超前大管棚施工

超前大管棚施工（精选4篇）

超前大管棚施工 第1篇

在隧道施工中, 塌方、岩爆、大变形等事故屡见不鲜。塌方产生原因复杂, 既有工程地质条件及施工水平方面的原因, 也有相关施工技术人员在认识、技术上存在缺陷或不足。在公路隧道乃至整个地下工程施工中, 塌方在一定程度上会对现场施工人员的安全构成威胁, 易产生伤亡事故。塌方一旦产生, 往往治理不易。若不根据具体情况对症下药, 很难将其根治, 因而出现边治边塌的情况, 而且, 若治理不彻底, 将会给工程使用安全造成重大隐患。本文将以瑶寨隧道为工程实例, 论述超前大管棚注浆技术在隧道塌方中的应用。

2 工程概况

瑶寨隧道是广西六寨至宜州高速公路西部开发省际公路通道中阿荣旗至北海公路的组成部分, 属国家高速公路网兰州至海口和汕头至昆明高速公路的重要组成路段。瑶寨隧道属六宜高速控制性工程之一, 隧址区位于南丹县八圩乡瑶寨村西南方向约1.5km处, 为上下行线分离式隧道, 其中上行线长2674m, 下行线长2700m, 上下行线累计总长为5374m, 最大埋深约270m。黔桂铁路从隧道上方的瑶寨塘浪坪谷地通过, 隧道与团结水库的最小水平距离约为320m。

在隧道施工中, 有一段岩层为硅质岩及灰岩 (如图1) , 呈隐晶质结构, 薄层状构造, 强风化, 岩质较脆, 裂隙发育, 岩体破碎, 掌子面有泥化现象, 裂隙间充填粉质粘土, 胶结性差, 开挖时易掉快和产生坍塌。由于拱顶不断出现掉块, 因此组织人员对掌子面前方地质情况进行探测。经钻探发现:掌子面前方存在溶腔, 其内由粘性土填充。2010年12月29日瑶寨隧道开挖至进口左线ZK47+067掌子面时发生大规模突泥塌方地质灾害 (如图2) , 塌方长度约25m, 塌方土石方数量约1300m琯。清理洞内突泥堆积物期间, 发现ZK47+048-ZK47+056段拱架出现下沉, ZK47+056洞顶上有小导管和钢拱架出露。现隧道洞内塌方范围围岩稳定性较差, 急需及时制定塌方段处理方案。

3 塌方成因及处治方案的选择

3.1 塌方成因

隧道塌方的原因较为复杂, 影响因素很多, 一般认为包括了地质因素、设计因素、施工因素和认识因素等 (如表1) 。

通过对工程地质条件、施工方法等进行调查后发现, 本次塌方的原因可以主要归纳如下: (1) 掌子面岩体结构构造。隧道处于岩溶发育带上, 孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水较丰富。该掌子面里程位置接近水库, 在地下水长期溶蚀作用下, 围岩节理、裂隙发育, 岩体破碎, 夹软弱粘性土, 岩层为薄层状构造, 掌子面岩体倾向向下, 整体稳定性差; (2) 地下水。该处地下水丰富, 掌子面岩体含水量较大, 拱顶处常渗水, 开挖时围岩受力遇水失稳; (3) 施工支护措施不及时、不规范。

3.2 处治方案的选择

隧道塌方主要是由于岩体失稳所引发, 从治本的角度考虑, 首先应从加强围岩自稳能力方面着手。一般认为, 在处理塌方中所采用的方法通常有以下几种: (1) 锚杆法。即利用钻机在围岩壁上钻孔安设锚杆对围岩实施加固的方法。 (2) 注浆法。将某些水泥或水泥-水玻璃混合液配置成浆液, 用压送设备将其灌入土层或岩层中, 使浆液在高压作用下沿缝隙扩散, 最终实现胶凝固化。 (3) 小导管注浆支护。掌子面小导管注浆是沿隧道外轮廓线以一定仰角向掌子面前方打入泄浆孔的小导管, 通过注浆来充分填充土体隙形成一定厚度的结合体; (4) 大管棚法。沿开挖轮廓周线钻设与隧道轴线平行的钻孔, 而后插入不同直径的钢管 (钢管之间留有一定间距) 形成钢管棚架的一种支护方法。

