超前大管棚

超前大管棚（精选九篇）

超前大管棚 篇1

关键词：大管棚,超前支护,效果评价

1、工程概况。

某设计为上下分离式4车道高速公路隧道, 左线全455 (明洞20) 米, 右线全长470 (25) 米, 按新奥法设计施工。隧道左、右洞进口属浅埋地段, 最薄覆盖层分别为2~20米, 3~18米, 地表冲沟发育, 左右洞暗洞洞口5米范围内为松散碎石土, 稳定性极差, 左洞浅埋地段50米, 右洞浅埋段70米, 岩性除进口段部分为松散碎石土外, 均为元古界强一弱风化片岩, 灰-灰黄色, 松散结构, 岩体破碎, 节、片理极发育, 围岩稳定性差。地下水为裂隙水, 接收大气降水, 沿裂隙渗入洞内, 施工中在雨季时洞内有明显滴水或线状流水。设计采用φ89mm大管棚对洞口段软弱围岩一次性超前支护, 沿隧道衬砌外缘一定距离打入一排纵向钢管, 向管内注浆以固结软弱围岩, 充填钢管与孔壁之间的空隙, 使管棚与围岩固结紧密, 以提高钢管的强度。开挖后架设拱形钢架支撑, 形成牢固的棚状支护结构。

2、施工工艺

2.1 施工顺序

2.1.1 明挖至暗洞里程桩号

2.1.2 按设计坡比开挖仰坡, 并完成边仰坡锚喷加固及洞顶的排水工作

2.1.3 按设计尺寸及位置埋设好导向管, 施工混凝土护拱, 打入管棚, 注浆。

2.2 管棚施工工艺流程 (见图1)

2.2.1完成明洞开挖及边仰坡的加固后, 在明暗洞交接处准确测量定出护拱3榀工字钢位置, 架立内外模板, 完成护拱混凝土的浇筑。在浇筑之前, 将导向管 (φ108mm) 按照外插5°的角度固定在工字钢上, 并做好密封工作, 防止混凝土进入导向管。

2.2.2 管棚参数

大管棚采用φ89mm热轧无缝钢管加工制成, 壁厚5mm, 节长4m、6m;管眼直径12mm, 间距15cm, 按梅花形交错布孔以加大浆液的渗透能力, 管头加工成锥形以便于送入。管棚布设在129°的隧道拱顶, 每根钢棚之间的横向间距为40cm, 钢管接头采用丝扣连接, 丝扣长15cm, 为确保接头质量, 连接好后, 用电焊将接头满焊。接头要求在隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%, 相邻钢管的接头至少需错开1m。为防止浆液倒流, 每根管棚尾部均焊有止浆板, 止浆板采用2cm厚钢板制作, 中间钻有φ20mm带有螺纹的孔, 以备注浆时用。钢管施工误差要求径向不大于20cm。钢花管示意图 (图2) 。

2.3 施作混凝土护拱

2.3.1混凝土护拱作为长管棚的导向墙, 护拱在明洞轮廓线以外, 紧贴掌子面施作, 护拱内埋设3榀工字钢支撑, 工字钢之间用钢筋连接成一个整体。

2.3.2孔口管作为管棚的导向管, 它安设的平面位置、倾角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置;用水准仪配合坡度板设定孔口管的倾角。孔口管牢固焊接在工字钢架上, 防止浇筑混凝土时产生位移。

2.3.3 架立混凝土内外模完后浇筑护拱。

2.4 搭钻孔平台安装钻机

2.4.1钻机平台可用方木和钢管脚用架搭设, 平台应一次搭好, 采用一台钻机由高孔位向低孔位对称进行, 可缩短移动钻机与搭设平台时间, 便于钻机定位。

2.4.2平台支撑在预留的核心土上, 连接要牢固、稳定。防止在施工时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。

2.5.1 为便于安装钢管, 钻头采用φ100mm。2.4.3 钻机要求与已设定好的孔口管方向平行, 必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合, 反复调整, 确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

2.5.2 岩质较好的可以一次成孔, 钻进产生坍孔、卡钻现象时, 需补注浆后再钻进。

2.5.3为避免钻杆太长, 钻头因自重或遇到孤石钻进方向不易控制等现象, 开钻时上挑角度将其控制在外插角5°范围之内, 并随时用测斜仪量测角度和钻进方向;根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量, 并及时处理钻进过程中出现的事故。

2.5.4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、描述, 作为开挖洞身的地质超前预报, 指导洞身开挖。

2.6 清孔验孔

2.6.1 用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔, 清除浮渣至孔底, 确保孔径、孔深符合要求, 防止堵孔。

2.6.2 用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

2.6.3 用全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。

2.7 安装管棚钢管

2.7.1棚管顶进采用先钻于棚管直径的引导孔, 然后用人工配合挖掘机慢慢顶进。

2.7.2接长钢管应满足受力要求, 相邻钢管的接头应前后错开, 同一断面内的接头娄不大于50%, 相邻钢管接头至少错开1米。

2.8 注浆

2.8.1 注浆前先检查管路和机械状况, 确认正常后做压浆实验, 确定合理的游资参数, 据以施工。

2.8.2注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象, 如发生串浆现象, 应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口, 也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵, 直到不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如突然升高, 可能发生堵管, 应停机检查。

2.8.3注浆参数

水泥浆水灰比0.8:1, 采用GHB2挤压式注浆机将浆液注入管棚钢管内, 初压0.5Mpa~1.0Mpa, 终压2.0MPa, 持压5min后停止注浆。浆液扩散半径不小于0.5m, 若注浆量超限, 未达到压力要求时, 应调整浆液浓度纠结注浆, 直到符合注浆质量标准, 确保钻孔周围岩体与钢管周围间隙均匀为浆液填充, 方可终止注浆, 并及时封堵注浆口。

2.8.4注浆过程派专人负责填写《注浆记录》, 记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据, 观察压力表值, 监控连通装置, 避免因压力猛增而发生异常情况。

2.8.5注浆效果评定

在进行相邻钢管钻孔时观察孔内涌水颜色及涌水量, 水颜色如较澄清或带水泥渣块, 涌水量小, 则注浆效果好, 如涌水为水泥浆颜色或涌水量较大时, 就补注或重注。

3、效果评价

该段暗洞采用上下导坑法进行开挖后, 为保证施工安全及检查大管棚的实施效果, 对V级软弱围岩的净空收敛进行量测, 在右洞洞口20米埋设了2条收敛基线, 监测数据分析如表1所示。从量测情况看, 埋设初期2条曲线收敛增长较慢, 下导坑开时收敛变形急剧增长, 然后趋于稳定, 均满足设计要求。充分说明了大管棚预注浆超前支护对防止围岩恶化, 控制隧道变形作用是显著的。

结语

超前管棚首件监理总结 篇2

贵州省安江高速公路TJ1B合同段

（K6+453.4～K12+227）

大青山隧道进口左洞超前管棚施工

首件工程监理总结

武汉大同公路桥梁工程咨询监理有限责任公司 中交安江高速公路第1驻地监理工程师办公室

一、工程概况：

大青山隧道为小净距隧道，位于江口县闵孝镇境内，属长隧道。左线起讫桩号ZK8+475~ZK10+060，,长1585m,最大埋深约269m；右线起讫桩号YK8+488~YK10+138，长1650m,最大埋深约254m，大青山隧道超前管棚采用外径108mm，管距：环向间距40cm，倾角：外插角1°～3°为宜，注浆材料：M30水泥浆，设置范围：拱部120°～135°范围。

二、首件工程目的：

通过首件工程的技术经验，全面、客观的分析影响工程质量的各种因素，对各项工艺、技术和质量指标进行综合评价，从而得到更加科学、合理的施工工艺，为后续的批量生产建立质量控制目标和措施，避免技术、工艺等各种原因造成的各种隐患。

三、施工准备期监理控制：

1、进场设备经专监、高监审核，数量、性能满足施工要求，同意投入使用；

2、进场材料于经专监、高监审核，均采用驻地试验室和二中心试验室试验合格、批准使用材料，满足施工要求，同意进场使用；

3、对施工队人员进行安全技术交底，安全专监曹峰旁站监督进行交底，各项程序符合要求；

4、施工前隧道专监组织AJ1B合同段技术人员熟悉施工图纸，复核工程数量，并进行技术交底工作；

5、施工前测量专监对隧道施工控制点进行复核，确保测量工作准确无误。

四、施工过程监理控制：

1、管棚钻孔监理控制

在钻孔施工过程中要求AJ1B同段测量人员在开挖边标出钻孔位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故，根据设计图孔深、孔径施工，钻孔完成后用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔，用高压风从孔底向孔口清理钻渣，经旁站监理验收孔深、孔径、角度等合格后进行管棚体安装。

