管棚工艺流程

管棚工艺流程（通用8篇）

篇1：管棚工艺流程

隧道管棚施工技术交底

一、施工技术交底目的

为让施工现场技术员、试验员、质检员及施工班组长明确我合同段隧道施工计划、施工方法、工艺流程、施工技术与质量检验标准，进一步指导和规范隧道二衬施工，针对我合同段的具体情况，特作以下施工技术交底。

二、工程概况

工程概况

本合同段为汶川至马尔康高速公路工程C22合同段，起讫桩号为K209+200—K213+900，全长4.7Km，采用双向四车道高速公路标准，设计时速80Km/h。主要工程量为：毛木初隧道左线长2131m，右线长2103m;赶羊沟隧道左线长2363m，右线长2428m；合同工期为48个月。

本交底施作赶羊沟隧道进口右线YK211+512--YK211+552处设计超前大管棚。

三、主要机械设备配置

挖掘机、管棚钻机、自卸汽车、凿岩机、潜孔钻、湿喷机、湿喷料车、强制式搅拌机、高压注浆机、电焊机、柴油发电机组、变压器。

四、施工工艺、方法 1.施工准备（1）工艺流程 工艺流程见图1。

（2）设计参数：

a.导管规格：外径89mm，壁厚6.5mm； b.管距：环向间距40cm；

c.倾角：外插角1°～3°为宜，可根据实际情况作调整； d.注浆材料：水泥砂浆；

e.设置范围：隧道15°～165°范围； f.长度：40m。2.施作护拱

⑴混凝土护拱作为长管棚的导向墙，在开挖廓线以外拱部15o～165°范围内施作，断面尺寸为15.0×0.6m，护拱内埋设钢筋支撑，钢筋与管棚孔口管连接成整体。导向墙环向长度可根据具体工点实际情况确定，要保证其基础稳定性。⑵ 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。用经纬仪以坐标法在工字钢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。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。

3.搭钻孔平台安装钻机

⑴钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

⑵平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。

⑶钻机定位：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，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。4.钻孔

⑴为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ108mm。

⑵岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。⑶钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

⑷钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，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。

⑸钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

⑹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，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。5.清孔验孔

⑴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。

⑵用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

⑶用经纬仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。6.安装管棚钢管

⑴钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔(靠孔口2.5m处的棚管不钻孔)，孔间距15～20cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。

⑵棚管顶进采用装载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(Φ108 mm)，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。

⑶接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。7.注浆

⑴安装好有孔钢花管，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。⑵注浆材料：注浆材料为水泥浆。

⑶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。8.施工控制要点

⑴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。⑵钻孔外插角1°～3°以为宜，工点应根据实际情况作调整。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°。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。

⑶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。

⑷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孔，原位重钻。

⑸掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

五、注意事项

大管棚必须在洞身开挖前完成。洞口开挖时应预留管棚施工台阶，搭设管棚施工工作室，钻机脚手架平台应支撑在稳固的地基上。在软弱围岩地段，立柱底应加设垫板或垫梁。

在施作大管棚预支护的过程中应设置必要的监测项目，根据监测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。

篇2：管棚工艺流程

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

篇3：浅谈前坪水库管棚施工工艺

前坪水库位于淮河流域沙颖河支流北汝河上游、河南省洛阳市汝阳县县城以西9km的前坪村, 水库是以防洪为主, 结合灌溉、供水, 兼顾发电的大 (2) 型水库, 水库总库容5.84亿m。其中临时建筑物导流洞级别为4级。隧洞进口段围岩为Ⅳ类, 需加强超前支护。其中进口渐变段设准108超前注浆管棚35根, 长12m, 环向间距400mm;进口渐变段后50m范围内设准108超前注浆管棚33根, 环向中心相距4.5°。进口段62m范围内布设I14钢拱架, 间距50cm。

2 技术要求

2.1 超前注浆管棚

①钢管规格:准108×6mm无缝钢管。②进口渐变段钢管环向间距40cm, 进口标准段顶拱钢管环向中心相距4.5°。③管棚分段安装, 每段长4~6m, 两段之间丝扣连接。④导管上钻15mm注浆孔, 孔间距20cm, 呈梅花型布置, 导管尾部留有不钻孔的止浆段2.5m。⑤钻孔的外插角:超前支护分三段进行, 首环为12m渐变段, 外插角2.5°;进口洞身50m分为前后两段, 每段长25m, 前段外插角2.5°, 后段外插角2°。⑥注浆材料:采用M20水泥砂浆, 注浆压力初压按0.5~1MPa, 终压2.0MPa, 当注浆终压达到2.0MPa而注浆不进时, 再稳压3~5min方可结束灌浆, 注浆压力根据现场实际情况进行调整。⑦套拱中与管棚配合使用的钢架采用三榀I22型钢钢拱架, 间距80cm。

2.2 钢拱架

①加工允许误差:沿隧洞周边轮廓允许误差不大于3cm, 平面翘曲小于±2cm, 接头连接要求同类之间可以互换。②工字钢拱架连接盘采用14mm厚钢板, 使用M20螺栓连接。③钢拱架设计间距50cm一榀, 安装误差为±50mm。④钢拱架间设准25纵向连接筋, 分别沿环向每隔100cm设一根, 梅花形交替设置, 并于钢拱架连接牢靠, 焊缝高度10mm。

3 超前管棚预注浆施工方案

导流洞进口洞口渐变段12m, 及进口洞身段Ⅳ级围岩和断层破碎带, 长度50m, 均采用准108大管棚进行超前支护。超前支护分三段进行, 渐变段为第一段, 进口洞身50m分为前后两段, 每段长25m。大管棚支护时必须有前段和后段的搭接长度和超前量, 每段搭接长度为3m, 超前量3m, 以保证管棚支撑点有足够支撑间距和钢支撑榀数。管棚各段搭接布置如图1。