由于围岩前方存在由粘性土充填的溶洞, 经业主、设计、监理和施工四方共同会商, 决定采用大管棚注浆技术。

4 大管棚设计方案及处治技术方案

4.1 塌方段施工方案

以超前大管棚支护配合开挖过程中小导管补强注浆加固技术形成隧洞的管棚支护体系, 以管棚和钢拱架形成的支撑结构, 其整体刚度大, 能承受较大的松散岩体的压力。隧道开挖轮廓线以外的环向钢管形成的棚架, 为开挖及支护作业提供了安全保障。分台阶开挖隧洞断面, 台阶长度5m, 台阶高度3.5m, 开挖循环进尺0.5m, 上半断面采用预留核心土环形开挖, 以保证掌子面的稳定与安全;开挖完成后及时将临空面初喷混凝土封闭, 然后打系统锚杆, 挂网、安装工字钢支撑钢架、喷射混凝土封闭。下半断面开挖后清底施作仰拱, 确保初期支护的及时封闭。超前小导管注浆支护, 主要是沿隧道拱部周边环向打一层或双层小导管, 通过在小导管里注浆液, 通过小导管上的梅花孔扩散至松散岩体, 利用浆液来固结岩体, 连同小导管一起形成稳定的固结拱体。钢管在此起双重作用:一是超前管棚作用;二是注浆加固作用。管棚支护与浆液固结, 共同作用于岩体, 形成承载拱, 共同承受拱上部岩层重量, 使拱内部围岩及支护系统处于免压状态, 可以防止坍塌。

4.2 大管棚设计

在大管棚设计中, 充分考虑地质、周边环境、隧道开挖断面、埋深以及开挖方法等, 以确定管棚的配置、形状、施工范围、管棚间隔及断面等参数。根据塌方段地质情况、塌方段长度和隧洞已施作衬砌段实际情况, 设计管棚长度有12.5m、18m和20 m三种, 隧洞拱部作3个循环, 部分墙部作2个循环, 管棚搭接长度2 m。在隧洞开挖线外30cm处拱部和部分边墙部位施作管棚, 钻孔外插角3°~5°, 管棚采用Φ108mm、壁厚6 mm的热轧无缝钢管, 节长8或12m, 钢管分段之间采用丝扣连接方式, 丝扣长度≮15cm。管棚环向间距拱部为30cm, 墙部为50cm。管棚上钻凿注浆孔, 孔径12mm、孔间距20cm, 梅花形布置, 尾部留50~100cm不钻孔作为止浆段。钢管导向端做成尖形, 承压端焊上钢箍。

4.3 小导管注浆

长管棚注浆加固形成的承载拱厚度约2m, 加上注浆在岩体中的分布不均匀性, 为保证开挖时松散岩体不从管棚上塌落, 需增加承载拱的厚度, 为此在开挖时作小导管注浆补强。小导管采用Φ32mm焊缝钢管, 长5.5m, 开孔段长4m, 环向间距60~75cm, 外插角41°, 小导管注浆采用C-S双浆液, 注浆量根据现场具体情况决定, 保证掌子面开挖全。开挖与小导管注浆交替进行, 即每注一个循环开挖1.5m (即支护三榀钢拱架) 。初期支护与开挖紧跟, 即每开挖一个循环立即初喷, 锚杆挂网立拱喷砼施作初期支护。

4.4 注浆方法

向孔内注入水泥浆, 水泥浆在高压泵产生的压力下渗透到塌方体的周围, 对周围破碎岩层、土颗粒进行充填、挤密、加固, 从而改善岩层的自身性质, 增加岩层的强度, 在管棚群桩作用力下, 使破碎岩层和管棚结为一个整体, 形成注浆固结体, 在清理塌体过程中不再发生塌方。其注浆顺序为“先周边, 后中间”, “间隔跳孔注浆”。第1次注浆压力控制在0.5~1.0MPa, 第2次劈裂注浆压力控制在2~2.5MPa。为了全面、全过程掌握注浆量, 要求现场施工班组以及施工人员24h值班, 并详细记录清楚每个孔、每个段次的注浆量、注浆压力、注浆时间及岩层冒浆的位置、形状、冒浆量。

