑出孔口。将钢管完全插入岩土层后，及时取出套管，随后采用水泥对孔壁与钢管口之间的空隙进行密封。接管过程中注意装好一节钢管后要重新进行对正，并对钢管的安装角度进行严格校正[3]。在联接钢管时采用人工法，由施工人员持链钳联接两节不同的钢管，将两节钢管联成一体后，采用凿岩机不断顶进钢管，在顶进的过程中注意控制好推进压力与冲击压力，同时保持凿岩机处于低速工作状态。此外，要确保隧道相同断面中钢管接头数<50%。安装好大管棚后，及时对围岩与钢管之间的紧密性进行检查，如发现存在松动部位，则将锚固剂灌入松动部位，以便有效封闭空隙，从而保证钢管稳定性。
3.管棚注浆施工
钻孔施工及钢管安装施工均完成后便可以开始注浆施工，在注浆施工中可以采用以下工艺技术。（1）安装好管棚后，及时将孔口阀旋上，检查好孔口阀的紧密性后可连接施工中需要使用的注浆管路。随后采用压水法对管路进行检查，确认管路没有出现漏水现象后再对围岩渗透性进行核实。配制浆液的过程中严格按照设计注浆参数，如注浆压力、配合比等，考虑到浆液扩散与岩石裂隙的具体情况，在现场配制的过程中可根据实际情况对对配合比进行适当调整。配制时不得随意更改加料速度与顺序，以免造成浆液结块。（2）注浆时先注稀浆后注浓浆，当注浆量达到一定的界限时逐渐减少灌注量；如出现跑浆、串浆现象，可采用隔孔灌压工艺加以解决。本工程在实际注浆的过程中运用了挤压式注浆泵，如发现围岩、套拱中漏出部分浆液，或注浆压力已经达到1.9MPa～2.0MPa，则停止注浆。（3）由于本工程的围岩结构具有多样性的特点，且围岩中存在大量粘土、孤石，因此在施工中无法确保浆液可以达到工程设计值的90%以上，同时发现各个钻孔的实际注浆量存在较大的差别，注浆量最小值为0.75t，用时0.5h，注浆量的最大值为4.2t，用时3.5h。为了改善注浆效果，则可以根据以下公式将单孔注浆扩散半径计算出来，如扩散半径<0.3，则进行补强处理[4]。
公式为：R=
在上述公式中R为浆液扩散半径，β为浆液损耗系数，ɑ为注浆系数，n为地层孔隙率，L为注浆段长度。注浆结束后还要按照设计要求检查注浆效果，如开挖检查中发现浆液渗透情况与固结要求不符，则及时实施布孔注浆。
三、结束语
综上所述，大管棚技术是公路隧道工程中的一种常见施工工艺，为了有效改善大管棚施工质量，则在建设公路隧道的过程中应综合考虑多方面的因素，以便为大管棚施工工作的开展提供有利条件。
参考文献：
[1]叶飞，霍三胜，常文伟.公路隧道穿越软弱破碎煤系地层及采空区施工安全控制技术[J].公路，2011（6）：199-204.
[2]程远，刘志彬，刘松玉，蔡国军，童立元.基于层次分析法的大跨浅埋公路隧道施工风险识别[J]. 岩土工程学报，2011（33）：191-195.
[3]雷坚强，丁彰芳.公路隧道施工监控量测与超前地质预报技术现状及思考[J].现代隧道技术，2013，50（6）：32-38.
[4]王朝进，李建友，王刚，林凤仙.无损检测技术在公路隧道施工质量检测与控制中的应用[J].云南大学学报（自然科学版），2012，34（S2）：281-286.