4 套拱施工

待洞口边仰披开挖支护到明洞初砌外轮廓线时, 测量人员在坡面上定出中线拱顶高度, 套拱位置线, 横向十字线, 然后开挖两侧套拱位置的岩石, 边开挖边支护至边墙底高度以后, 清理套拱基础, 施做完后在明暗洞交界处架立三榀I22型钢钢拱架, 间距70cm, 每榀钢架用拉杆拉紧, 防止倾倒, 必要时在拱顶拱腰坡面上两侧打锚杆, 将最前面一榀拱架焊在锚杆上拉紧, 套拱在衬砌外廓线以外, 紧贴掌子面施作。在钢支撑上按设计大管棚间距安装准127mm, 长2m的孔口导向钢管, 必须用仪器仔细精确无误地检查其中线, 方向与水平, 确保导向良好, 与管棚位置方向一至, 用水泥纸或其他东西将孔口管封堵, 防止浆液流入将孔口管堵塞。人工立模挡头板用钢筋拉杆拉紧, 外模用铁线拉在拱架上, 拱腰以下要用斜掌支于侧面上, 完后浇注或喷混凝土60cm厚的C25混凝土包裹钢支撑和导向管。套拱完成后, 喷射C20混凝土10cm厚封闭周围仰坡面, 作为注浆时的止浆墙。

5 管棚钢管加工

加工4m和6m两种规格的管;为使钢管对接, 钢管两端分别加工成公、母丝扣, 丝扣长15cm, 丝扣牙距5mm, 管壁加工间距为20×20cm的准15mm注浆孔, 梅花型布置, 以利于浆液通过管壁孔扩散到地层中, 钢管管头焊接成圆锥形。

6 搭建施钻平台

施钻平台用钢管脚手架搭设, 搭设平台一次性搭好, 由下向上、由两边至中间根据孔位依次搭成“井”字形, 上面用木板铺平。要求钻机平台搭建必须牢固, 钻机安放到平台上以后, 要用钢丝绳紧固;平台要支撑在稳固的地基上, 脚手架连接要牢固、稳定, 防止在施钻时钻机产生下沉、摆动、位移而影响钻孔质量;钻机定位:将钻机安放在施钻平台上, 调整好高度、钻杆的倾角和方位角, 要求钻机与已设定好的孔口管方向平行, 必须精准核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法, 反复调整, 确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线向吻合。然后将钻机牢固固定在施钻平台上, 检查各管线和连接件是否正确。

7 钻孔

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;钻孔由1~2台钻机由高位孔向低位孔进行;为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性, 钻杆连接套与钻杆同材质。为防止钻杆在推动力和振动力的双重作用下, 上下颤动, 导致钻孔不直, 钻孔时, 把扶正器套在钻杆上, 随钻杆向前平移;根据孔口管的倾角和方向, 利用钻杆的延伸和吊锤准确确定钻孔的方向, 即固定钻机。利用钻机的变角度油缸, 参照导向管的倾角确定钻机的倾角, 确保钻杆线与开孔角度一致, 以达到为钻进导向作用;将钻头和钻杆穿过导向管, 对准已作好标记的孔位孔心, 慢慢开动钻机, 注意钻孔应平直, 孔底偏差距离小于钻孔的半径。用螺旋钻杆配三翼钻头, 干式钻进成孔。钻孔直径不小于125mm;钻孔平面误差不大于50mm;钻进过程中经常用倾斜仪测定其位置, 并根据钻机钻进的状态判断成孔质量。为了能顺利下管, 成孔后再进行扫孔, 顺通孔道。大管棚施工完成后, 成伞形辐射状。

8 安装大管棚

大管棚安装时用钻机顶进, 钢管间为丝扣连接, 用自由钳旋转拧紧, 相邻两孔的钢管接头要相互错开。顶进钢管时要保证导管的倾角和方位角与钻孔钻杆前进的倾角和方位角一致。最好在钻完一个孔后不要移动钻机, 立即将该孔的导管顶入孔内, 安装好导管后, 再移开钻机进行下一孔的钻进。

9 配管

为了使大管棚的整体受力效果更好, 在接长管棚钢管时, 钢管接头在隧道纵断面上错开2m。下管时, 由于准108×8mm的大导管从4~6m不等, 故必须将管子相互连接起来, 才能达到设计长度。安装同孔导管时将4m管和6m管间隔装入孔中, 相临两孔丝扣连接处相互错开, 同一横断面内的接头数量不大于50%, 相邻接头至少错开1m。

1 0 送管

只要具备足够的场地或空间, 就可充分利用大型机械送管, 以提高效率, 并减少工人的劳动强度。第一环大管棚, 利用钻机送管或利用挖掘机挖斗向前送管。但第二环第三大管棚由于在洞内, 场地狭窄, 大型机械无法操作, 只能用钻机送管。成孔后, 通过异型接头, 用主动钻杆带动准108×8mm的大导管, 边旋转边向前推进, 直至将全部管子送到位。

1 1 管口封闭

在管子端部焊一带眼的钢板, 然后将准32×4mm (长50cm) 的注浆管与该钢板相焊;注浆管为三通构造:一通接准108×6的大导管。一通接塑胶管, 一通为冲洗用。

1 1.1 注浆

①先在准108×6mm钢管上钻准15mm的出浆孔, 孔距20cm, 呈梅花型布置。钢管尾部2.5m不钻花孔作为止浆段。②注浆材料为M20水泥砂浆, 水灰比 (W:C) 为0.5:1。注浆压力初压按0.5~1MPa, 终压2.0MPa, 当注浆终压达到2.0MPa而注浆不进时, 再稳压3~5min方可结束灌浆, 注浆压力根据现场实际情况进行调整。

1 1.2 大导管注浆量计算, 按下式计算

式中:

r———浆液扩散半径;

H———大导管长度, 取24m;

η———岩体孔隙率, 取0.6;