2、安装管棚钢管监理控制

钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径15mm注浆孔(靠孔口2.5m处的棚管不钻孔)，孔间距30cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。棚管顶进采用挖机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔(Φ120 mm)，然后用挖机在人工配合下顶进钢管，接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错，经隧道监理工程师检验，各项合格后方可进行下一步工序。

3、注浆监理控制

在注浆前现场监理要求AJ1B合同段实验人员对压浆材料进行检查，是否满足要求，注浆材料为M30水泥浆(添加5%的水玻璃），采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压2MPa，持压15min后停止注浆。注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5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，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。各项指标均符合要求后同意进行下一工序施工

五、安全监理：

1、AJ1B合同段对施工队人员进行安全技术交底，安全专业监理旁站监督，要求参加施工的领导干部、技术人员、管理人、操作工人，都必须熟悉安全生产的管理和操作规定，贯彻“安全第一”的思想与“预防为主”的方针；

2、操作人员上岗前，必须按规定穿戴并正确使用防护品，不戴安全帽、穿拖鞋、赤足者及酒后禁止进入施工现场；

3、特殊工种经安全专业监理现场检查已持证上岗；

4、安全专业监理及隧道专业监理在首件工程施工过程中不定期对施工安全进行监督检查，对严重违法施工安全规则，危及安全的工点，要求工地立即纠正。

六、隧道超前管棚施工监理工作总结：

该项工程为AJ1B合同段第一个隧道超前管棚施工，施工过程中严格按照各种技术规范、施工工艺及质量要求施工，隧道超前管棚检测符合要求。AJ1B合同段在施工过程中均能全面按照施工技术交底方案进行组织施工，各项工作能切实服从监理指导意见，使施工工作顺利、圆满完成，无质量及安全事故发生。首件工程施工得到了各方的肯定，但仍存在不足，在下一步隧道超前管棚施工过程中将加强监理控制，认真总结监理工作经验，进一步提高工程质量。

武汉大同公路桥梁工程咨询监理有限责任公司 中交安江高速公路第1驻地监理工程师办公室

隧道塌方松散体内大管棚施工 篇3

一、工程概况

宜万铁路鲁竹坝2#隧道为单线铁路隧道，DK208+610～+690段围岩为碳质页岩夹煤层，岩层厚度为20cm～30cm，岩体遇水软化，局部有渗水现象。

本段上台开挖完成，下台开挖到DK208+640处时，DK208+640～+670段上台发生坍塌。隧道两侧起拱线以上全部坍塌，拱顶塌腔最高达8m，塌方松散体厚度达6m长30m。为通过此松散体决定采用40m大管棚超前支护方案。

二、管棚施工方法选择

1.先钻孔再安装钢管的一般施工方法在松散体内易塌孔，成孔困难无法正常施工。

2.采用前进式注浆法施工，该施工工艺可行，但实际操作工序繁杂，施工时间太长；钻机在施工台架上移动频繁作业人员劳动强度太大；在松散体内注浆水泥用量较大且前进式分段注浆工艺要求高操作困难。

3.跟管作业法采用风动冲击钻配偏心钻头，偏心钻头在前部钻进钢管随钻头跟进。此法控制了塌孔，取消了钻进过程中的注浆，效率较高施工易操作。

结合以上三种方法的特点决定采用跟管法施工管棚。

三、施工工艺

3.1.工艺流程

封闭掌子面施做导向墙钻孔跟管作业 安放钢筋笼注浆

3.2.施工用材料和机械

1）钢管为外径108mm、壁厚6mm的高频淬火无缝钢管。钻孔前进方向一端车外丝，另一端车内丝，扣长度为20cm，拧紧方向与钻头旋转方向相同。钢管配长为主要为2m（不含丝扣长度），制作部分3m长钢管作为调节段。钢管周围钻φ10mm的钻孔，间距每环两个纵向20cm，交错布置；

2）φ108mm钢管靴；

3）钻机采用HGY-100型地质钻机，配螺旋式钻杆，90型风动冲击器，120型偏心钻头（钻头反转时钻头直径缩小，正转时偏心部分展开钻头直径变大）；

4）XB338-1滑动式测斜仪；

5）YSH-3型注浆机。

3.3.施工准备

3.3.1.封闭掌子面

在塌方口DK208+640向小里程后退1m于 DK208+639处，沿隧道支护轮廓线浇注C25混凝土挡墙厚度80cm，将初期支护支撑牢固并将掌子面封闭控制塌方范围扩大。

3.3.2.施做导向墙

将DK208+633～639段上台施做管棚范围扩挖80cm作为管棚工作室。工作室完成后施做导向墙，因管棚在松散体内穿过，为提高钻孔的方向控制精度导向墙长度确定为2m厚度为80cm，采用C30砼浇注。

在工作室范围内安装I18工字钢架间距0.5m，钢架底脚落在坚固的基岩上。每榀钢架底脚处打设8根4m长φ42mm锁脚锚管并注浆加固。将内径φ120mm的钢管按照管棚设计的间距和外插角焊接在钢架上。导向管的外插角度控制是影响管棚施做质量的重要因素，钢管距拱顶过高会减弱支护效果，过低可能出现侵入隧道净空施工时须割除造成管棚支护无效。结合塌方体松散的特性和管棚的长度，外插角取1.5度。

在钢架的外端和底部安装模板浇注混凝土，混凝土导向墙两侧的基础坐落在稳固的基岩上。

在工作室范围内搭设脚手架，作为管棚施工操作平台。脚手架应稳定，后部设置支撑保证钻机队岩体有足够的压力。

3.4.钻孔跟管作业

3.4.1.钻孔施工顺序以隧道中线为轴左右两侧对称施工，减少注浆过程中的干扰和防止出现注浆串孔现象发生。

3.4.2.将第一根钢管与管靴连接，在套管的丝扣段钻直径10mm的孔，环向3孔，纵向设置2环。管靴与套管的丝扣拧紧后，用电焊通过套管上的孔将套管和管靴焊接，防止套管和管靴脱离。

将第一根钢管用人工送入导向管内，然后再将钻头伸入套管内。钻头携带管靴和套管缓慢前进直至接触围岩。钻头与围岩接触后钻头正转，将偏心钻展开。然后接通高压风，采用低钻压和低钻速将钻头缓慢钻进围岩内。待第一根钢管随钻头进入围岩后撤出钻头，用测斜仪测量钢管的外插角，检查合格后再加快钻速钻进施工。

每钻进10~20cm应将钻头后退向孔内吹入高压风并加快钻杆转速，将孔内钻渣排出防止出现卡钻。钻进过程中仔细观察钻渣，根据钻渣判定前方围岩情况。钻渣较破碎，颗粒较小时可以采用高钻速并减少排渣次数。钻渣颗粒较大，有水或有粘土状物质时应减小钻速，并适当增加排渣次数，保证孔内排渣干净。每钻进10m长，或钻进过程中遇到孤石或不均匀地质后，应采用测斜仪对钢管进行检查，保证钻孔角度位置符合设计。如出现偏孔时应将钢管拔出重新钻进，多次扫孔保证孔位准确。钻进过程中详细记录地质情况，为下步开挖做好准备。

第一个孔全部采用2m长钢管，每根钢管进入岩体的剩余30cm时应停止钻进，将钻杆和钢管接长后继续钻进。钻杆连接处应采用销钉或点焊牢固，防止倒转时钻杆松脱。钢管安装前必须将表面清理干净尽量保证光滑，必要时涂抹润滑剂以减小顶管时的摩擦力。详细记录使用的钢管的长度和根数严格控制总长和不同长度钢管的使用顺序，保证相邻孔内钢管的接头不在同一个断面上。相邻钻孔第一根和最后一根钢管应采用3m长，其余采用2m长，使同一断面内的接头数量小于50%。

3.5.安装钢筋笼和注浆

钢管安装到位后用高压风对孔内反复吹洗，保证馆内干净。将提前制作好的钢筋笼安装如钢管内，钢筋笼端部做出锥形并用铁皮包裹，防止安装过程中出现卡阻，造成钢筋笼安装不到位。

