隧道大管棚施工技術(shù)規(guī)范與應(yīng)用一、引言隧道工程中，大管棚預(yù)支護(hù)技術(shù)作為控制淺埋、軟弱破碎圍巖變形的核心手段，其施工規(guī)范的嚴(yán)格執(zhí)行與技術(shù)應(yīng)用的合理性直接關(guān)系到隧道結(jié)構(gòu)安全與施工效率。本文立足現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合豐富工程實(shí)踐，系統(tǒng)闡述大管棚施工的技術(shù)規(guī)范要點(diǎn)，并分析其在不同地質(zhì)與工程場(chǎng)景中的應(yīng)用策略，為相關(guān)工程提供參考。二、大管棚施工技術(shù)規(guī)范要點(diǎn)（一）材料選擇與質(zhì)量要求大管棚管材通常選用熱軋無(wú)縫鋼管，管徑宜為89～159mm，壁厚根據(jù)設(shè)計(jì)荷載與地質(zhì)條件確定（一般為6～10mm）。管材需滿足《無(wú)縫鋼管》（GB/T8162）的力學(xué)性能要求，進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)逐根檢查外觀（無(wú)裂紋、銹蝕、變形），并按批次進(jìn)行材質(zhì)復(fù)檢（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等指標(biāo)需符合設(shè)計(jì)要求）。注漿材料的選擇需結(jié)合地質(zhì)條件：軟弱破碎圍巖（自穩(wěn)性差）：宜采用水泥-水玻璃雙液漿（凝結(jié)時(shí)間可控，強(qiáng)度增長(zhǎng)快），水灰比通常為0.8～1.2，水玻璃濃度35～40Be’，體積比1:1～1:0.5（需通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)化）。富水砂層/裂隙地層：可選用超細(xì)水泥漿（粒徑≤20μm）或化學(xué)漿液（如丙烯酸鹽），確保漿液滲透填充細(xì)微裂隙，注漿后結(jié)石體強(qiáng)度≥M10（或設(shè)計(jì)要求值）。（二）施工準(zhǔn)備工作1.地質(zhì)勘察與設(shè)計(jì)優(yōu)化施工前需通過(guò)超前地質(zhì)鉆探（孔深≥20m）或物探（TSP、地質(zhì)雷達(dá)）明確圍巖分級(jí)、富水情況及不良地質(zhì)體分布，據(jù)此調(diào)整管棚參數(shù)（管徑、間距、注漿材料）。2.測(cè)量放線與工作室開(kāi)挖精確測(cè)放孔位，孔口平面誤差≤5cm；管棚工作室（即套拱施工區(qū)域）需開(kāi)挖至設(shè)計(jì)里程，采用臨時(shí)支護(hù)（如噴射混凝土+鋼拱架）確保開(kāi)挖面穩(wěn)定，套拱內(nèi)預(yù)埋導(dǎo)向管（材質(zhì)同管棚，管徑大一級(jí)），導(dǎo)向管仰角（相對(duì)于隧道軸線）宜為1°～3°（防止管棚下垂）。3.設(shè)備選型與調(diào)試鉆機(jī)優(yōu)先選用管棚專用鉆機(jī)（如MGJ-50型），具備扭矩大、鉆孔精度高的特點(diǎn)；注漿泵選用大排量、可調(diào)節(jié)壓力的型號(hào)（如BW-250型，壓力范圍0～5MPa），注漿前需進(jìn)行管路耐壓試驗(yàn)（壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，持壓15min無(wú)泄漏）。（三）施工工藝規(guī)范1.鉆孔施工鉆孔前需安裝導(dǎo)向架（與套拱預(yù)埋導(dǎo)向管對(duì)齊），鉆機(jī)底座采用型鋼加固，確保鉆孔過(guò)程中無(wú)位移。鉆孔參數(shù)控制：孔位誤差：平面≤5cm，高程≤2cm；鉆孔角度：仰角1°～3°，偏斜率≤0.5%（孔深50m時(shí)，偏斜不超過(guò)25cm）；鉆進(jìn)工藝：遇軟弱破碎地層（如斷層、砂層），采用跟管鉆進(jìn)（套管直徑比鉆桿大一級(jí)，跟進(jìn)至穩(wěn)定地層后拔出套管）；鉆孔完成后，用高壓風(fēng)（壓力≥0.5MPa）清孔，確?？變?nèi)無(wú)沉渣。2.管棚安裝管節(jié)連接優(yōu)先采用絲扣連接（輔以焊接加固，焊縫高度≥6mm，長(zhǎng)度≥10cm，需滿焊），連接后管棚整體順直度偏差≤1‰。管棚前端加工成尖錐狀（便于入土），并按設(shè)計(jì)要求設(shè)置注漿孔（孔徑8～12mm，間距15～20cm，梅花形布置）；孔口段1～2m設(shè)止?jié){塞（采用橡膠圈或麻袋片+麻繩纏繞，防止注漿時(shí)漿液外溢）。管棚安裝采用鉆機(jī)頂進(jìn)或人工推送（短管棚），安裝過(guò)程中需用測(cè)斜儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管棚角度，發(fā)現(xiàn)偏斜立即調(diào)整（如回填水泥砂漿后重新鉆孔）。3.注漿施工注漿順序采用隔孔跳注（如1、3、5…孔先注，2、4、6…孔后注），防止串漿。