а———充填率系数, 取0.3。

注:r、H单位以m计;Q单位以L计。

1 1.3 注浆量必须大于钢管的净空容量

注浆时, 每根钢管的注浆量一般达到设计量, 估计扩散半径小于0.2m。

1 1.4 浆液的调制步骤

①水泥浆液搅拌在拌合机内进行, 根据拌合机容量大小, 严格按要求投料;②搅拌投料的顺序为:在放水的同时, 将外加剂一并加入搅拌, 待水量加足后, 继续搅拌1min, 并将水泥投入, 搅拌时间不小于3min, 并在注浆过程中不停搅拌浆液;③配制水泥浆时, 严防水泥包装纸及其他杂物混入。拌好的浆液在进入贮浆槽及注浆泵之前均应对浆液进行过滤, 未经过滤网过滤的浆液不允许进入泵内。④配制的浆液在规定时间内注完。

1 1.5 注浆方式及顺序

①注浆方式:根据围岩类别、地质条件、机械设备及注浆孔的深度选用全孔式。即钻孔直至孔底, 然后一次注浆完毕。②注浆顺序:从拱顶对称向下进行。如遇窜浆或跑浆, 则间隔一孔或数孔灌注。注浆结束后, 利用止浆阀保持孔内压力, 直至浆液完全凝固。

注浆压力与地层条件及注浆范围要求有关, 一般要求能扩散到管周0.5~1.0m的半径范围内。但应控制注浆量, 每根大导管内已达到规定注入量时就可结束, 若孔口压力已达到规定压力值而注入量仍不足时, 亦应停止注浆, 以防压裂开挖面。

1 1.6 注浆作业要求

①浆液的浓度、胶凝时间符合设计要求, 不得任意变更;②经常检查泵口及孔口注浆压力的变化, 发现问题及时处理;③注浆时, 经常测试浆液的胶凝时间, 发现不符, 立即调整。

1 1.7 注浆结束条件

单孔结束条件:注浆压力达到设计终压, 浆液注入量已达到计算值80%以上。全地段结束条件:所有注浆孔均已符合单孔结束条件, 无漏注浆情况。

1 1.8 注浆完成情况检查

①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。②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。

1 1.9 注浆后至开挖前的时间间隔

单液水泥浆开挖时间为注浆后8h左右。

1 1.1 0 注浆异常现象处理

①发生串浆现象, 即液浆从其他孔中流出时, 采用方法:堵塞串浆隔孔注浆;②单液注浆水泥浆压力突然升高, 可能发生了堵管, 停机检查;③水泥浆单液注浆进浆量很大, 压力长时间不升高, 则应调整浆液浓度及配合比, 缩短凝胶时间, 进行小量低压力注浆或间歇式注浆, 使浆液在裂隙中有相对停留时间, 以便凝胶, 但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间, 才能避免产生注浆不饱满。

摘要：前坪水库导流洞进出口岩石破碎, 进洞前进出口均采用超前管棚进行洞口防护, 超前管棚技术在水利施工中很少引用, 现以前坪水库导流洞进出口超前管棚支护技术施工进行探讨, 以便在以后遇见类似的工程中能更好的进行施工。

篇4：浅谈甘河隧道洞内管棚施工工艺

关键词：洞内管棚施工；钻孔；施工工艺；注浆

中图分类号：TB4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）11-0164-02

一、甘河隧道工程概况

甘河隧道位于山东省临沂市沂水县甘河东北侧的高大山中，隧道里程为DK1149+560～DK1149+310，全长1750m。地面高程255.3m～415.5m之间，相对高差最大约为160.2m，丘坡自然坡度较陡，纵向自然坡角一般为16°～44°，横向自然坡角一般为30°～50°，植被多为树木及少量杂草、果园。最大埋深128m，隧道内为人字坡，分别为5.0‰、4.0‰的上坡和2.75‰的下坡。隧道进口端位于直线线上，隧道出口位于曲线上，曲线段有不同程度加宽，另外本隧道穿越低山丘陵区，冲沟发育，在DK1148+971～DK1149+011段穿越断层破碎带，岩体破碎，存在涌水、涌泥可能，需加强超前地质预测预报工作，必要时采取3m超前周边注浆进行堵水确保施工安全。

二、甘河隧道洞内管棚施工方案确定

根据设计图纸地质构造描述，在DK1148+980～DK1149+000为性质不明断层，表层弱风化灰岩节理裂隙发育，页岩以下的弱风化灰岩异常发育，岩体破碎，存在涌水、涌泥可能；结合2011年10月6日山东铁正工程试验检测中心利用隧道地震波（TRT）做的超前地质预报表明DK1148+955-DK1149+005里程段内，隧道围岩节理裂隙发育，稳定性和完整性很差，为断层破碎带发育地段，建议按照设计见图1，要求采用φ89长管棚超前支护，以确保隧道安全通过。经过业主，设计，监理，施工四方单位研究决定：在DK1149+015-DK1149+011围岩较好里程段，开挖管棚工作室，搭设钻机工作平台，在DK1149+011掌子面拱顶131°48′33″范围内采用超前长管棚注浆施工，利用管棚超前支护作用确保隧道安全掘进。

三、洞内管棚施工工艺流程

1.准备工作。管棚施作之前首先要安排钢筋厂人员加工制作钢花管，钢花管规格为外径φ89mm，壁厚5 mm，钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段150cm，钢花管见示意（图2）如下，并且每节钢管两端均预加工外车丝扣，丝扣长15cm，以便管棚顶进时与接头钢管更好的进行连接，满足连接强度。其次所选用的钻机要求平稳灵活，能够在水平方向360°范围内钻孔。经过市场调查，市面上有两种类型的钻机，分别为冲击钻和潜孔钻，根据以往经验，冲击钻成孔后易塌孔，钢管送人困难，需用挖掘机顶进，而挖掘机在洞内因施工面狭小顶进管棚比较困难。潜孔钻以电动机作为动力，成孔后不易塌孔，管棚利用丝扣连接，用钻机就能送人钢管，在进行综合比较后，在甘河隧道施工中采用了潜孔钻。