钢筋笼安装完成后，将管口用钢板焊接封堵，并在钢板上开孔焊接φ25mm的钢管安装阀门。与注浆机连接牢固准备注浆。

因管棚范围内为塌方松散体，浆液容易扩散注浆量较大，为保证注浆质量控制成本减少注浆量，注浆采用水泥浆掺入速凝剂。

水泥浆水灰比为1:1.5，掺入速凝剂根据实验确定将凝结时间控制在1h左右。注浆施工时当压力开始上升时即停止注入水泥浆。改用水泥砂浆将钢管注满提高钢管的整体强度。注浆过程中如压力无上升迹象，注浆量较大时应采用间歇式注浆。每注浆半小时后即停止待浆液出现凝结现象时在重复注浆，以保证钢管周围注浆密实。注浆终压控制在0.3Mpa左右。

3.6.钻孔异常情况处理

1）孔内潮湿岩粉成泥状高压风无法排除造成卡钻时，向孔内通入高压水进行冲洗，加快排渣。

2）偏心钻头损坏掉落时，将钻头退出拆除冲击器，在钻杆端部安装钢筋制作的笼状打捞器伸入孔内将钻头取出。当打捞器无法取出钻头时应将钢管拔出，在钻杆端部安装一根直径与钻孔略小长度为1.0m左右的钢管伸入孔底将钻头取出。

3）管靴掉落事故：管靴掉落时先将钢管拔出，再用有扩装功能的公锥伸入管靴内，公锥扩张将管靴卡死再取出。管靴是跟做作业时受力的主要部件，因此必须采用优质钢材制作，并加强与套管的连接强度减少事故的发生。

结语：综上所述跟管法施做松散体内的管棚是比较适用的方法，其质量控制精度高，成孔顺利，施工总体速度较快。但施工过程中出现事故是处理较困难，经常需要拔管，对使用的工具材料质量和可靠度要求较高，操作人员技术水平要求较高。

参考文献：

[1]tlejgf—93—27岩溶隧道管棚支护工法北本：人民交通出版社，1993

[2]王毅才 隧道工程北京：人民交通出版社，2006.3

[3]中铁二局集团 隧道 （第二版）中国铁道出版社，1999

超前大管棚 篇4

1 技术原理分析

隧道大管棚超前支护技术,即把钢管顺着隧道开挖的外轮廊打入地层,通过布置在钢管上的注浆孔,把浆液材料注入地层中,确保软弱的破碎带能被有效加固,提升地层的稳定性,将隧道棚架预支护体系构造出来,对管棚上部的荷载予以承担,保证开挖施工安全。该技术的主要作用为以下几点。

1.1 梁拱作用优异

将前端嵌入地层中,尾端支撑在已安装的钢架上,环绕隧道拱部洞身形成壳状构造,能够很好地控制围岩的垮塌与松动。

1.2 加固效果好

沿钢管将浆液材料注入到隧道围岩裂隙当中,能够很好地固结松散的岩体,改善围岩物理力学性质,提升围岩的承载能力。

2 施工准备工作

2.1 预备施工技术环节

会审施工图纸,是该项施工技术的重要准备环节。组织施工技术人员,对关键施工工序及图纸的设计意图进行熟悉和掌握,完成大管棚超前支护施工组织设计。然后在设计施工图纸的基础上开展施工测量工作,特别是认真地复测平面控制三角网基点桩、高程控制的水准点和隧道轴线桩等工作,并且完成洞顶沉降观测点的布置工作。

2.2 现场预备工作

依据隧道作业施工的具体要求,提前规划施工作业场地,同时,做好洞顶上方危石清除工作及洞顶截水沟排水系统工作。此外,还需按照工程具体需求,做好施工现场试验准备及材料准备工作。

3 具体施工分析

3.1 套拱施工

套拱指在洞口位置进行施工过程中,对管棚端部进行支撑的拱形结构,是确保后续施工能有效完成的重要所在,所以,此项施工环节必须高度重视,具体可以按照以下步骤完成施工作业。

3.1.1 开挖套拱基础

主要用机械作业方法完成套拱基础开挖施工,开挖完成后,试验检测基底承载力,一般应大于等于0.3MPa。若地基承载力不符合设计或规范要求,一般用换填法进行处理,提升地基的承载力。套拱基础一般用环形开挖法进行,确保以后更加容易地设置套拱内模。套拱基础开挖施工完成后,需要尽快预埋埋筋及施工套拱基础模板。验收合格之后,才可以进行基础混凝土浇筑施工。

3.1.2 安装施工模板与导向管

通常采用二至三榀工字钢钢架支撑底模,用钢筋纵向焊接连接钢架,保证有相应的整体性。在搭设加固完成钢架以后,将钢筋固定模板放在工字钢上,当作底模模板。在安装施工完成底模之后,依据设计施工图纸,对导向管的位置进行测量,安装导向管。导向管长度通常为lm左右的钢管,外插角控制在1°～3°,用钢筋将导向管焊接固定在钢架上。此外,密实封住导向管管口,防止浇筑混凝土时堵塞。绑扎完套拱钢筋后,通过外箍筋对外模模板进行加固。

3.1.3 浇筑套拱混凝土

套拱一般采用C20～C30混凝土,为了保证套拱强度及刚度都满足相关规定,通常采用早强混凝土,保证尽快地形成混凝土早期强度。混凝土的浇筑施工应该连续进行,间断时间不得超过混凝土的初凝时间。在浇筑作业施工中,应及时振捣,不得过振或漏振,直到表面平整、出现薄层水泥浆、没有明显的气泡上升、混凝土面下沉现象为止。模板拆除后,一般按从左到右的顺序对导向管进行编号,奇数孔位为钢花管,偶数孔位为钢管,并喷涂在套拱混凝土上。

3.2 施工钻孔

3.2.1 钻机就位

在套拱施工完成后,利用脚手架搭设钻孔平台或预留的核心土作为平台。施工钻孔时,需按不断变化的孔位对钻孔作业平台的高度及时进行调整。钻机设备就位后,通过挂线、钻杆导向及全站仪测量结合的方式,保证能够在正确的位置放置钻机,孔口管线和钻机钻杆轴线保持一致,并且,在钻机平台之上固定钻机。

3.2.2 钻孔施工

钻孔施工通常从两边拱脚起按从下到上的顺序进行,并且确保钻孔之间有着一定的间隔。先钻奇数孔,再钻偶数孔。一个孔的钻进完成以后,马上利用管棚钻机将一根钢花管顶进去,并及时进行注浆,浆液充分凝固后,再钻设偶数孔。

在钻孔的时候,一旦发生卡钻、塌孔等情况,应即刻暂停,进行技术分析并补注浆液,再完成钻进施工。此外,在钻进时,需要实时定位,这就会应用到测斜仪,对成孔的质量进行监测。并根据孔口排出岩屑情况对隧道的地质情况进行描述和判断,记录归档,为后续施工提供基础资料。

3.2.3 清孔施工

钻孔施工完成后,需要利用钻机多次扫孔,进而有利于将钻孔内的浮渣彻底清除掉,重点是确保孔深和孔径等同施工质量要求能相符合。通过高压风将钻渣从孔底往孔口吹扫,保证孔内清洁。

3.3 安装大管棚钢管

3.3.1 安装施工管棚钢管

通常将热轧无缝钢管作为管棚钢管,其中4m和6m分节长度是应用最多的两种,钢管分普通钢管和钢花管两种,为了有利于注浆灌注,花管式钢管上按一定间距,梅花形沿钢管圆周布置注浆孔,此外,为能够轻松地将钢管送入孔内,通常将钢管端头制作成锥形。用人工与管棚钻机相结合的方式进行安装。钢管接长采用丝扣连接,需要保证相邻的钢管接头前后避开2m以上,且同一截面内的接头数量不超过钢管总数的50%。

3.3.2 注浆作业

管棚超前支护的施工质量同注浆的效果有着非常密切的联系。故一定要将注浆施工作为关键控制环节。通常按照水泥:水按照重量比1:1的比例进行配制,注浆压力控制在0.5～2.0MPa范围内。在将注浆管路连接好之后,应首先通过注浆泵完成压水试验,认真地检查管路的密闭性、工作性,然后开展现场注浆作业施工。

为了合理地掌控注浆时间及注浆量,在施工时,需按设计文件及地质参数率先计算出注浆量,从而保证注浆效果。当注浆压力在注浆中不断提升后,与设计终压保持一致,然后持续完成15min以上的注浆,同时,在设计量的95%以上控制注浆量,进而注浆施工才算真正完成。最后采用水泥砂浆填充钢管,以增强管棚整体刚度。注浆结束后,及时清洗管路及设备内的胶凝浆液。

4 结束语

在改善和提升松软破碎岩层物理力学性质方面,大管棚超前支护施工技术发挥着重要的作用,并且,其作业施工速度非常迅速,很少会应用一些大型的设备机具,所以,较为广泛地应用在隧道工程超前支护中。在具体的施工当中,需要相关的技术人员严格按照施工技术标准及设计文件的有关规定,完成现场的监督与管控,确保各个工序都能够非常科学、合理地衔接起来,进而保证有效地提升施工质量、开挖的安全系数与支护的稳定度。通过本文上述内容的分析与论述,进而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的帮助作用,为隧道工程能够安全、保质的施工提供基本的技术支撑。

摘要：社会经济的发展与技术的进步,为我国各项工程事业的发展带来了极大的推动作用。并且,在一些工程施工时,因为自然环境的限制,很多时候需要修建隧道,其中地质物理参数、地下水、断层、复杂的地质条件都会对隧道的施工带来一定影响。在具体的施工当中,必须要采取一些安全有效的措施,才可以确保隧道工程施工安全、顺利贯通。对此,文章对当前一种常用的措施——隧道大管棚超前支护措施的施工技术及实施要点进行了探究,从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的借鉴作用。

关键词：隧道大管棚,超前支护,关键技术,实施要点

参考文献

[1]曹虎.大管棚超前支护在隧道下穿高速公路中的应用[J].山西科技,2011(12):569-570.

