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1、大管棚超前支护施工技术09级土土木工程程：杨灏灏清摘 要在在隧道施施工中，为了保保证施工工安全、稳定、快速的的进行，可在软软弱围岩岩、断层层破碎带带、岩堆堆等不良良地质地地段进行行超前支支护。介介绍了大大管棚超超前支护护施工技技术。关键词 隧道道 超前前支护 大管棚棚Consstruuctiion Teechnnoloogy of Pree-grrounntedd Biig TTubee Caanoppy09Ciivill Ennginneerringg：YanngHaoqqinggAbsttracct FFor thee saake of thee asssurrancce connstrr
2、ucttionn saafetty,sstabbiliize annd runnninng qquiccklyy,itt caarriies onn fooreppoliing arooundd tthe rocck iin thee fflabbbinnesss aand thhe fauult crrushhed zoone inn tthe prroceess off bbig-lonng ttunnnel coonsttrucctioon .Acccorrdinng to thee ppastt Key worrdsttunnnel;forrepoolinng;bbigttubee c
3、canoopy11 工工程概况况新建成兰兰线（成成都兰州）CLZZQ-66-1标标段D11K2559+8855.8555 川主主寺一号号隧道，此隧道道为双线线隧道，进口里里程为DD1K2257+2588，出口口里程为为D1KK2622+7000，全全长51195.7099m，最最大埋深深为4000米。属青藏藏高原边边缘地带带，中深切割割的高山山地形，地形起起伏大，横向沟沟谷发育育，沟谷谷下切深深，地面面高程为为29991334555，最大大相对高高差为4464米米，隧道道进出口口均为级围岩岩。因此隧道道进出，设置1088mm超超前大管管棚，进进出口各各设388根，每每根长335米。2 大管棚作
4、作用机理理简述管棚是利利用导向向架，沿沿着开挖挖外轮廓廓线，以以较小的的外插角角，向开开挖前方方打入钢钢管，形形成对开开挖前方方围岩的的预支护护。管棚棚施工工工序有开开挖管棚棚钻机工工作室，导向墙墙施工，搭设平平台，安安装钻机机，钻孔孔,清孔孔,安装装管棚钢钢管，注注浆。大管棚中中各钢管管与强有有力的型型钢钢架架以及断断面形成成了一个个超静力力受力系系统，其其中断面面与钢管管之间为为钢结，而型钢钢与钢管管之间为为铰接形形式。根根据隧道道的开挖挖方法、断面、地质及及埋深等等条件，设定作作用在一一根钢管管上的荷荷载，以以支撑和和前方围围岩为支支点按梁梁模式计计算断面面力决定定断面所所需的断断面性能
5、能，选择择钢断面面。（图图1）3 管棚施施工工艺艺31 图11 超前大大管棚施施工工艺艺流程图图隧道开挖钻进结束下一根管棚钻进开挖周边放样布孔管棚钻机就位继续钻进安装至设计长度钻杆退回原位一节管棚体安装结束接长管棚钻进管棚体安装注浆安放钢筋笼 图1：棚棚架体系系计算3.2 大管棚棚设计参参数钢管规规格：长长管棚为为热轧无无缝钢管管及钢花花管，管管径有两两种一是是外径1108mmm、壁壁厚6mmm；一一是外径径1333mm、壁厚33mm，其中13333mm钢钢管主要要用于管管棚的定定向管。导管上钻钻注浆孔孔，孔径径为100mm16mmm,孔孔纵向间间距155200cm，呈梅花花型布置置，尾部部留