2.管棚工作室施工。根据设计图纸要求洞内管棚施作未设置管棚工作室，但是综合以往经验，为了施工顺利进行，经过业主、设计、监理、施工四方单位研究决定在DK1149+015-DK1149+011围岩较好里程段，临时开挖管棚工作室，在综合考虑管棚机具结构尺寸、钢管长度、外插角、搭接长度、顶管难易程度等各种问题后，管棚工作室设计高出原衬砌断面80cm，工作室内设置I20a钢架，采用Ф22连接筋呈内八字型焊与钢拱架内侧翼缘，连接与两榀拱架之间，在拱架内外两侧铺设φ8钢筋网片，网格间距200*200mm双层搭设，然后网喷C25混凝土30cm厚，钢架采用50钢管锁脚（L-3.5m），每榀4根，工作室在管棚施工完成后采用C35混凝土回填密实。

3.钻机工作平台的搭设及加固。待管棚工作室施工完成后就要开始搭设钻机工作平台，工作平台采用φ50mm钢管进行搭设，为了保证搭设的工作平台有足够的承载能力，在隧道边墙两侧壁上梅花形搭设2.0m的砂浆锚杆，为了后期利用砂浆锚杆外露30cm，并在外露头部制作弯钩，用于加固钻机工作平台，使其更具稳定性和安全性。平台搭设好后在钢架上安装套管，以便钻头定位，套管采用φ150mm，壁厚3mm无缝钢管。

4.孔口定位及钻孔、清孔。钻机平台搭设好以后就要进行钻孔的工作了，首先用全站仪、挂线、钻杆相结合的方法按孔间距定位孔位、孔口及孔轴线，在掌子面拱部131°48′33″范围内画好管棚孔位置及轮廓线，管棚环向间距40cm，管棚轴线与衬砌外缘夹角1°～3°。钻孔选用潜孔钻干钻法成孔，严格控制外插角度数，保证不大于12°，具体可根据实际情况调整。

5.顶进管棚。钻孔完成后给每个孔位编号，编号为单号的顶进钢花管，双号的顶进钢管。施工过程中先顶进钢花管并进行注浆，然后再顶进钢管，以便检查钢花管的注浆质量。管棚顶进采用卷扬机和钻机相结合的方式，在人工配合下安装第一节钢花管，当钢花管孔位剩余30～40cm时，用管钳卡住管棚，安装φ95mm壁厚6mm的带内车丝扣的连接钢管利用车丝扣与下一根带外车丝扣的钢花管连接，保证钢管间连接强度，并且在同一断面内的接头数量不能超过总数的50%，管棚钢管与连接钢管间隙用高强度水泥砂浆或速凝剂封堵，為下一步注浆做好准备。

6.管棚注浆。管棚顶进完毕后，及时压注水泥浆，压注水泥浆前进行压水试验，检查机械设备是否正常，检查管路连接状况，各项指标确认正常后进行注浆，水泥浆液水灰比为0.6∶1～1∶1（重量比）。当因破碎带吃浆量偏大，注浆时以注浆压力作为主要控制手段，注浆压力为维持在0.5～2.0MPa，浆液注满后再持续2～3分钟，使浆液扩散范围增大，保证管棚内浆液饱满。在注浆过程中随时检查孔口有无串浆现象，如有串浆，立即停止注浆，采取麻纱、锚固剂等措施进行封堵，直至不再串浆为止再继续注浆。注浆结束后采用M7.5水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。

在洞内管棚施工过程中，特别是在穿越破碎带的隧道内施工时，钻机的选择尤其重要，首先考虑选用潜孔钻，能取芯最好，这样成孔效果较好同时也减少了卡钻的情况。洞内管棚钻孔时钻孔角度的控制是管棚施工成果的重要环节，安装套管是控制好角度的有效手段，套管越长起钻角度越好控制。在隧道施工中，围岩情况复杂多变，必须深入到开挖一线，充分掌握围岩的实际情况，并进行动态的监测，超前地质预测预报也要及时跟进，根据具体的情况及时采取相应的对策，才能保证施工的正常进行，达到预期的质量、安全目标，从而得到施工最大效益！

参考文献：

[1]陈豪雄，殷杰.隧道工程[M].中国铁道出版社，2003.

[2]王毅才.隧道工程[M].人民交通出版社，2000：34-52.

[3]刘宏伟.大管棚施工技术在大断面洞室工程中的应用[J].铁路标准设计，2006，（10）.

[4]徐强.长管棚在诸暨一号隧道中的应用[J].铁路标准设计，2006，（8）.

篇5：管棚工艺流程

近年来, 人们对环境保护意识的增强, 提倡隧道洞口施工尽量减少对洞口围岩结构的扰动和地表生态环境的破坏, 采取超前支护进洞的技术得到越来越多的应用。管棚支护, 就是沿着隧洞开挖轮廓周线, 用特定的机器把一系列钢管顺着隧道轴线方向按一定次序打人开挖前方的地层内, 然后向管内注浆固结管子周围的围岩, 最终形成一个棚架支护体系, 以支撑来自外侧的围岩压力, 从而保证其隧洞开挖、衬砌的连续性和安全性。

1 施工工艺

1.1 施工准备在开始施工之前, 先对施工区域地下管线和地质

情况进行详细探测, 弄清地下管线位置和是否有障碍物, 防止施作时破坏地下管线及制定相应的措施。如在含卵石或有障碍物地层中用夯管锤施作管棚时, 在钢管夯入头安装切削头, 防止钢管头变形影响管棚精度;根据不同地质情况, 选择合适的钻头、回扩器、合适泥浆配置方案以及进行钻进曲线设计, 保护好地下管线的安全。用水平定向钻机直接顶进法施工时, 为了加强其顶进过程中的导向作用, 提高管棚的精度, 还需要用制作管棚的钢管自制一个楔形钻头, 钻头前要满焊一块加工有射水孔的钢板, 孔径大小根据管径大小确定, 一般在10—20m m之间。并且在钻头里加工一个装探棒腔的定位装置, 探棒腔里装有探棒, 用来进行导向控制。无线探棒是通过发射无线信号传递导向信息, 要在楔形钢管钻头上加工适当的缝隙, 有利于信号的发射, 增强其导向作用。