超前大管棚 篇5

1 工艺特点

管棚是利用钢管作为纵向支撑、钢拱架作为横向环形支撑, 构成纵、横向整体刚度结构, 开挖前起到预支护的作用, 以保证施工过程中的安全。管棚刚度大, 能阻止和限制围岩变形, 并能提前承受早期围岩压力的一种超前支护形式。管棚采用潜孔钻机施作, 不仅速度快, 而且安全性好, 机械化程度高, 节省大量的人力。

2 适用范围

管棚适用于极破碎岩体、塌方体、岩堆地段、砂土质地层、强膨胀性地层、断层破碎带等围岩的隧道施工。

3 施工工艺

3.1 管棚布置

管棚沿隧道拱部开挖轮廓线外10 cm布置, 环向中心间距40 cm, 外插角约3°～5°, 在拱腰以上部位设置, 见图1。

3.2 管棚工艺流程

管棚工艺流程见图2。

3.3 操作要点

1) 定位套管:

首先在洞口段设1.5 m定向套管, 控制管棚角度及方向。套管内径大于管棚外径4 mm～5 mm。套管采用全站仪与精密水准仪放样、定位。

2) 钻孔:

管棚孔采用水平潜孔钻机, 由拱顶向两侧, 间隔跳孔顺序进行钻孔。钻孔顺序见图3。开孔时, 要低压、慢转, 便于控制方向, 然后逐渐提高钻速, 保持正常转速与压力。推进压力控制在4.0 MPa～6.0 MPa。随着地质的不断变化, 要相应调整钻进参数。钻进施工中, 用清水护壁, 每钻进1 m～2 m进行一次取芯。成孔后, 用水将孔内的悬浮物或泥浆、石碴等清洗干净。大管棚施工完成后, 呈伞形辐射状。

3) 管棚加工:

由于管棚长度大于单节钢管长度, 由几节组合而成, 管棚连接钢管分段采取错位搭接安装。同一截面搭接数量不大于50%, 错位长度不小于2 m。两节钢管之间采用丝扣法连接, 丝扣螺纹段长度不小于15 cm。丝扣深度控制在不大于1/2壁厚的范围。钢管上均匀布设注浆孔, 机械钻孔, 孔径为10 mm, 孔间距50 cm, 呈梅花形布置。钢管尾部2 m不钻孔, 作为止浆段。为提高钢管的刚度和强度, 钢管内增设由4根ϕ20 mm螺纹钢筋和固定短环组成的钢筋笼, 固定环采用外径42 mm、壁厚8 mm、长4 cm的短管环, 环向间距1 m。

4) 送管:

由钻机主动钻杆推动导管末端头, 将导管推进管孔内, 直至将全部管棚送到位。导管末端头安装旋转接头, 与导管、钻杆连接。

5) 管口封闭:

导管内安装一根注浆塑胶管, 塑胶管 (ϕ32 mm) 送至孔底, 管口安装止浆塞, 止浆塞留一ϕ20 mm排气孔。

导管塑胶管与注浆机注浆管由三通连接, 一通接注浆机注浆管, 一通接塑胶管, 一通为冲洗用 (冲洗口主要为防止水泥浆凝固, 造成堵管, 可以及时地将管道用水冲洗干净) 。

6) 注浆:

用M400注浆泵注浆, 采用孔底返浆工艺。

注浆浆液:采用水泥单液浆, 水灰比为:W∶C=0.5∶1, 每立方米水泥用量约1 100 kg。注浆压力控制在0.5 MPa～1 MPa (注意:当地下水较发育或浆液扩散范围较大时, 注浆浆液改为水泥—水玻璃双液浆。加快浆液凝结时间) 。浆液扩散半径范围为0.5 m～1.0 m。根据地质松散系数及裂隙率计算注浆量 (Q=πr2 Hηa, 其中, r为浆液扩散半径;H为管棚长度;η为岩体孔隙率, 根据地质孔隙试验结果确定;a为充填率系数, 一般取0.3) 。根据注浆量与注浆压力参数判定注浆效果, 确定注浆结束标准。当注浆量已达到规定注入量时即可结束注浆。

7) 注浆效果检查:可采用以下两种方法进行检查:

a.分析法:即分析注浆记录, 看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求;在注浆过程中, 漏浆、跑浆是否严重;以浆液注入量估算浆液扩散半径, 分析是否与设计相符。b.检查孔法:用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔, 取岩芯进行鉴定。

4 施工异常处理

1) 坍孔处理。若地层中含水量大, 或地质较差时, 经常发生坍孔现象, 采用以下两种方法进行处理:a.泥浆护壁法:对于地层中含水量不是特别大, 地质属于碎石土层时, 可采用泥浆护壁。b.套管护壁法:对于地层中含水量特别大, 地质属于碎石层或地下暗河的地段, 可采用套管护壁。

2) 串浆处理。在注浆时, 如发现注浆压力较小, 注浆量较大, 可能发生串浆现象。首先, 进行漏浆点寻找, 采取堵塞;其次, 采用间歇式注浆, 使浆液在裂隙中有相对停留时间, 以便凝胶;第三, 采用水泥—水玻璃双液浆, 加快浆液凝胶时间。

5 质量控制

1) 严格控制管棚的偏角与深度:偏角误差小于1°, 孔位偏差小于1 cm, 钻孔深度小于10 cm。2) 管棚注浆效果是本工法的重点, 通过注浆量及注浆压力确定浆液的填充率, 注浆量不小于设计要求的80%是控制注浆效果的关键。3) 通过浆液配比的选择确定浆液的凝结时间是注浆效果的另一关键。

6 安全措施

1) 制定详细的机械操作规程, 严格执行操作程序。

2) 编制详细的脚手架搭设方案, 要经过安全检算。

7 经济效益

同明挖法、地表注浆法、帷幕注浆法相比, 可以减少环境的污染, 同时降低施工成本。

8 工程实例

1) 彭 (水) 酉 (阳) 二级公路A标段下南城隧道进口洞55 m, 为Ⅴ级围岩, 隧道位于坡积碎石土层上, 含水量大, 埋深浅, 工程力学性质差, 围岩开挖后易坍塌, 成洞困难。采用超前大管棚注浆支护辅助施工, 隧道开挖过程中安全通过此段不良地段。

2) 重庆轻轨三号线一期工程新牌坊—郑家院子区间隧道, 暗洞洞口段地表为含水量较大的黏性土层, 埋深4 m～5 m。距重庆主干道新溉路回填土坡脚2 m～3 m, 如隧道发生塌坍现象, 将引起新溉路回填土滑坡, 中断交通。洞口段20 m采取超前大管棚注浆超前支护辅助施工。隧道开挖过程中, 经监控量测, 地表沉降均控制在允许范围内。

参考文献

[1]TB 10204-2002, 铁路隧道施工规范[S].