6、步小小于1米米的不钻钻孔注浆浆段。管棚中中增设钢钢筋笼，以提高高导管的的抗弯能能力，钢钢筋笼由由四根18主主筋和42mmm3.55mm固固定环组组成，钢钢筋之间间每1 m间距距用5 cm长长42钢钢管连接接，钢管管壁厚33.5 mm。管距：环向间间距中至至中为440cmm。外插角角：13。由于于钻头钻钻孔时，因为自自重向下下倾斜。因而当当线路为为上坡时时，角度度需取33，每米米抬高55.2ccm。（图二）图2：导导向管示示意图同一环环管棚中中接头位位置应相相互错开开，不小小于1mm,管节节长度为为8m+9m+9m+9m或或9m+9m+9m+8m。断面布布置图中中，编号号为单号号的钢管管采用采采
7、用第一一种分节节排次序序，编号号为双号号的钢管管采用第第二种分分节编排排次序。图3：钢钢管编号号3.3管管棚施工工3.3.1 施施工准备备疏排地地表水。洞孔仰坡坡稳定地地层，施施工洞顶顶天沟及及锚杆框框架梁。施工明明暗交界界处预加加固桩。导向墙墙施工。导向墙采采用C220混凝凝土浇筑筑。截面面尺寸为为1m*1m，环环向长度度根据上上台阶开开挖位置置确定。为保证证其基础础的稳定定性，基基底宽度度应不小小于1.5m，必要时时应加大大导向墙墙基底宽宽度或采采用其他他措施进进行基底底加固处处理。导向墙与与预加固固固桩连连接，接接茬钢筋筋采用HHRB3335直直径222的钢筋筋，间距距为25525，深入
8、入导向墙墙及预加加固桩各各0.66m，预预加固桩桩接茬钢钢筋采用用植筋方方式设置置，无预预加固桩桩一侧导导向墙墙墙底采用用42小小导管注注浆加固固，小导导管纵向向设置33组，每每组4根根，4.5m根，注注浆加固固导向墙墙基础。导向墙施施作前应应先施作作孔口管管定位钢钢架及锁锁脚锚杆杆，并将将孔口管管材用焊焊接的方方式固定定与钢架架上，再再浇筑导导向墙混混凝土。3.3.2 施工工工艺测量放放样出隧隧道设计计轮廓线线，并按按40ccm间距距标出管管棚的位位置。搭设平平台，安安装钻机机，测孔孔定位：钻机平平台尽量量一次搭搭好。钻钻孔顺序序，由高高孔位向向低孔位位进行，可缩短短移动钻钻机与搭搭设平台台
9、时间，便于钻钻机定位位、定向向。安装钻钻机。钻钻孔平台台要稳固固，钻机机安装要要牢固，防止施施钻时钻钻机不均均匀下沉沉、摆动动、位移移、倾斜斜而影响响钻孔质质量。钻钻机距掌掌子面，一般不不应超过过2m。钻机定定位。进进钻前，用全站站仪及水水准仪定定出掌子子面管棚棚孔位。根据管管棚外插插角，架架立钻机机时，可可用手罗罗盘、经经纬仪、挂线相相结合的的方法，确保钻钻机钻杆杆轴线与与管棚外外插角轴轴线相吻吻合。钻孔开钻时，先低速速低压，等成孔孔几米后后，再加加速加压压。钻进进过程中中，必须须沿钻机机定位后后定下来来的基线线钻孔，随时检检查钻孔孔方向的的准确度度，根据据地质情情况的变变化，选选择不同同的
10、钻头头，当遇遇坚硬孤孤石不能能钻进时时，采用用冲击钻钻头，把把岩石击击碎，为为普通稍稍软岩石石或土质质时，采采用合金金管钻进进行钻进进。钻进进过程中中岩土对对管壁的的阻力较较大，前前段开孔孔采用1277mm钻头头，以便便于钢管管容易顶顶入，钻钻进过程程遇特殊殊复杂地地层，如如不能钻钻进或难难以成孔孔时，采采用预注注浆加固固钻进成成孔。钻孔参数数：a、钻孔孔直径： 1227mmm（比钢钢管直径径大211mm）b、钻孔孔平面误误差：不不大于220cmm钻孔时的的孔斜测测定措施施：a、扶正正器扶正正钻具b、水准准仪根据据高差调调整角度度。c、岩心心管扫孔孔检查控控制，发发现孔斜斜超过允允许范围围，则