1.2 设备的安装、就位按照设计要求和施工条件, 准确把设备进行安装、调试和就位, 使设备的位置、安装角度等符合施工要求。

用夯管锤施工时, 牢固铺设钢管导轨和安装夯管锤基座, 在每次安装出土器、夯管锤以及锥套时, 用测量仪器进行检测, 保证三个部件的中心线在同一直线上。进行空压机的调试, 以准备夯击, 同时要注意导轨地基坚固稳定, 铺设的管线越长, 地基的稳定性越重要。导轨要选用重型槽钢、工字型钢, 而且作导轨的型钢必须调直, 对于大直径钢管 (Φ210mm以上) , 一般采用两根工字钢作导轨。工字钢安装要平直, 并根据钢管可能的偏斜趋势适当上扬或下调一定角度, 以抵消一部分可能的偏斜。一般在软地层中钢管容易向下偏斜。

用水平定向钻机施工时, 在开始安装设备前, 先校核探棒的准确性。根据设计要求, 用测量工具准确定位水平定向钻机的位置、方向、角度, 并且将钻机固定好, 防止钻机在推力和扭矩的作用下出现倾斜和移动, 影响管棚精度。同时考虑到钢管自身有挠度、地层的具体情况以及钻机在操作过程中产生的误差, 在调整钻机时一般先放一个仰角, 角度的大小主要是根据管棚的长度、钢管壁厚以及地层条件等因素来定, 一般在l%-2%。

1.3 导向钻进、扩孔导向孔是回扩、回拖管线的基础, 导向孔的

质量将直接影响到以后各道工序的施工。在钻进过程中, 通过导向仪随时进行监控, 尽量保证钻进轨迹与设计的钻进曲线重合。

要根据地质情况及时调配泥浆和控制泥浆的流速。有时为提高泥浆的润滑性, 降低摩擦阻力, 增强携屑效果, 需加入增黏剂和润滑剂。在钻进过程中要根据地层情况和压力情况及时调整泥浆稠度和钻机的转速, 及时记录各种技术参数。扩孔就是把导向孔通过回扩头扩至施作钢管所需要的孔径大小, 满足钻机的工作效率。回扩头的直径应满足其回扩后的孔径为钢管直径的1.3倍。

1.4 钢管的施作根据选用的施作方法, 用相应的设备把钢管送

(水平钻机直接推进、回拖或者夯管锤夯击) 入土层中, 形成管棚支护系统。

用夯管锤施作管棚时, 由于钢管是非控向的, 所以第一节钢管的夯进是保证管棚精度的关键。夯进第一节钢管时, 必须非常慎重, 按照管棚设计要求, 准确调节好第一节钢管方向、角度, 然后轻微开启空压机阀门, 慢慢夯进钢管, 保证第一节钢管准确夯入土层。同时要注意所夯钢管的长度要与钢管直径、壁厚相匹配。一定要采用合适壁厚的钢管, 使钢管能承受相应夯管锤型号的夯实力, 使管棚达到设计要求。

用水平钻机直接推进钢管法施作时, 开始推进第一节钢管时, 在开孔阶段采取低速低压, 待钢管进入一段距离 (一般是1m左右) 后, 压力逐渐升高, 达到合设计值 (根据现场条件而定) , 钻速升致正常转速。在钻进过程中, 必须在钢管内注压力浆, 以冲掉钢管前端泥土, 润滑钢管外表面, 减小钻进阻力和旋转扭矩, 使钢管能顺利旋转前进, 因此, 钢管不能开注浆孔。在钻进过程中, 通过导向仪随时进行监测, 及时掌握钻进数据。开始钻进时, 在入土处焊一个定位三角架卡好钢管, 防止由于钢管旋转带来的偏移, 保证钢管的中心线在开孔处沿着设计轨迹前进。

1.5 钢管的连接主要有丝扣和电焊两种方式连接钢管。根据不

同的施工方式采用不同的连接方式。用夯管锤夯击钢管时一般用满焊, 焊缝处加绑钱的方式连接, 使焊缝处能承受较大的夯击力;用水平钻机施作时一般用丝扣连接, 使钢管接头处能传递较大的轴向力和扭转。不论采取哪种方式, 在加装钢管时, 都必须注意检查钢管是否弯曲, 全部管子中心线是否在同一直线上。

1.6 注浆在管棚施作完成以后, 需在钢管上开注浆孔进行注

浆, 以固结管子周围的围岩, 最终形成一个棚架支护体系, 使管棚能起到支护作用。在用水平钻机直接推过钢管法施作时, 由于钢管是当钻杆使用, 所以不能在钢管上开注浆孔。在采用水平钻机和夯管锤结合的方法施工时, 由于是钻大孔夯小管, 所以必须在钢管上开孔注浆, 以减少管棚与孔壁间的间隙, 防止产生沉降。

2 适用范围与应用

由于传统的管棚施工方法存在铺管方向控制难, 现有的管棚设备已无法满足长、大管棚的铺设要求。使用非开挖技术进行管棚施作, 较好地解决了这些不足, 既能铺设长、大管棚, 又能很好的控制管棚的精度。但是不同的地质, 使用的施工方法和施工设备各有不同。

使用夯管锤施作管棚时, 适用的管径范围较大, 根据管径与长度匹配表以及地层条件, 该方法施作管棚的长度一般在30m以内。同时, 该方法对地层的适应性强, 既适应于含水层, 也适应于卵石层。