超前大管棚 篇6

1.1 场址及规模简要说明

深南路—红岭路人行地道位于深南中路与红岭路相交十字路口,西南角建有红岭大厦,西北角建有“邓小平画像”,东北角为大剧院下沉广场,东南角有金融中心。该路口深南中路宽50 m,红岭路宽40 m,人行地道设计为互通式,十字路四角方向均布有出入口。该路口属于深圳市中心区,是深圳市最繁忙的交通路口之一。施工期间,受外界因素干扰较大。

1.2 工程地质条件

深南路—红岭路人行地道工程施工地层由上向下依次为:1)人工填土层(Qml);2)第四系全新统海陆交互沉积层(Q${}_4^{\text{m}\text{l}}$);3)四系晚更新统冲积层(Q${}_3^{\text{a}\text{l}+\text{p}\text{l}}$);4)第四系中更新统残积层(Qel)。

2 施工方案的确定

由于此过街通道的地质条件较差,并且在地铁前期施工过程中已经对原地质造成了较大的扰动,地表下沉了至少50 cm。各种管线的变形均达到了临界状态,稍有不慎就可能导致管线破裂。为了增加施工的安全性及对工程负责的态度,依据2003年12月5日,由深圳市地铁有限公司主持的技术审查会审查意见,对A通道横断面图进行变更,由原设计小导管超前支护改为长管棚支护。长管棚采用外径108 mm(δ=8 mm),长19.5 m的管棚为超前支护,在A通道南北端洞口各施作一循环。

目前施工情况是只通过4号施工竖井进行横通道及主通道的施工,参照以前类似工程的施工经验,将原设计的A通道南北两端对向施工19.5 m长改为由A通道南侧单向施工36 m长管棚。

3 施工方法

3.1 管棚施工前对C通道的加固

由于C通道施工采用CRD法,断面分4个导洞开挖,中间加设临时竖向工字钢支撑并喷射混凝土,左右两侧洞室净宽为3.03 m,施工A通道超前大管棚时,需破除临时竖撑创造管棚工作室,为保证施工安全采取以下的加固措施:1)首先对抬高段(管棚工作室)拱顶进行注浆加固土体,垂直拱顶打设2 m长注浆管,间距2 m梅花形布设,注水泥—水玻璃浆液。2)破除临时竖撑的喷射混凝土,去除钢筋网但保留纵向连接筋。3)待管棚导向管安装完毕后,根据实际管棚钢管的孔位,拆除、托换、改移影响管棚施工的竖向工字钢支撑。

3.2 主要参数的设置

1)管棚:

采用ϕ108热轧无缝钢管,壁厚8 mm,节长采用2 m或3 m,环向间距35 cm,管中心距初期支护外缘线35 cm,倾角控制在1.6°。施工误差为水平方向L/600,垂直方向L/200(L为单向管棚打设长度)。钢管接头采用丝扣连接,丝扣长15 cm,管棚接头在同一断面内接头数量不大于50%,接头错开距离大于1.0 m。为保证打设管棚精度在洞口设定位向钢架,导向架采用格栅钢架制作,并设置ϕ121壁厚4 mm长1.5 m的导向管。由测量队精确布设孔位,钻进过程中用测斜仪控制钻进角度。定位导向钢架布置情况见定位导向钢架图,如图1所示。

2)注浆:

采用水泥浆。配合比为:水灰比2∶1～1∶1,注浆压力0.3 MPa。注浆施工前先通过注浆试验科学选定注浆参数。A通道施工流程见图2。

3.3 操作方法

1)测放孔位。根据设计要求精确测定孔的平面位置、倾角、外插角,对每个孔进行编号,并安设套管。套管安装后应补喷混凝土,封闭工作面。2)钻机就位。a.调节钻机至设计高度,并调整钻机主轴使其与设计角度一致。b.钻孔前,严格检查调整钻机主轴、钻杆、钢管方向一致,使每根钢管符合设计方向。c.钻机就位后检查钻孔外插角,应满足设计要求。检查仪器采用测斜仪,首先测量钻机主轴的外插角度数,其次应检查首根钢管前端的外插角度数,均不得小于设计外插角度数,应满足设计要求。3)循环浆液采用清水配制泥浆。4)钻进。a.管棚施工钻进工艺参数包括液压给进钻杆转速和循环液流量。地层松软时采用中压钻进、中速以及中量循环液。b.钻孔宜由高孔位向低孔位间隔进行。钻孔时应对准孔位,先使钻杆向前,钻头接触工作面,再使钻杆转动,不得晃动钻杆,钻进前首先给循环液。c.钻进过程中应经常检查钻进方向,根据钻机钻进的情况及时判断成孔质量,并及时处理钻进过程中出现的异常情况。d.加接每一根钻杆时均要用测斜仪测量钢管的外插角,如发生较大倾斜时,应立即采取有效措施进行弥补和纠正。5)安设钢管时若出现入管困难或出现塌孔现象无法入管时,应在原孔位重新钻孔并清孔。6)注浆。a.每完成1根～5根钢管后,应开始进行注浆施工,遇有渗水管线或有水地层应打完一根管后立即进行注浆。b.注浆压力0.2 MPa。c.在规定的压力下,注浆量小于0.1 L/min,稳压10 min后即可停止注浆。d.封口。管棚注浆完毕要及时封堵管口,封口可用胶泥或木楔。

4 施工要点

1)若钻进过程阻力较大,可退回1 m左右,多次反复,阻力减小后再继续钻进。

2)初钻用低压顶进,以保持方向,防止孔位偏斜。

3)当钻进过程易产生塌孔时,应以钢管代替钻杆,在钢管前端镶焊钻具直接钻进,并随钻随接钢管,直至达设计深度。

4)钻孔完毕应检查其位置、方向、深度、角度是否符合设计要求,并做好检查记录,符合要求后方可安装管棚。

5 大管棚地质钻探

对A通道超前管棚施工过程中,进行钻孔地质探测,全断面钻孔40个,单孔孔深38 m。根据施工中钻孔取土样本,A通道左右两侧地质情况如下:

1)A通道右侧1′号～8′号孔之间前16 m主要为白色砂层(粗砂),16 m以后主要为黄色砂层(细砂);8′号～10′号孔之间前10 m主要为黄色砂层(细砂),10 m以后主要为白色砂层(粗砂);10′号～15′号孔之间前12 m土质主要为黏性土,12 m后主要为黑色淤泥层;16′号～18′号孔之间前14 m土质主要为黏性土,14 m后主要为黑色淤泥层;19′号,20′号主要为黄白色砂层。

2)A通道左侧1号～8号孔之间前18 m主要为黄色砂层(细砂),18 m～26 m之间主要为黏性土,26 m后1号～6号孔之间主要为黏性土,6号～8号孔之间主要为黑色淤泥质土;8号～20号孔之间前15 m主要为黏性土,15 m～26 m之间主要为黄色砂层(细砂),26 m以后主要为黑色淤泥质土。

在施工过程中,发现涌水量较大,并且地质中有一段为砂层,要采取提前注浆措施,减小地下水对砂层的影响,在钻进过程中遇到黑色淤泥质土层时,钻孔阻力明显减小,说明此土质松软、稳定性较差,在施工过程中需要采取一定的安全措施。

6 结语

在大管棚施工过程中,首先,我们对A通道进行了地质勘测,对前方的复杂地质情况构成及变化有了较为详细的了解,这对我们下一步的施工具有重要的指导作用;其次,为我们单侧超长管棚施工积累了经验,为以后此类工程提供了借鉴的模式;最后,大管棚对地表的下沉起到了控制作用,减小了管线破裂的危险,增加了施工的安全性。

摘要：介绍了超前大管棚在深南路—红岭路人行地道工程A通道施工过程中施工工艺的流程操作、施工要点的控制和大管棚施工中对地质情况的探测等,同时积累超前大管棚施工经验,进而推广大管棚施工技术的应用。

隧道大管棚施工技术分析 篇7

1 大管棚技术概述

大管棚超前支护技术是指利用钢拱架沿开挖轮廓线, 采用较小的外插角, 向开挖的前方打入钢管或钢插板构成的棚架, 从而达到对开挖面前方围岩进行超前支护的目的。由于管棚的纵向支撑体系采用的是钢管或钢板, 环向支撑采用的又是钢拱架, 因此这种支护方式的整体刚度较大, 对围岩的变形限制能力也较强, 而且还能够起到提前承担围岩压力的作用。大管棚支护比较适合应用于围岩压力来得快, 对围岩变形、地表下沉都有严格要求的软弱破碎围岩隧道工程中。如果处理对象还存在破碎地层, 塌方体、岩堆以及偏压等情况, 应该同时采用灌浆的方法, 进行辅助处理。对于存在流塑状的岩体或岩溶、严重流泥、富水的地段, 则需要利用钢管进行注浆堵水, 同时来对围岩体系进行加固。与短管棚相比, 大管棚一次超前量较大, 可有效降低钢管安装的次数, 同时还可有效减少对开挖作业面的干扰, 比较适合应用于大中型机械进行开挖的大断面隧道结构中。