11、停停止钻孔孔，进行行注水泥泥浆充填填，凝固固后重新新钻孔。扫孔用1008mmm岩芯管管进行扫扫孔，目目的是清清除孔内内岩碴和和顺通孔孔道。岩岩芯管长长度不小小于3mm为宜，长度稍稍长更好好。如遇遇下管困困难，连连续扫孔孔几次，同时借借助高压压空气吹吹洗，直直到孔内内清扫干干净。3.3.3 技技术要求求（1）钻钻孔前，精确测测定孔的的平面位位置、倾倾角、外外插角，并对每每个孔进进行编号号。（2）钻钻孔外插插角13以为宜宜，工点点应根据据实际情情况作调调整。钻钻孔仰角角的确定定应视钻钻孔深度度及钻杆杆强度而而定，一一般控制制在23。施工工中应严严格控制制钻机下下沉量及及左右偏偏移量。管棚钻孔孔允许
12、偏偏差序号项目允许偏差差1方向角12孔口距50mmm3孔 深50mmm（3）严严格控制制钻孔平平面位置置，管棚棚不得侵侵入隧道道开挖线线内，相相邻的钢钢管不得得相撞和和立交。（4）经经常量测测孔的斜斜度，发发现误差差超限及及时纠正正，至终终孔仍超超限者应应封孔，原位重重钻。（5）掌掌握好开开钻与正正常钻进进的压力力和速度度，防止止断杆。3.4 管棚棚预注浆浆管棚安装装完成毕毕后，即即可注水水泥浆，利用浆浆液的渗渗透作用用，将周周围岩体体预先加加固及堵堵住围岩岩裂隙水水，既能能起到超超前支护护的作用用，同时时加强了了管棚的的强度和和刚度。3.4.1 注浆设设计灌注浆浆液：水水泥浆液液，地下下水丰
13、富富可开采采用水泥泥玻璃双双液浆，本隧道道水泥采采用低碱碱P.OO425。注浆参参数：水水泥浆水水灰比：1:11（重量量比），注浆压压力0.522.0MMPa。注浆量量计算：一般采采用体积积法计算算，Q=An(1+),式中中“A”为加固固围岩体体积；“n”为地层层填充率率；“”为浆浆液填充充系数，一般在在0.770.9之间间；“”为注注浆材料料损耗量量，一般般取0.1。经经计算，本隧道道单根钢钢管注浆浆2.443m。3.4.2 管棚注注浆施工工注浆配配合比。合适的浆浆液配比比既能提提高浆液液的扩散散加固范范围又能能控制浆浆液的胶胶凝时间间，上述述注意设设计中，注浆参参数和及及单根钢钢管均已已得
14、到，实际施施工进浆浆速到一一般为220330L/minn。注浆压压力。每根钢管管注浆结结束与否否，不是是以时间间来判断断。而是是以注浆浆压力来来控制，当注浆浆压力持持续升高高，接近近或达到到注浆压压力时，该管注注浆压力力才能结结束。注注浆初压压0.551.0Mppa。注注浆结束束后，采采用100号水泥泥砂浆充充填管棚棚钢管，增强钢钢管的强强度和刚刚度。注浆效效果评定定。单孔结结束条件件，注浆浆压力达达到设计计终压22.0MMPa，浆液注注入量已已达到计计算值的的80%以上。注浆在在达到结结束的条条件后，应利用用止浆阀阀或木塞塞将注浆浆孔口堵堵塞，以以保持孔孔内压力力，直至至浆液完完全凝固固。全