水平定向钻机直接顶进钢管法一般用于Φ130~Φ175mm, 长度小于30m的管棚施工, 但是在非粘土层和砾石层中施工困难, 一般适用粘土层。水平定向钻机回拖钢管法施工速度快, 对地表干扰小, 可控制铺管方向, 施工精度高, 可以开注浆孔等优点, 一般适用于Φ108~Φ500mm, 长度小于70m的管棚施工。

水平定向钻机和夯管锤结合施工的方法适用于软土层, 不适用于沙层和砾石层。在机器工作功率满足施工的情况下, 一般适用于Φ108~Φ210mm、长度15~40m的管棚施工。但是该工艺对操作人员的技术要求较高, 辅助施工时间较长, 其施工速度较慢, 不适用于工期相当较紧的工程。

3 结语

通过对非开挖技术施作管棚的几种工艺进行简单介绍, 并对其注意的问题、特点和适用范围作了说明, 对类似工程施工起到参考和指导作用。

参考文献

[1]罗昌宏, 龚诗淇等.朱家岩隧道出口段长管棚预加固设计及施工[J].华东交通大学学报, 2008, 25 (1) .

篇6：隧道塌方松散体内大管棚施工

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

篇7：隧道管棚超前支护技术研究

目前我们国家的隧道建筑在不断增多, 一些隧道工程需要穿越软弱岩体等地质状况比较差的部分。这些不稳定的岩体结构很容易造成一些病害, 岩体自身的强度较弱很难来起到支护的作用。这就给隧道工程施工带来了很大的不便。这就需要采用隧道管棚超前支护技术。对于隧道管棚超前支护技术国内外学者已经在理论和数值模拟方面进行了大量的研究工作。本文就是针对不良地质开挖隧道过程中管棚的超前支护技术展开了研究, 希望能给隧道超前管棚的施工提供参考。

2 采用超前管棚支护结束的原因

从岩土工程的角度来进行分析, 这一部分软弱岩土具有其独特的工程性质。主要是其在力学性质上的表现。例如黄土其强度特点和变形特性主要表现为难以压实和湿陷性。其本身是具有一定的强度, 这个强度和土粒之间的连接作用保持了土体的结构特征, 达到一个稳定的状态。但是当收到外部荷载作用的时候, 这个稳定状态就好很容易的遭到破坏。那么土体的力学特性就会发生很明显的改变。所以在隧道工程的开挖过程中一旦遇到这一类型的土体结构, 就要特别注意。开挖产生的外部荷载会改变土体的应力应变状态。造成围岩的结构整体性显著的降低, 如果在碰上有地下水和降水的情况, 将会加速结构稳定性的破坏。所以在开挖过程中要尽量减少土体结构的挠动变形, 这就需要采用超前支护技术。

采用超前支护技术能够保证隧道的开挖面的稳定, 它是在隧道工程进行开挖之前, 在隧道开挖面的外部轮廓周围沿着与隧道轴线平行的房型进行钻孔。在钻孔处插入具有较高强度的钢管, 向钢管内注入水泥砂浆材料。这样就能起到加强周围土体的稳定性的作用。钢管存在于围岩的内部, 两者形成一个统一的整体, 就形成了一个棚架体系。整个结构组合形式共同来承受外部荷载的作用。能够很好的起到防止坍塌的作用。

3 管棚支护技术的原理

3.1 梁拱效应

隧道管棚的钢管前段要渗入到围岩结构的内部, 钢管的后端和砂浆锚杆裸露在外面的部分演焊接在一起, 形成一个纵向的支撑梁结构。管棚与拱架形成环向的拱形结构, 并且能够起到承受荷载的作用。在管棚钢管内部注入水泥砂浆, 对围岩进行充分的加固。这样就形成了围绕隧道形状的筒状结构, 有效的避免了围岩的塌方现象。

3.2 环槽效应

隧道管棚的超前支护技术是沿着隧道的轮廓钻孔形成密集的孔槽, 所以在进行爆破的时候产生的爆炸冲击波和产生的热浪气体会被这一部分环形的孔槽反反复复的进行反射和吸收。这就在很大的程度上降低了这一部分爆破冲击波对围岩结构的破坏程度。按照常规的爆炸声波对围岩结构的破坏程度来说, 一般会导致在厚度0.5-4m范围内的岩体产生松动。但是如果合理进行光盘钢管位置的布置的话, 可以很大程度上消除爆炸冲击波的影响。

3.3 强化岩体效应

在钻孔之后及时的插入钢管, 通过在钢管内部注入水泥砂浆, 可以起到很好的加固围岩的作用。围岩内部的一些空隙和裂缝通过渗入的砂浆能有一个很好的愈合。这就在很大程度上提高了围岩结构的强度和弹性恢复能力。

4 管棚超前支护技术参数的确定

4.1 管棚间距

管棚超前支护技术主要是应用在松散破碎的岩层地段, 如果管棚之间的距离太大的话, 不仅会容易导致大块岩石的冒落, 同时棚管也承受了较大的荷载作用, 这样就对整个管棚支护系统的安全性造成了很大的威胁, 所以有的情况下会采用大直径棚管来提高管棚的承载能力, 但是这又增加了施工的难度;如果间距过小的话, 就会增加管棚安装工作量, 增加了不必要的管棚数量, 无形中也是延长了施工的周期。管棚间距一般可保持在400-800mm之间的水平;另外一个需要注意的问题就是尽量让管棚组之间错位搭接, 有利于施工的方便。一般最先打入的管棚在岩石的支撑端可能会因为岩石的松动而使得支撑能力减弱。所以要及时的进行锚网支护, 这样可以避免管棚发生较大的位移, 也就避免了隧道顶板下沉的情况。隧道施工中, 要对管棚的位移进行经常的检测, 要分析管棚支护系统在不同的阶段的受力特点, 如果出现下沉的现象要及时采取措施, 避免隧道后期的位移过大, 这个过程是对隧道二次支护正常施工和二次支护安全的一个重要保障。对于无法消除的隧道围岩位移过大现象, 必须进行返工。所以一定要结合隧道围岩的具体条件, 做好锚网的喷支护, 使之与管棚形成可靠的一次支护结构。