2 隧道大管棚施工

2.1 洞身施工

隧道施工首先需要进行测量放线, 可根据施工围岩的等级以及断面的规格等情况来进行测量放线, 为了避免影响后期施工的安全性, 必须做好测量工作。放线工作完成以后, 便可进行布孔、爆破以及开挖等施工作业。开挖期间应该控制好欠挖和超挖的数目, 如果遇到方石, 则可采用预裂爆破法来进行爆破。爆破工作的重点在于起爆的次序、钻孔的角度以及深度等。预裂爆破时, 最小抵抗线应该以围岩点作为依据, 自周边眼及周边眼间距中间选择出来, 同时对药量的适量性进行控制, 周边眼的药量应该严格控制在要求范围内, 将药量按照设计要求布置到炮眼当中。对于周边眼, 应该采用直径较小的低爆速炸药;在开挖初期支护时, 为了避免出现任何收缩或下沉等变化, 则需要密切注意每项重复性的施工, 是否能够严格控制流程按规范进行, 尤其是对于软弱围岩的施工。

2.2 边仰坡施工

施工时, 对边仰坡截水沟进行设置, 然后对边仰坡实施放线与开挖作业。从上到下开挖到要求高度。对小导管进行成孔操作, 要求成孔数目、长度以及注浆压力都必须符合设计要求, 在注浆结束后进行挂网, 然后喷射要求强度的混凝土, 混凝土喷射的厚度通常为15 cm, 施工完成后, 重复上述操作。

2.3 围岩施工

开挖时, 如果围岩条件较差, 应该采用弱爆破、短进尺以及强支护跟进的方式。单边开挖时, 采用马口支护跟进的方式。如果施工地质条件不佳, 为了避免围岩形变或坍塌, 则需要在开挖断面规格达标且出碴结束后, 进行混凝土的初喷作业, 初喷厚度可在10 cm~20 cm范围内。在混凝土初喷之前, 需要将围岩表面的杂物、松散石块等清除干净, 然后采用湿喷的方法进行喷射;喷射时为了减少回弹率, 应该适当提高混凝土的粘结度, 以小灰骨比例进行配比。

2.4 钻孔施工

钻孔前, 先对断面的中线及高程进行检查, 保证各开挖轮廓线完全符合设计要求。在开挖作面处, 设置受力拱架, 再将管棚的正确位置标出。孔口的位置与设计位置偏差不允许超过5 cm范围;根据布置好的孔位及钻孔的方向进行钻孔, 钻孔应采用由低向高、由两侧向中间的方式进行。钻孔刚开始时, 应该采用低压慢速的控制措施, 以保证钻孔的方向。在控制好方向后, 可使钻速逐步提高, 并保持正常压力。钻进过程中, 如果遇到大孤石, 则应采用高压、低速的方式进行。整个钻进过程都应该根据地质条件的不断变化, 来及时调整钻进参数;在钻进过程中, 采用清水进行护壁, 并定时将取芯管取出, 拿出岩芯;钻孔作业必须沿钻机位所定基线进行, 同时应该时刻注意钻孔的方向, 保证钻孔的精确度。如果存在影响钻进的岩土, 可采用前半段直径125 mm的钻头, 后半段直径为110 mm的钻头, 以方便将钢管顶入。另外, 如果钻进过程中遇到较为复杂的地层, 导致钻孔失败, 则应该采用预注浆加固钻入成孔法, 也可加长岩芯管跟管钻进。

2.5 套拱施工

套拱施工时, 管棚固定墙混凝土的强度必须得到保证, 在明洞轮廓线外进行施工操作, 操作时必须与掌子面紧密贴合在一起。将符合规定的型钢所制成的钢拱架, 埋入到套拱中来作为横架, 然后进行焊接, 使横架与管棚钢管形成一个体系。支撑使用钢管搭架。根据方向要求对孔口管与布筋进行安装, 对孔口管、布筋的角度及位置进行确定, 然后进行套拱混凝土施工。需要注意的是, 在管棚施工时, 应该先将钢花管开孔, 然后再利用套管机进行施打与注浆, 最后施打无孔钢管。钢管接对可采用丝扣连接。在连接的同时, 应该保证相邻钢管接头错开, 而且错开的距离不得小于1 m。对于隧道竖向同一横断面中的接头数, 则不应该超过总数的一半。

2.6 清孔

清孔就是为了将孔内的杂质及岩碴等清理干净, 以保证孔道能够通畅。取岩芯管进行扫孔, 芯管的长度应该控制在2.5 m之内, 直径则应该在107 cm左右。如果出现清孔受阻的问题, 可采用高压空气机进行吹洗, 直到孔内不存在任何杂质为止。

3 施工中需要注意的问题

3.1 钻孔漏风、卡钻问题

隧道施工过程中地质状况较为复杂, 在钻孔过程中, 很容易出现钻孔漏风或卡钻的问题。因此, 在钻孔时, 应该采用跳孔钻进、先单后双的钻进方法, 钻一个注一个, 从两边向拱顶依次进行。

3.2 管棚超前钢管位置的准确性问题

为了保证管棚超前钢管位置的准确性, 应该在导向墙施工时, 采用经纬仪在工字钢架上以坐标法标定出预埋管的平面位置;采用水准仪对预埋管的倾角进行测量;采用前后差距法来明确预埋管的外插角。施工之前对机械设备进行合理选择和调试, 避免由于机械原因导致钻进过程中出现孔位偏差。

3.3 钢管连接的问题

在进行钢管或钢筋连接时, 必须保证丝扣的长度, 将钢筋笼的接头错开, 一些施工人员为了施工方便, 而采用对焊的形式进行焊接, 这是不可取的, 很容易影响到连接质量。

3.4 下管棚与钢筋笼困难

下管棚与钢筋笼时, 如果感觉困难, 很可能是由于清孔不彻底, 或者由于钻速过快, 而导致了土体松动, 出现了塌孔的问题。因此, 施工时应该先对施工机械的各项参数和性能进行全面了解, 在施工中对钻速进行及时调整, 同时做好清孔工作。

4 结语

大管棚超前支护方式在隧道工程中应用比较普遍, 为了保证隧道工程的整体稳定性, 应该对大管棚超前支护的每个环节都进行严格控制, 同时, 还要结合工程现场的实际情况和地质条件, 做好各种突发事故的预防工作, 从根本上保证大管棚的施工质量。

摘要：对隧道大管棚施工技术进行了概述, 并对大管棚施工过程中洞身施工、边仰坡施工、围岩施工、钻孔施工等关键环节的控制进行了论述, 归纳总结了施工中需注意的问题, 以期从根本上保证大管棚的施工质量。

关键词：大管棚,施工,问题,隧道

参考文献

[1]陈向利.公路隧道大管棚施工技术分析[J].中化民居, 2014 (4) :262.

[2]李春江.浅谈公路隧道大管棚施工技术[J].城市建筑, 2014 (2) :269.

穆陵关隧道大管棚施工技术 篇8

国家高速公路网长春至深圳线青州至临沭段高速公路, 穆陵关隧道位于山东省沂水县境内, 为双线分离式隧道。隧道东线起讫里程为K75+620~K76+370, 全长750米, 西线起讫里程为K75+615~K76+390, 全长775米, 隧址位于构造剥蚀低山地貌区, 地表植被较发育, 齐长城穆陵关遗址位于山坡上, 隧道洞身地形中部高, 两出口地段地形低, 地形起伏较大, 局部呈陡崖状, 隧道最大埋深约32m。

根据新奥法原理开展隧道施工, 上、下行线临沭端洞口浅埋段最薄覆盖层分别是2.67m和4.05m, 强风化、弱风化花岗岩主要分布于洞口35m范围以内, 顶板是残坡积层, 风化裂隙, 发育具块状镶嵌结构, 局部为散体结构, 围岩容易坍塌, 稳定较差。用长30m的大管棚作为洞口段的超前支护。沿隧道衬砌外缘一定距离纵向打入一排钢管, 而且为了固结软弱围岩, 还要向钢管内注浆来填充钢管与孔壁之间的空隙, 从而提高钢管的强度。开挖后安装拱形钢架支撑, 构成棚状支护结构。

2 施工工艺

2.1 长管棚设计参数

(1) 管棚长度为30m;

(2) 钢管规格:热轧无缝钢管Φ108mm, 壁厚6mm, 节长3m、6m;管臂四周钻2排Φ12m m压浆孔, 梅花形。

(3) 管距:钢管环向之间保持40cm的距离;钢花管心和二次衬砌设计外廓线之间保持31.6cm的距离;

(4) 倾角:仰角1° (不包括路线纵坡) , 方向:与路线中线平行;

(5) 用长15cm的丝扣连接钢管接头。为使钢管接头错开, 钢管的编号是奇数, 则将第一节钢管的长度设置为3m, 偶数编号的第一节钢管长6m, 之后每节钢管的长度都为6m;