5 处治效果

根据现场施工情况, 监测组在塌方附近布设5个量测断面, 量测初期支护的收敛情况 (图3) 。观测时间均为10天左右 (因为要施作二次衬砌) 。从量测结果看, 最大收敛值不超过4mm, 其余各断面的初期支护收敛值均很小, 而且在二次衬砌施作前已经趋于稳定。

6 结论

本工程采用超前大管棚支护技术, 顺利通过隧道塌方段的破碎岩体。现场开挖情况表明, 管棚的最大下沉量为43 mm, 水泥浆液在压力的作用下向四周扩散, 充满了钢管周围岩体的缝隙, 起到了固结岩土体的作用。施工的管棚和预注浆加固了松散岩体, 管棚和衬砌支护 (格栅钢架和喷射混凝土) 形成一个统一整体, 纵横交错, 共同受力, 使整个开挖工作面处在安全防护之中。实践证明, 超前管棚支护结构有足够的可靠性能, 大管棚和预注浆加固技术对于大跨度、软弱围岩隧道或隧道的塌方段有较好的适用性。

参考文献

[1]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社, 2003

[2]冯卫星, 况勇, 陈建军.隧道坍方案例分析[M].成都:西南交通大学出版社, 2002

洞内超前管棚出洞施工技术 第2篇

【关键字】超前管棚；出洞；施工技术

1.工程概况

黑苴隧道位于改建铁路成昆线广通至昆明段扩能改造工程 DK945+650～DK971+150段，DK955+817～DK955+837为Ⅴ级围岩，上覆第四系全新统滑坡堆积体（Q4del）粉质黏土、块石土；坡洪积层（Q4dl+pl）粉质黏土、卵石土层，坡残积层（Q4dl+el）粉质黏土；下伏基岩为白垩系上统江底河组（K2j）泥岩夹砂岩、泥灰岩。

由于出口地形限制，机械材料无路可入，因此拟采用由进口施作大管棚后采用三台阶法出洞，必要时设临时仰拱，同时紧跟仰拱和二次衬砌。当仰拱施工至下台阶、二衬施工至距仰拱不大于20m时，洞内再行上台阶开挖。上台阶出洞后进行洞口边仰坡刷坡，施工套拱，并及时施作临时仰拱，形成一个稳定的洞口支护体系，再反过来从洞内向洞外施工中下台阶，贯通隧道。

2.施工步骤

⑴当进口开挖至DK955+812时，停止掌子面开挖，整修好开挖面，并为管棚施工做好准备（中导台阶需预留6m左右）。网喷封闭掌子面及各台阶，挂设25×25cmφ8钢筋网，喷射C25混凝土10cm。

⑵由洞内施作φ89大管棚。

⑶施工仰拱至下台阶，施工二衬至仰拱距离不大于20m。

⑷完成上述作业工序后，由进口三台阶开挖及支护。

⑸上台阶贯通后，及时施作套拱及临时仰拱，并进行出口边仰坡刷坡及防护。

⑹根据围岩监控量测情况，从洞内向洞外施工中下台阶，贯通隧道。

3.主要施工方法

3.1洞内大管棚施工

DK955+817～+837段大管棚采用Φ89mm钢管，管棚长20m，每环36根，环向间距40cm，管棚外插角1～3度。待掘进至里程DK955+805.92时，初期支护钢架按管棚角度逐步抬高，当施工至管棚里程DK955+812时钢架比正常断面钢架抬高32cm，从而形成管棚工作室，之后在钢架下方施作超前大管棚，详见图1。

①机具。针对出口段以软岩为主，超前大管棚采用XY-2管棚钻机钻孔，在钻杆钻进过程，通过压力水将碴土自动旋出。采用TBW50/15型灰浆搅拌机拌制水泥浆，采用HBZ60-200压浆机压浆。