4.2 管棚倾角

在管棚超前支护系统中, 棚管主要作用是用来承受弯曲载荷。所以管棚要尽量水平的进行布置。考虑到施工方便的原因, 设置水平管棚之后很难保证在隧道向前推进时的掘进断面保持不变。因此, 在实际隧道管棚超前支护工程中都是将管棚向外倾斜一定角度。所以在管棚设计与施工中, 要尽量采用满足施工要求的最小管棚外倾角。一般情况下, 在施工过程中要尽量使得管棚的钻孔孔口中心在隧道开挖轮廓线上, 孔的地步最好要落在轮廓线的外侧。如果管棚外倾角过大的话, 就会增加支护材料的消耗, 增加了工程成本, 造成了不必要的浪费。实际施工中, 管棚中心到隧道开挖边界的距离的取值取决于钻孔机械和管棚直径。通常取管棚孔中心到隧道开挖边界的距离要在150mm左右。通过理论计算发现的管棚组纵向间距在1-3m范围内的, 管棚的外倾角最好在3-8之间°。循环进尺越大, 管棚外倾角就要越小。为了简化起见, 考虑到施工的方便, 管棚外倾角一般取5°。

5 超前管棚支护技术质量控制要点

1) 一般需要在管棚的起点处设置一个防止泥浆溢出的墙体, 通常厚度要在30cm以上, 同时这个墙体结构也能够起到很好的稳定掌子面的作用。

2) 要主要控制在进行管棚支护过程中钻头的开挖工作面, 要结合地质情况和土质情况有一定量的上抬, 避免出现一位钻杆过长导致其下垂和失去控制的现象发生。在钻孔的过程中要及时的讲钻杆内部的渣土清理干净, 防止这部杂物堵塞钻孔。要根据地质条件来决定是否进行水泥砂浆的加注。对于下不出现沙层这种土质极不稳定的状况。要及时加注水泥砂浆, 来保证钻孔能够成型。钻孔完成之后要跟进进行管棚钢管的安置。防止出现钻孔坍塌的现象。

3) 相邻的管棚钢管之间要做好连接, 连接的质量一定要有保证。在一个断面上的管棚钢管的连接头的数量最好不要超过钢管数量的一半以上。这是为了保证在开挖的过程中减小钢管脱节的几率, 如果钢管发生脱节的话, 很容易造成土体结构的塌方。管棚钢管尽量选用质量好的无缝钢管在钢管开始位置要做成尖头性状, 承受压力的末端要焊接上钢箍。在管口位置处要预先留下注浆孔, 钢管的纸浆也不能过些也不能太粗, 最好在75-185mm之间。钢管的长度要在10m以上。也可以采用分段进行连接的方式, 这就需要用丝扣将钢管连接好。管棚钢管的设置方向要尽量沿着醉倒开挖工作面的轮廓线纵向接近水平出进行安置。通常选用的外插角在1-5°左右。

结语

当隧道通过软弱破碎的围岩地段等状况的时候, 进行隧道管棚的超前支护就显得非常重要。做好隧道管棚的超前支护可以最大程度的保障施工的安全, 能够保证岩体的结构稳定性。另外采用管棚超前支护技术不需要采用大型的施工设备, 施工技术和工艺也比较简单, 能够取得很明显的使用效果。伴随着交通事业的不断向前发展, 隧道管棚超前支护技术必将发挥出积极的作用。

摘要：随着我国交通事业的不断发展, 公路和铁路建设的力度在不断加大。一些隧道需要穿越特殊的地质。目前管棚超前支护技术已经在隧道工程中得到广泛的应用。在进行管棚支护过程中要充分考虑到地质状况和荷载变化的影响。

关键词：隧道,管棚,超前支护

参考文献

[1]JTJ042-94.公路隧道施工规范[S].

[2]杨光.超前管棚在公路隧道洞口施工中的应用[J].四川建筑, 24 (2) .

篇8：隧道中的超前大管棚支护施工

关键词隧道施工;超前管棚支护;施工工艺;施工工序

中图分类号U455.7文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0051-01

近几年来,随着国家交通建设的飞速发展,隧道的修建成了交通建设中的重要部分,对其技术要求也不断提高。面对各种复杂的地下地质情况,出现了不同的施工方法,并在工程实践中不断得到完善。而在公路、铁路下、地质情况差或隧道断面大、跨度大、埋深浅的隧道,其施工有很大的困难。而管棚施工是上述情况的有效的辅助施工方法之一。

管棚法是沿开挖轮廓线,钻设与隧道轴线平行的钻孔,而后插入不同直径的钢管,并向管内注浆,固结管周边的围岩。并在预定的范围内形成棚架的支护体系。

管棚支护将管周围岩的抗剪强度提高,先进行支护围岩,把因开挖引起的松弛控制在最小范围之内。

1作用原理

1)通过管棚注浆,使拱顶预先形成加固的保护环。而加固环发挥“承载拱”的作用,承受拱上部的地面荷载和岩层重量,使拱内部围岩仅承受拱部围岩的形变压力,从而创造了理想的开挖条件。2)当超前管棚沿隧道开挖轮廓周边密布时,加固环的变形变小,传递给隧道支护结构的上部荷载大大减小,同时通过环形固结层与管棚,将拱部围岩的形变应力传递给支撑拱架。由于支撑拱架间的相互连接。形成整体支护,有效地保证了掘进施工和初期支护的安全。3)梁效应:先行施设的管棚,以工作面和后方支撑为支点形成一个梁式结构,防止了围岩的松弛和滑塌。

