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1、可编辑溪峪隧道管棚施工技术山西中南部铁路通道项目部五分部安万里摘摘要要介绍溪峪隧道 30m 长大管棚超前支护的施工技术，施工工艺、质量控制。关键词关键词长大管棚施工技术施工工艺质量控制1 1 工程概况工程概况溪峪隧道位于长治市长子县境内，进口位于长子县石哲镇晋义村附近、出口位于长子县南陈乡溪峪村附近。隧道设计为双线隧道，隧道进口里程为D4K460+694、隧道出口里程为D4K463+292，隧道全长 2598m，隧道最大埋深为 97m。隧道所处地貌单元为低山丘陵区，地形起伏较大，发育有沟谷，地表植被发育，多为乔木灌木混杂林，地质构造简单，岩层总体单斜产出。局部地表 0.3m 为耕植土，含植物根
2、系，隧址区地表无长流水，地下水类型主要为砂岩裂隙水，透水性弱，地下水贫乏。隧道洞口位置范围为软岩，且强风化，施工易坍塌。设计采用30m 长大管棚对洞口段进行超前支护。2 2施工工艺施工工艺管棚是沿隧道衬砌外缘一定距离打入的一排纵向钢管，并且在插入钢管后，再往管内注浆以固结软弱围岩、充填钢管与孔壁之间空隙，使管棚与围岩固结紧密，以提高钢管的强度。隧道开挖后架设拱形钢架支撑，形成牢固的棚状支护结构，确保安全施工。2.12.1 管棚施工工艺流程（见图管棚施工工艺流程（见图 2 2）2.22.2 管棚参数管棚参数图图 1 1长大管棚对洞口段进行超前支护长大管棚对洞口段进行超前支护2.2.1 钢管布设在
3、圆心角为 1314833的隧道拱部。2.2.2 钢管环向间距为 40。2.2.3 倾角：仰角 13(不包括线路纵坡)。2.2.4 钢管施工误差：径向不大于20，环向相邻两管之间不大于10。2.2.5 管棚长度为 30m，热轧无缝钢管108，壁厚 5，节长 4.0m、6.0m。精品文档，欢迎下载可编辑2.2.6 导向管为热轧无缝钢管140，壁厚 5，节长 1.0m。2.2.7 连接管采用114，壁厚 6 的热轧无缝钢管，连接管内车丝扣，节长30。2.32.3 施工机具选择施工机具选择管棚施工机具的选择应根据地质情况、工期安排、设备性能及设备来源综合考虑。因洞口位置处埋深浅，围岩松散破碎，常因孔壁
4、不稳定而导致坍塌、埋钻、卡钻等各种孔内事故的发生。对于以上易发生的孔内事故，结合地管棚加工钻机定位钻孔清孔钻孔验收合格插入钢管管棚注浆结束不合格回填或其他措施施工准备测量放线安装套拱钢架安装导向管浇筑导向墙砼质结构特点，施工设备采用 Z GP150 履带型导向控制管棚钻机、KBY-50/70 液压注浆机。确保快速、安全、经济地完成工程内容。2.42.4 劳动力组织劳动力组织管棚施工，工种杂、技术性强、要求技术人员具有各方面的独立操作能力，又能处理管棚施工中一般的故障，管棚施工质量很大程度丝扣连接上取决于钻孔和注浆的质量。一台Z GP150 履图图 2 2管棚超前支护工序流程图管棚超前支护工序流
5、程图带型管棚钻机两班作业，每班劳动力组织为：技术人员2 人、领工员 1 人、班长 1 人、钻工 3 人、修理工 1 人、电工 1 人、电焊工 1 人，合计 10 人/班2 班=20 人。2.52.5 主要材料计划（见表主要材料计划（见表 1 1）表表 1 1隧道隧道 30m30m 管棚主要工程数量表管棚主要工程数量表序号一123二12345钢花管钢管（内车丝扣）钻（清）孔水泥浆封孔混凝土工字钢预埋导向管工程项目材料规格导向墙C20I18 轻型工字钢1405 热轧无缝钢管管棚1085 热轧无缝钢管1146 热轧无缝钢管125水泥：水=1:1M7.5 水泥砂浆kgkgmmm33单位mkgkg3数量
6、15.466808.978582.57513336.05925.31067.519.53316.08精品文档，欢迎下载可编辑2.62.6 管棚施工工序管棚施工工序管棚施工主要工序有开挖支护边坡、仰坡；施作导向墙；钻孔；清空；验孔；安装管棚钢管；注浆。2.4.1 边仰坡开挖支护2.4.1.1 洞顶截水天沟施工完成后，开始刷边仰坡。边坡：一级边坡高度 10.0m，坡率为 1:0.25，二级边坡按照 1:0.75 刷坡至地面线。仰坡：按照 1:0.75 坡率刷坡至地面线。在刷坡过程当中，采用坡度尺随时控制坡率。2.4.1.2 边仰坡支护与开挖同步进行，及时施工锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土及时封闭坡面
7、。以防围岩风化，雨水渗透而滑塌。2.4.2 施作导向墙2.4.2.1 导向墙施工前按设计放出导向墙里程、中线、标高，定出导向墙及导向管位置。作为长管棚的混凝土导向墙，在衬砌外轮廓线以外施作，导向墙内埋设2 榀 I18 轻型工字钢架，钢架与导向管焊成整体。为防止钢架在施工时沉降，在拱脚处施作混凝土基座，并预埋可焊接钢筋。2.4.2.2 导向管安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪以坐标法在预埋拱架上定出其平面位置；用测斜仪设定导向管的倾角。导向管牢固焊接在工字钢架上，防止浇筑混凝土时产生位移。2.4.2.3 导向墙截面尺寸为 1.0m1.0m，内模为 30120 钢模板
8、，采用 2 榀 I20 工字钢架支撑，拱脚支撑在混凝土基座上。外模及挡头板采用 5cm 厚木板，挡头板内镶嵌厚1cm图图 3 3长大管棚导向墙导向管安装长大管棚导向墙导向管安装竹胶面板。模板安装、加固好后浇筑C20 混凝土，混凝土捣固均匀、密实。2.4.3 钻孔2.4.3.1 在钻孔前，将所有管棚进行编号，先钻双号孔，待装管及注浆完成后，再钻单号孔，以避免塌孔或漏浆。2.4.3.2 为了便于安装钢管，开孔钻头直径采用125 mm，钻孔深度大于设计的0.5m。岩质较好的可以一次成孔，钻进时产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。精品文档，欢迎下载可编辑2.4.3.3 钻机开钻时，采取低速低压，待成孔5