②施工方法。隧道开挖至管棚设计里程后，按設计要求间距、位置准确布置大管棚。按钢管设计角度对钻机进行定位、钻孔。成孔后将事先加工好带有注浆眼的钢管插入孔内，钢管节与节用丝扣联接，钢管终端密封。导管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距20cm，呈梅花形布置，尾部预留不小于100cm的不钻孔的止浆段。按上述步骤将其余管棚施钻安插完毕后，用8mm厚钢板做止浆封，并预留排气孔。将水泥浆从钢管口压入，浆液通过钢管注浆眼压入孔壁的缝隙内，水泥浆从排气孔挤出，结束压浆。注浆压力一般为1.0～2.0MPa。

3.2开挖

结合设计围岩地质状况，加之有大管棚的保护，拟定采用三台阶七步流水预留核心土开挖方法出洞。同时，在施工中根据围岩稳定情况，及时增设临时仰拱。

三台阶七步流水作业法开挖，即先采用超前大管棚（必要时增加超前小导管）护顶，将隧道断面分为上中下三个台阶分步开挖，仰拱紧跟下台阶并及时闭合成环。

三台阶七步流水作业法施工的主要工序如下：施工工序见图2。

㈠上导施工。拱顶在超前支护的保护下，采用机械或控制爆破开挖图中的①部，开挖后立即初喷4cm厚砼，封闭作业面，然后架立钢架，安装钢筋网片及连接钢筋，钻设径向系统锚杆和锁脚锚管并将钢架和锁脚锚管焊接牢固后复喷混凝土至设计厚度，形成较稳定的承载拱。

㈡中、下导施工。在上导承载拱作用下，进行中下导施工。中、下导按以下方式开挖：首先开挖图中的②部，然后再开挖图中的③部，使同一台阶左右工作面错开一定的距离（一般控制在2榀钢架间距），严禁同一台阶侧墙对挖，使拱架悬空。最后再开挖图中的④部。

下导的开挖同中导的施工相同。

3.3初期支护

初期支护严格按设计要求施作，并考虑到出洞施工的特殊性，施工过程中将依据围岩稳定状况予以适当加强。初步拟定在洞口段剩余20m时，锁脚锚管在每榀钢架节点处由原设计2根增加至6根，确保初支稳定不下沉。

3.4出口套拱施工及边、仰坡开挖

上台阶出洞后，根据设计边、仰坡开挖边线进行测量放样，然后人工配合挖掘机分层自上而下开挖边仰坡，随挖随支。当开挖高度达到套拱高度时及时进行洞口套拱施工，并依据围岩监控量测结果及时施作临时仰拱，使洞口形成一个稳定的支护体系。

开挖边、仰坡时，人工用坡度尺控制好坡比。临时边坡采用锚网喷防护，喷砼厚10cm，φ22砂浆锚杆长4.0m，间距1m梅花型布置，φ8钢筋网25×25cm设置。

3.5监控量测

根据洞口段地质条件较差以及出洞施工的特殊性，为了真实反映监测结果，从而合理指导施工，确保安全，施工中成立专业监测小组来进行监控量测及信息反馈。在取得监测数据后，及时由专业监测人员整理分析监测数据。结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，及时绘制各种变形或应力～时间关系曲线，预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的安全状况，及时向总工程师及监理工程师汇报，并提供相关切实、可靠的数据和记录，保证量测数据的真实可靠及连续性。

4.小结

超前大管棚施工 第3篇

一、大管棚和小导管超前支护的优缺点

㈠优点

施工设备简单, 工序清晰易懂;安全可靠性高, 针对性强;施工便捷, 可以根据实际情况随时变更施工方法;适用范围较广, 节省工程成本, 节约工期。

㈡不足之处

大管棚和小导管超前支护体系形成是动态的, 其支护机理为柔性的棚架体系, 对应的沉降指标为棚架体系的变形和施工中的地层损失, 因此在施工过程中要采取短进尺、强支护、快循环、早衬砌施工方法。大管棚和小导管保护下开挖荷载的大小及应力的释放要引起足够重视, 在开挖过程中必须加强隧洞掌子面围岩及超前管棚支护后的收敛变形观测。