2设计参数

管棚设计参数一般要求为:管棚棚管采用热轧无缝钢管,钢管导向端做成尖形,承压端焊上钢箍,管口预留止浆段,注浆孔沿孔壁呈梅花形布置。两根相邻管棚接缝应在垂直面上错开一定距离,全部管棚的接缝应交错布置。钢管直径选用80~180mm,钢管中心间距为30~50cm;钢管长度一般为10~45m,当采用分段连接时采用4~6m,钢管采用丝扣连接方式,丝扣长度≮15cm;钢管沿隧道开挖轮廓线纵向近水平外插设置,外插角为1~5°;钢管施工径向误差≯20cm,沿相邻钢管方向≯5cm;纵向管棚水平搭接长度≮1.5m。

而对于注浆材料,则有:

1)注浆多采用水灰比1:1单液水泥浆,在早期强度要求较高时可采用双液浆;2)注浆压力:0.2~2MPa;3)止浆墙根据围岩条件确定,可采用10~20cm厚喷混凝土或20~50cm厚混凝土封闭;4)注浆前先进行注浆现场试验,根据实际情况确定合理注浆参数。

3施工工序

管棚施工法的主要工序有导向孔钻进→扩孔施工→夯进钢管施工→管棚注浆施工。

其流程为:首先进行施工准备,同时钢管加工。完成后将钻机安放就位,同时利用导向系统进行导向孔钻进,之后扩孔,夯进钢管并进行管棚钢管清洗,最后实施管棚注浆工序。完成后即可进行隧道开挖。

3.1施工准备

1)根据设计图,进一步调查地质情况,按可灌性和空隙比或渗透系数确定注浆类型;2)通过试验确定或调整注浆半径、注浆压力和单管注浆量;3)加工导管,准备施工机具和器材。

3.2导向孔钻进

导向孔钻进是根据钻机钻杆内的高压射流泥浆,通过旋转射流对导向钻头前的土体进行切割,破除部分土体,再通过导向钻头导向板进行旋转切割,膨润土泥浆渗入导向孔内,进行护壁、冷却钻头和排屑。

钻孔前先喷混凝土封闭掌子面,以防漏浆,而后测量布孔,在设计孔位点上标记。然后用钻机钻孔,开孔时,先轻压慢速钻进,以保证开孔质量。钻进中用测斜仪量测钻孔方向,发现偏斜超过设计要求,及时纠正。

导向孔是管棚施工的关键环节,其成败与否直接关系到管棚施工的成败。所以在导向孔施工的每一环节都应受到重视注意。

1)钻机就位。施工中为确保钻杆中心与设计管棚中心位置对齐,采用支架进行钻机固定;同时为确保支架位置与管棚中心位置保持一致,每次管棚施工前都要对支架及钻孔进行对位。支架根据隧道结构形式搭设,与栅格连接固定。2)导向系统。根据隧道埋深确定应使用的导向系统,导向系统一般有ECLIPSE无线地下定位系统和地磁定位系统,当埋深在8m以下时采用地磁地下定位系统。3)泥浆系统。由引言知,一般超前管棚经过的地层地质条件较差,在例如粉细沙这样间歇性小、遇水容易坍塌的地层中,膨润土泥浆的作用就变得非常明显。不仅起护壁作用,还可以冷却钻头,排除钻屑。

3.3扩孔

在导向孔钻进成功后,卸下导向钻头,进行扩孔施工。扩孔中采用膨润土泥浆护壁,确保扩孔的顺利进行,防止孔壁坍塌。同时控制扩孔速度,扩孔过程中的钻机扭矩控制在钻机额定功率范围内。

3.4夯进钢管

当扩孔器扩孔完成后,移开钻机,铺设导轨,进行钢管行进施工。在夯进钢管过程中,保持膨润土泥浆进行护壁润滑,管口用麻丝和锚固剂封堵。

3.5管棚注浆

清孔后,按由下至上的順序施工,浆液先稀后浓、注浆量先大后小,如遇串浆或跑浆则隔孔灌压。

在夯进钢管之后,采用高压风进行钢管内泥沙处理,通过高压风使部分沉积在钢管内的泥沙排出管内,确保注浆管路畅通。

通过调整注浆压力使使浆液通过注浆孔渗透到钢管外的空隙及周围土体内,形成管棚,确保管棚周围土体密实。提高地层的强度和刚度,达到加固地层的目的。

浆液灌注根据现场地质情况及成孔效果,可采用多次注浆,通过调整将液压力对钢管内及钢管周围空隙进行多次填充。

4注意事项

1)在复核管棚的设计位置后才能进行下一步施工,以确保导向孔的成孔精确;2)钻机就位严格按设计轴线就位,从入射口就严格控制钻机轨迹;3)严格控制钢管就位,确保钻孔的纵环向间距及孔径,便于二次注浆;4)严格进行泥浆配置;5)做好施工记录;6)为使水平定向钻机钻杆中心与设计管棚轴线一致,因而孔口部位位置管棚施工钻机悬空,支架焊接牢固,确保水平定向钻机在支架上平稳牢固。

5结语

从超前管棚的施工流程来看,超前管棚支护实际上就是新奥法施工中超前锚杆施工的发展。超前管棚支护结构有足够的可靠性能,对于各种特殊、困难地段有较好的适用性。

它利用钢管和钢拱架作为纵向和横向支撑,能限制围岩变形,提前承受早期围岩压力。

管棚支护预加固效果明显。其施工速度快,临时支护及时、效果好,安全性高,能阻止严重渗水,经济和社会效益明显。

运用注浆加固、大管棚支护,可进行上半断面或全断面开挖,对于缩短支护时间,改善衬砌的受力特性都比较有利,提高了隧道的长期稳定性。

参考文献

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[2]林希鹤,卢清国,马艳春.超前管棚支护在隧道工程中的应用.铁道建筑,2006,8.

[3]吕少锋.隧道与地下工程施工技术案例精选.中国电力出版社,2009,4.