(6) 套拱孔口管为Φ133mm无缝钢管, 壁厚6mm, 节长2m;

(7) 管棚内安装Φ42×4mm钢管, 外侧焊接φ20钢筋4根。

2.2 施工机具选择

机具选择如表1所示。

2.3 施工工艺流程

2.4 操作流程

管棚施工工序主要是:喷锚防护明洞边坡和仰坡的开挖;施作套拱;制备钢花管, 搭建钻孔平台, 装设钻机;钻孔、清孔、验孔;装设管棚钢管;注浆。因为工序复杂, 为避免操作失误, 必须严格按照操作规范施工。

2.4.1 明洞边坡仰坡开挖支护

(1) 结束洞顶截水沟施工后再开始明洞段的开挖。

(2) 同时进行边坡防护和明洞开挖:明洞边坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土及时封闭坡面。

2.4.2 施作套拱

(1) 混凝土套拱是长管棚的导向墙, 要在明洞外廓线外施作, 套拱内埋设4榀I20b工字型钢拱架, 在其中布设51个Ф133孔口管, 孔口管通过Ф16钢筋固定在I20b工字上。

(2) 孔口管作为管棚的导向管, 要确保管棚的质量, 必须准确安装孔口管。利用坐标法通过全站仪在工字钢架上确定其平面位置;采用水准尺与坡度板相互配合以确定孔口管的倾角;通过前后差距法来确定孔口管的外插角。利用φ16钢筋在Ⅰ20b工字钢上焊接孔口管, 避免混凝土浇筑过程中发生位移, 确保孔口管位置准备。

2.4.3 搭钻孔平台安装钻机

(1) 钻机平台用开挖碎石碴整平然后垫枕木, 采用2台型号为KQG165的钻机对称着从孔位较高的一端向孔位低的一端对钻孔, 这样有利于确定钻机的方位, 尽量节省搭建平台、移动钻机的时间。

(2) 平台支撑必须着地, 且要牢固连接, 以免在钻进过程中钻机摆动、发生位移和不均匀下沉, 破坏钻孔质量。

(3) 钻机定位:钻机必须平行于已设好的孔口管的方向, 钻机位置一定要准确无误。通过全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方式, 对钻机钻杆的位置进行调整, 保证孔口管轴线和钻机钻杆轴线相吻合。

2.4.4 钻孔

(1) 采用直径为Φ125mm的钻头, 以便顺利进行钢管的安装工作。

(2) 优质岩石的钻孔可一次成孔;钻进过程中, 若出现卡钻和坍孔事故, 应该在二次注浆后再继续钻进施工。

(3) 钻孔施工初期, 钻机要低速低压的运行, 成孔1.0m后再按照地质情况逐步提高钻速和风压。

(4) 钻进时, 一般都通过测斜仪测定钻机的位置, 然后按照钻机钻进的具体情况对成孔质量做出判断, 如存在偏孔现象, 要及时采取纠偏措施。

(5) 钻进时, 合金钻头、扶正器和动力器必须按照同心圆运作。

(6) 及时记录钻进过程, 并描述和判断孔口岩屑的地质状况。记录的资料将成为洞身开挖的地质预测, 对洞身开挖施工起到指导作用。

2.4.5 清孔验孔

(1) 地质岩芯钻杆与钻头 (Φ125mm) 相配合来回扫孔, 将浮渣清理干净, 保证钻孔的直径和深度满足施工要求, 以免堵孔。

(2) 通过高压气清理孔底到孔口的钻渣。

(3) 通过测斜仪、全站仪等仪器对外插角、倾角和孔深进行测定。

2.4.6 装设管棚钢管

(1) 通过专用管床对钢花管丝扣进行加工, 在棚管附近钻出Φ12、梅花型的出浆孔;另外, 为顺利入孔, 应将管头焊成圆锥形。

(2) 结合大孔引导以及棚管机钻进的方法进行棚管顶进施工, 首先钻出比棚管直径较大的引导孔 (Φ125mm) , 再通过钻机的推力及冲击力使钢管低速顶进。

(3) 接长钢管要符合受力要求, 同一横断面内的接头数不超过50%, 前后错开安排相邻钢管的接头, 且错位距离应在1m以上。

2.4.7 注浆

(1) 完成有孔钢花管的安装后, 在管棚注浆前插入钢筋笼, 以增强管棚的刚度和强度, 然后开始对孔内注浆。

(2) 注浆参数:水泥浆水灰比1∶1。

(3) 通过KBY50/70液压注浆机, 在管棚钢管内注浆, 初压和终压分别为0.5MPa~1.0MPa和2MPa, 经过15min的持压后结束注浆。注浆量往往是钻孔圆柱体的1.5倍, 如果注浆量大于规定的数值, 无法满足压力要求, 则重新设定浆液浓度后继续注浆, 直到达到注浆要求, 当浆液填满钻钢管附近的孔隙和钻孔附近的岩体时停止注浆。

(4) 完成注浆后管内浆液要尽快清理掉, 然后用型号为M30的水泥砂浆填充, 以提高管棚的强度及其刚度。

2.5 劳动力组织

管棚施工的操作流程较为复杂, 且工种较多, 技术要求严格, 操作人员必须独立操作, 同时能及时解决管棚施工时的常见性问题。一般情况下, 钻孔及注浆施工的质量决定管棚施工的质量。本次管棚施工采用了一台钻机三班作业的施工模式, 安排了24名施工人员, 其中包括8名注浆工和12名钻工, 机长、技术工人、电焊工和电工各1人。

3 进度情况

3.1 本次管棚施工共用时20天, 钻孔51个。

3.2 钻机就位、加固:钢管3.5h/t。

3.3 钻进:钢管11h/t。

3.4 扫孔、顶管:钢管12h/t。

3.5 注浆:钢管6h/t。

4 质量控制

4.1 开始钻孔时, 首先对孔的平面位置、外插角、高程和倾角进行准确测定, 然后逐孔编号。

4.2 根据钻孔深度及钻杆强度确定钻孔仰角。正常情况下的钻孔仰角为1°~15°, 钻机的左右偏移量和最大下沉量一般是钢管长度的1%, 本次钻孔施工中不应该超过20cm~30cm。

4.3 必须精确测定钻孔的平面位置, 尽量避免管棚侵入隧道开挖线内, 防止相邻钢管之间发生碰撞及立交。

4.4 实时检测孔的斜度, 如存在误差要及时采取纠偏措施, 如果到终孔还是超限, 就必须封孔, 原位重钻。

4.5 准确把握开钻和钻进的速度、压力, 注意避免断杆问题的出现。

5 结语

5.1 实践表明, 将长大管棚作为该隧道洞口的软弱破碎围岩地段及浅埋地段的支护, 运用注浆加固地基, 预先起到超前支护的作用, 提高了施工的安全系数以及隧道的长期稳定性, 取得的经济效益较为显著。

5.2 在管棚支护下开挖, 有效避免了围岩坍塌、地表下沉等事故。

5.3 可将管棚钻孔作为一种地质预探预报的途径, 为进一步探明前方地质情况, 及时变更施工方法提供了依据。

5.4 管棚施工工艺的引用, 为浅埋、弱地质、大断面隧道开挖提供安全保证。

摘要：介绍30m长大管棚超前支护的施工技术, 并在隧道施工参数、钻孔机具选择、施工进度、质量控制四个方面作了具体介绍。

关键词：隧道,大管棚,超前支护,施工技术,质量控制

参考文献

[1]长深高速青州至临沭段两阶段施工图纸.山东交通规划设计院设计.

[2]《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) .人民交通出版社.2004年7月9日.

[3]《公路隧道施工技术规范》 (JTG F60-2009) .人民交通出版社.2009年8月25日.

[4]李德武.《隧道》.主编.中国铁道出版社.2004年4月.