9、m 后根据地质情况逐渐调整钻速及风压。2.4.3.4 在钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并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。在钻进过程中认真做好原始记录，及时对孔口岩霄进行地质判断、描述，作为开挖洞身的地质预探预报和指导洞身开挖的依据。2.4.3.5 第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余2030cm 时停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联接成一体。2.4.3.6 换钻杆时，注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤等异常情况，不符合要
10、求的进行更换，以确保正常作业钻孔达到要求深度后，拆卸钻杆，钻机退回原位。2.4.4清孔验孔2.4.4.1用管棚钻机钻杆配合钻头（125mm）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。2.4.4.2 用高压风从孔底向孔口清理钻渣。2.4.4.3 用钻杆检测孔深，测斜仪等检测倾角、外插角。2.4.5 安装管棚钢管（见图 3）2.4.5.1 钢管在专用的管床上加工好丝扣，管棚四周钻 10 注浆孔，呈梅花形布设，环向间距为113mm，纵向间距 150mm。尾部留不钻孔的止浆段150，管头焊成圆锥形，便于入孔。2.4.5.2 管棚顶进采用大孔引到和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于
11、管棚直径的引导孔（125mm），然后利用钻机的冲力和推力低速顶进钢管，也可采用人工配合挖掘机或装载机顶进，冲击压力控制在 1.82.0MPa，推进压力控制在 4.06.0MPa。2.4.5.3 接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余 3040cm 时，开动钻机反转，使顶进联接套与钢管脱离，钻机退回原位，人工装上后一图四图四长大管棚钢管安装长大管棚钢管安装节钢管，大臂重新对正，钻机缓慢低速前进对准前一节钢管端部（严格控制角度），人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。精品文档，欢迎下载可编辑2.4.5.4 接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头
12、前后错开1.0m，确保同一横断面内的接头数不大于 50%。安装前在地面预先排好然后再依次安装，保证接头分布符合要求。2.4.6 注浆2.4.6.1 安装好有孔钢花管后即对孔内注浆，注浆后再施工无孔钢管。由拱部向两侧对称、间隔进行，无孔钢管作为注浆质量的检查管，检查注浆质量，并做好注浆记录。2.4.6.2 水泥浆水灰比为 1:1，注浆顺序根据降水漏斗原理，从拱部开始从上而下压注，先压注无水孔，后压注有水孔。在出现串浆、跑浆异常情况下，现场根据实际情况采取间隔一孔或几孔措施进行灌压。2.4.6.3 采用 KBY-50/70 液压注浆机将浆液注入管棚内，初压0.5MPa1.0 MPa，终压 2.0
13、MPa，持压 15min 后停止注浆。注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5 倍，在遇到注浆量超限且未达到压力要求情况的时候，采取调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。2.4.6.4 注浆结束后及时清除管内浆液，并用M7.5 水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。3 3质量控制质量控制3.1 钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角。并对每个孔按照单双号进行编号。3.2 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11.5，钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的 1%左右，并控制在 20 30。3.3 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。3.4 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。3.5 掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。3.6 管棚严格按设计位置施工，钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管。4 4结束语结束语对于隧道洞口的软弱破碎围岩地段、浅埋地段采用长大管棚施工工艺，提前发挥超前支护作用，增加了施工安全度，提高隧道的长其稳定性，具有显著的经济效益和社会效益。在管棚支护下开挖，可减少地表下沉和防止围岩坍塌。管棚钻孔可作为地质预探预报，地质资料可指导洞身开挖提供依据。精品文档，欢迎下载