注漿壓力與注漿量控制：注漿壓力：軟弱地層0.5～1.0MPa，裂隙發(fā)育地層1.0～2.0MPa（需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)調(diào)整）；注漿量：按“定量為主、壓力為輔”控制，當(dāng)注漿壓力穩(wěn)定≥設(shè)計(jì)壓力（如1.5MPa）且持壓10～15min，或注漿量達(dá)到計(jì)算值的80%以上時(shí)，可終止注漿；注漿后處理：及時(shí)封堵孔口（采用速凝水泥砂漿），避免漿液流失；注漿結(jié)束24h后，可進(jìn)行下一循環(huán)施工。（四）質(zhì)量控制要點(diǎn)1.過(guò)程監(jiān)測(cè)每循環(huán)抽檢10%的孔（且不少于3個(gè)），檢測(cè)孔深（偏差≤50cm）、角度（偏斜率≤0.5%）；注漿過(guò)程中監(jiān)測(cè)壓力、流量，繪制注漿曲線（壓力-時(shí)間、流量-時(shí)間），分析注漿效果。2.效果驗(yàn)證注漿完成后，采用鉆孔取芯（芯樣結(jié)石體填充率≥80%）或壓水試驗(yàn)（透水率≤0.1L/(min·m)）驗(yàn)證加固效果；若不滿足要求，需進(jìn)行二次補(bǔ)注。3.常見(jiàn)問(wèn)題處理鉆孔偏斜：加固鉆機(jī)基礎(chǔ)，采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿改良地層，或改用跟管鉆進(jìn)；注漿不飽滿：調(diào)整漿液配合比（如增加水玻璃濃度）、提高注漿壓力，或采用“間歇注漿”（間隔2～4h后二次注漿）；管棚變形：縮短開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺（≤1.5m），及時(shí)施作初期支護(hù)（鋼拱架+噴射混凝土），并在管棚下設(shè)置臨時(shí)支撐。三、大管棚技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景與工程實(shí)踐（一）典型地質(zhì)條件下的應(yīng)用1.淺埋偏壓隧道（埋深＜2倍洞徑）：需增大管棚環(huán)向剛度（如管徑159mm、間距30cm），并配合“管棚+抗滑樁”體系，抵抗偏壓力；2.富水砂層隧道：結(jié)合超前帷幕注漿，形成“管棚+注漿加固圈”，控制水土流失（注漿材料選用超細(xì)水泥漿，注漿壓力2.0～3.0MPa）；3.穿越建（構(gòu)）筑物隧道：管棚參數(shù)需精細(xì)化設(shè)計(jì)（如間距30～35cm、注漿材料采用低強(qiáng)度漿體），避免擾動(dòng)既有結(jié)構(gòu)。（二）工程案例分析案例：某城市地鐵區(qū)間隧道穿越建筑群工程概況：隧道覆土8m（洞徑6m），圍巖為Ⅳ級(jí)粉質(zhì)黏土夾砂層，上方有3層磚混建筑（基礎(chǔ)埋深2m）。管棚設(shè)計(jì)：φ108mm×6mm無(wú)縫鋼管，環(huán)向間距35cm，縱向搭接4m，注漿材料為水泥-水玻璃雙液漿（水灰比1:1，水玻璃濃度35Be’，體積比1:1）。施工難點(diǎn)與解決：鉆孔偏斜：采用“導(dǎo)向架+跟管鉆進(jìn)”工藝，鉆孔最大偏斜12cm（滿足規(guī)范要求）；沉降控制：注漿后通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)，加固圈完整性良好；隧道開(kāi)挖時(shí)采用“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)”（循環(huán)進(jìn)尺0.5m，初期支護(hù)及時(shí)封閉），地表沉降累計(jì)≤5mm，建筑物未出現(xiàn)裂縫。四、常見(jiàn)問(wèn)題與優(yōu)化建議（一）鉆孔偏斜原因：鉆機(jī)基礎(chǔ)不穩(wěn)、地層軟硬不均、導(dǎo)向架安裝偏差。解決：加固鉆機(jī)底座（混凝土墊塊+型鋼），鉆進(jìn)前對(duì)地層進(jìn)行超前小導(dǎo)管預(yù)注漿（注漿壓力0.5～1.0MPa），或改用跟管鉆進(jìn)（套管跟進(jìn)至穩(wěn)定地層）。（二）注漿壓力不足原因：注漿泵選型不當(dāng)、管路堵塞、漿液凝結(jié)過(guò)快。解決：選用大排量、高壓力注漿泵（如BW-320型，壓力≤6MPa），注漿前用清水沖洗管路，調(diào)整漿液配合比（延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，如增加緩凝劑）。（三）管棚變形原因：支護(hù)不及時(shí)、荷載過(guò)大（如偏壓、富水地層水壓）。解決：縮短開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺（≤1.0m），及時(shí)施作初期支護(hù)（鋼拱架間距≤0.5m，噴射混凝土厚度≥25cm），并在管棚下設(shè)置臨時(shí)鋼支撐（間距2～3m）。五、結(jié)語(yǔ)隧道大管棚施工技術(shù)的規(guī)范實(shí)施，是保障復(fù)雜地質(zhì)隧道安全高