浅析某隧道施工大管棚施工技术 篇9

某隧道工程DK123+712~DK123+813 下穿段非风化严重的泥岩夹砂岩, 地下水有一定的腐蚀性, 节理发育, 覆盖层薄、围岩差, 车辆通行密度大。需要使用工字钢架进行全环支护, 并使用大管棚在拱部进行超前支护, 保证隧道施工安全开展。

2 工程前的水文地况

1) 结构底板的埋置较稳定:结构底板主要埋在黏土层, 极少部分穿越了粉土层。

2) 顶板距离底板2m以上, 中间局部有饱和粉土, 对施工影响较大。

3) 结构顶板主要埋置于结构较为稳定的粉质黏土层。

4) 边墙位于稳定性较好的粉土层和黏土层, 但由于地下水的原因, 施工时有可能出现坍塌、流沙等现象。因第3 层地下水的水头要比顶板高出1~3m, 且受到第2 层水和侧向径流的补给, 所以, 复杂的水文变化有可能增加施工难度。

3 采用大管棚施工

3. 1 开挖的方法

开挖洞身的施工方案:首先使用正台阶法进行开挖, 且要求上下台阶间距为2.5m, 在自制的3 层简易开凿平台上使用气腿式风钻钻眼, 另外, 还要用挖掘机、侧翻装载机装渣。使用微震光面爆破技术进行爆破, 每次进展距离为0.8m。在施工时要准确掌握周边眼的准确方向, 减少欠挖、超挖的现象。用微差爆破时, 要调大雷管的微差时间, 可以有效保证施工人员的安全。此外, 为了降低震动效应, 保证围岩较差地段和公路隧道的稳定, 雷管的药量不能太大。

支护的方案:一般的支护措施有挂钢筋网、喷射混凝土、系统锚杆等。加强支护时用I16 工字钢架和35m/ 根的φ75mm大管棚, 纵向间距按33m/ 环, 搭接的长度为2m, 环距0.4m, 每环30 根。另外, 还需要保证锁脚锚杆的数量和长度满足施工要求, 钢架和围岩之间用混凝土垫块塞紧[1]。在对洞身进行衬砌时, 仰拱跟随下导坑开挖面而施工, 施工距离小于20m, 钢筋砼衬砌工序跟随仰拱施工。

3. 2 大管棚施工

3.2.1 扩挖洞室及测孔定位

大管棚的施工流程如图1 所示。将洞身拱部的开挖扩大50cm, 且扩挖长度为4m, 用钻机钻眼定位。而定位前要用16.665cm (5 寸) 台放大50cm画出符合设计要求的孔为轮廊。为了保证钻孔面的稳固性, 施工前先要喷一次素混凝土用来防水。如果开始面位于软弱带可适当调节空位, 但要保证在10cm以内。

3.2.2 对导向墙进行浇筑

钻设φ75mm大管棚时, 按以上方法画出扩大开挖的钻眼进行开钻, 扩挖长度跟随导向墙长度进行。固定 φ75mm大管棚一般采用C20 混凝土导向墙, 而墙厚为0.5m, 长1m, 墙内的导向骨架用纵向4 榀格栅钢架构成, 并且以 φ22mm的钢筋水平进行连接。墙内预埋环和格栅钢架的间距为40cm, 由于隧道设计有4.9‰的上坡度, 即反坡施工, 所以, 需要插设2~3°的 φ80 mm导向管, 让其位置相互错开, 长度定位≥1m。导向墙施工前首先要使用经纬仪对导向墙的位置和导向管的方位进行准确定位、定向, 经过复核无误后开始施工。导向墙浇筑时, 先要用编织袋之类的软物堵塞导向管两端, 从而防止混凝土的进入。进行钻孔前先要按设计要求画出孔位轮廊线, 接着定出孔位。若孔位处属泥沙带或软弱带, 则可适当变更孔位, 以≥10cm为宜。为确保钻孔面的稳定和严实, 在钻孔前必须加喷1 层8cm厚的素混凝土用来充当止浆墙。大管棚的构造如图2 所示。

3.2.3 实施钻孔

开钻前, 先将钻机移动到钻孔部位, 然后调整钻机的高度, 让钻机干进入导管中, 从而让钻杆、钻机转轴、导向管处在一条直线上, 同时用仪器测量这条线的实际角度。当钻孔的角度和方向达到了设计要求时即可开钻 (仪器的测量追随钻孔的全过程) , 起步开钻时用低档, 初次钻到一定的位置后, 即可退出钻杆、加接钻杆、继续钻进。尽量让钻机位置保持稳定, 以此减少钻杆角度的变化。为了保证钻孔的方向, 每钻入5m就要用仪器复核钻孔的角度变化。如果发现钻孔偏斜过大时, 可用特殊的钻头实施修正处理[2]。例如:偏斜方位向下时, 一般采用水泥砂浆填充斜孔并使之凝固, 之后再从偏移开始位置重新钻;若偏向了上面, 则可换上特制的合金钻头二次钻入。开始下管前, 先要对每个钻孔的钢管按照设计方案进行编号和配管, 同时为了达到同一断面的接头数低于50%的设计要求, 应该每隔一个安设2.5m长的钢管做短管。考虑到地质条件差的因素, 要在钻孔稳定时快速、及时地将钢管送达孔底。前期送管子时, 可以采用人力送管的方法, 但随着阻力的加大必须借助钻机的力量来将管子顶到指定位置。接下来就是注浆, 每完成一根大管棚就用芯管进行后退式灌注1 根。为了使管棚填充密实, 注浆需要分两次完成, 第二次注入水泥砂浆时要等到第一次注冲的水泥砂浆收缩之后进行。在实际的施工中要注意以下几点:

1) 由于地质条件复杂化, 假如遇到钻孔不宜成型时, 宜注浆成孔一步钻孔法。

2) 钻孔要求按由高孔位向底孔位原则进行, 而且规定成孔达到一半时就要进行孔方向检查和校正。由于拱腰处的孔就不好控制。对此, 项目采用经纬仪斜侧法进行钻孔测斜, 详细如下:抽出钻杆、钻头, 接着把特制的光源放入管内的测定位置[3]。为了测出偏差量, 就需在距离洞口一定位置, 沿管棚设计轴安装枧板两个, 因为设有十字丝, 在观测时, 如果光源和两个十字丝处在一条直线上, 说明钻孔没有偏差。终孔后, 用2.5m左右的芯管扫孔、清孔。

3) 丝扣是连接钢管的对接部件, 其长8~10cm, 顶进钢管就采用丝扣连接。清孔后钢管应利用钻机的钻杆顶住特制的管箍, 逐渐顶入, 直到指定位置, 为了错开接头, 应加工些3~4m的短钢管, 而标准的钢管是6~7m。有时会遇到钢管顶到中间时顶不进去, 这就要先旋转顶进, 若还是无法顶进, 可以抽出管子, 重新清空、继续顶入。

3.2.4安设管棚

在钻好孔后为了防止坍孔应及时安设管棚钢管。送至施工现场的钢管需在场外按焊缝的要求搭配到位, 且把渗浆孔钻好。检查好丝扣的质量, 从而保证钢管在逐节顶入时的连接强度。钢管顶推到位后及时用水泥砂浆填塞钢管和孔壁之间的缝隙, 并对钢管外露端焊接法兰盘, 检查其焊接强度。

3.2.5 给管棚注浆

1) 检查管路和机械状况是注浆前必须进行的工作。

2) 做压浆试验是为了取得合理的设计参数, 从而提供施工依据。

3) 用纯水泥浆注入, 压力要求1.5MPa, 时间为10min。

4) 对导向管和钢管间的缝隙进行密封, 孔口要设气孔, 这些也是注浆前的准备工作。注浆按打一孔注一孔的方法进行。鉴别注浆成功的标准:单孔注浆量是否达到设计注浆量, 以此作为注浆结束的标准, 在注浆压力达到设计终压时, 进浆量还不能达到设计浆量, 则可停止注浆。还应注意:若注浆压力达到终压的80%时, 突然出现较大的跑浆, 对此可采用间歇注浆完成, 但单孔浆量按设计浆量进行。

3.2.6 检查注浆效果

1) 当注孔压力达到1.0MPa, 且稳定持续5min以上时, 证明该注浆孔注浆成功。

2) 若注浆完成, 可用铁锤敲击钢管, 如响声低沉则说明浆已注满, 如响声清脆则说明浆未充满, 需要补注。

3) 查找开挖后的岩壁面和钢管周围20cm的缝隙并填塞, 还要作好记录。

4 结论

本隧道工程项目通过使用管棚支护, 有效控制了地表下沉的情况, 施工过程中围岩没有出现坍塌的情况, 对隧道进行大管棚支护保证了隧道施工安全。

摘要：在隧道工程施工建设过程中, 当遇到地质环境比较差的施工地段时, 为了保证隧道安全施工, 需要采用大管棚施工技术进行支护。基于此, 论文以实际工程为例, 对隧道施工中大管棚施工技术进行了探讨。

关键词：隧道施工,大管棚,导向墙

参考文献

[1]徐强.长大管棚在诸暨一号隧道中的应用[J].铁道标准设计, 2006 (8) :65-67.

[2]邓矿辉.大管棚预注浆超前支护在大跨隧道施工中的应用[J].西部探矿工程, 2004 (5) :124-125, 128.