15、段结结束条件件，所有有注浆孔孔均符合合单孔结结束条件件，无漏漏泥情况况。注浆完完毕用铁铁锤敲击击钢管，如响声声清脆，则说明明浆液未未填充满满钢管，需采取取补注或或重注；如响声声低哑，则说明明浆液已已填充满满钢管，如未达达到要求求，应进进行补孔孔注浆。对注浆加加固区进进行钻孔孔取芯，观察注注浆充填填情况。注浆顺顺序：打打好一孔孔，注浆浆一孔，先注无无水孔，后注有有水孔，从拱顶顶顺序向向下进行行，如遇遇窜浆或或拒浆，则可间间隔一孔孔或数孔孔注浆。(3)注注浆应符符合下列列要求：浆液的的浓度、胶凝时时间应按按交底执执行，不不得任意意更改。应经常常检查泵泵口及孔孔口注浆浆压力的的变化，发现问问题，应应
16、及时处处理。注浆结结束的条条件如下下：a单孔结结束条件件，注浆浆压力达达到设计计终压22.0MMPa，浆液注注入量已已达到计计算值的的80%以上。注浆在在达到结结束的条条件后，应利用用止浆阀阀或木塞塞将注浆浆孔口堵堵塞，以以保持孔孔内压力力，直至至浆液完完全凝固固。b全段结结束条件件，所有有注浆孔孔均符合合单孔结结束条件件，无漏漏泥情况况。c注浆完完毕用铁铁锤敲击击钢管，如响声声清脆，则说明明浆液未未填充满满钢管，需采取取补注或或重注；如响声声低哑，则说明明浆液已已填充满满钢管，如未达达到要求求，应进进行补孔孔注浆。3.5 质量量保证措措施安排注注浆工艺艺熟练的的工人进进场作业业，开工工前严格
17、格执行交交底就技技术，使使每个人人熟悉工工艺流程程，操作作方式及及设计要要求。管棚所所用钢管管进场必必须按批批抽取试试件作力力学性能能（屈服服强度、抗拉强强度和伸伸长率）和工艺艺性能（冷弯）试验，其质量量必须符符合国家家有关规规定及设设计要求求。导向墙墙混凝土土浇筑时时，加强强捣鼓，确保混混凝土外外光内实实。钻孔施施工时，严格控控制钻进进方向，以其外外插角度度满足设设计要求求，且不不侵入开开挖轮廓廓线越小小越好。钻孔方方向一般般由高孔孔位向低低孔位进进行，由由上向下下进行。第一节节钢管前前端应加加工成尖尖锥状，以利导导插入。要打一一眼，穿穿一孔。钢架安安装垂直直误差需需要在2。出现卡卡钻、塌塌
18、孔时，宜注浆浆后再钻钻。水泥浆浆严格按按照水灰灰比进行行拌合，严防水水泥包装装袋及其其他杂物物混入。做好注注浆记录录：包括括钻孔位位置、编编号、水水泥品种种及标号号、水灰灰比、注注浆开始始、结束束时3.6安安全要求求工人入入场前必必须进行行三级教教育，经经考试合合格后，方可进进入施工工现场。所有人人员进入入施工现现场必须须戴合格格安全帽帽，系好好下颚带带，锁好好带扣，做好人人身防护护。洞口开开挖时应应预留管管棚施工工台阶，搭设管管棚施工工工作室室，钻机机脚手架架平台应应支撑在在稳固的的地基上上。在软软弱围岩岩地段，立柱底底应加设设垫板或或垫梁。夜间钻钻孔时，施工场场地应有有足够的的照明。配置浆
19、浆液时，操作人人员戴胶胶手套、护目镜镜、穿长长筒胶鞋鞋。注浆浆泵压力力突然升升高时，可能发发生堵管管，立即即停机检检查，并并及时清清洗注浆浆管路。焊接时时，电焊焊机线路路做到“一机一一闸，一一箱一护护”。钻机作作业时注注意人身身安全、防碰、防止机机械伤害害，严格格遵守操操作规程程。搭设钻钻机平台台，确保保平台支支撑于稳稳固的地地基上，防止钻钻机在施施钻时产产生摆动动、位移移影响钻钻孔质量量和人身身安全。拆卸钻钻杆时，要统一一指挥、明确联联络信号号，扳钳钳卡钻方方向正确确，防止止扳钳及及扳手打打伤人。施工处处于雨季季，要注注意电器器设备的的防雨、防潮、防触电电。钢管内内插入注注浆管和和排气管管，排气气管要深深入孔底底。对预预留的管管口进行行保护后后，对孔孔口空隙隙进行封封堵和施施作掌子子面喷射射混凝土土止浆墙墙。在临边边作业时时要有必必要的防防护措施施，防止止高空坠坠落、物物体打击击。10西安建筑科技大学毕业设计（论文）