二、施工准备

施工前必须认真研究施工图表示的工程及水文地质资料。结合现场实际情况, 选择超前支护方案。根据工程进展情况, 提前加工好大管棚。根据现场的地质条件试验确定注浆液的各种参数, 来指导现场施工。检查机具设备和风、水、电等管线路, 并试运转, 确保各项作业正常进行。对极其松散、破碎、软弱地层的隧道, 必须研究专门的设计方案或经批准的方案, 在开挖前进行超前预支护及预加固, 提高围堰强度、自稳能力和止水能力, 确保隧道工程施工安全。

三、技术要求及工艺流程

㈠大管棚设计

在隧道进出口明暗交界处设计超前大管棚。

导管规格:外径108mm, 壁厚满足设计要求;管环向间距40cm;倾角以外插角1°~3°为宜, 可根据实际情况作调整;注浆材料为M20水泥浆或水泥砂浆;设置范围为拱部120°~135°范围;长度为20m~40m。

㈡大管棚施工

施工工艺流程见图1。

第一, 建造护拱。一是混凝土护拱作为长管棚的导向墙, 在开挖廓线以外拱部120°~135°范围内建造, 断面尺寸为1.0m1.0m, 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。二是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。

第二, 搭钻孔平台安装钻机。一是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台~2台钻机由高孔位向低孔位进行。二是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。三是钻机定位, 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。宜采用经纬仪、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。

第三, 钻孔。一是为了便于安装钢管, 采用Φ130mm的钻头。二是岩质较好的可以一次成孔。钻进中产生坍孔、卡钻时, 需补注浆后再钻进。三是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。四是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。五是钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。六是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。

第四, 清孔验孔。一是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。二是用高压风从孔底向孔口清理钻渣。三是用经纬仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。

第五, 安装管棚钢管。一是钢管在专用的管床上加工好丝扣, 导管四周钻设孔径10mm~16mm注浆孔 (靠孔口2.5m处的棚管不钻孔) , 孔间距15cm~20cm, 呈梅花型布置。管头焊成圆锥形, 便于入孔。二是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 (Φ130 mm) , 然后用装载机在人工配合下顶进钢管。三是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。

第六, 注浆。一是安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆, 浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。二是注浆材料为M20水泥浆或水泥砂浆。三是采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内, 初压0.5 MPa~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。

第七, 施工控制要点。一是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。二是钻孔外插角以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。三是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。四是经常量测孔的斜度, 发现误差超限及时纠正, 至终孔仍超限者应封孔, 原位重钻。五是掌握好开钻与正常钻进的压力和速度, 防止断杆。

四、劳动力组织

钻机操作工3人~6人, 管棚加工2人, 钢管顶进8人, 注浆6人。

五、施工机械设备及工艺设备

大管棚施工需配量电焊机3台、钢管弯曲机1台、钢管调直机1台、风镐10套、管棚钻机2套、高压双液注浆泵2套。

六、质量检验标准

㈠原材料及成品、半成品质量检验

大管棚所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能 (屈服强度、抗拉强度和伸长率) 和工艺性能 (冷弯) 试验, 其质量必须符合国家有关规定及施工图要求。管棚所用钢管的品种和规格必须符合施工图要求。

注浆液的种类有水泥浆液、水玻璃浆液、水泥一水玻璃双浆液等, 其配合比必须符合施工图要求。注浆材料应原料来源广、价格适宜, 形成的浆液具有良好流动性、可灌性、凝胶时间可根据需要调节、固化时收缩小, 浆液与围岩、混凝土、砂土等黏结力强, 固结体具有高强度和良好的抗渗性、稳定性、耐久性, 注浆材料和固结体无毒、无异味、无污染、对人体无害, 要求的注浆工艺及设备简单、操作安全方便。一般情况下应采用强度等级不低于32.5R的水泥系浆材, 不宜采用化学浆材。

㈡大管棚安装质量检验标准

大管棚钻孔的允许偏差必须控制在允许范围以内, 允许偏差方向角为10, 孔口距离±50mm, 孔深为±50mm。注浆液配合比应进行设计, 并进行工程试验确定;注浆深度和范围应符合施工图要求。

七、结语

采用大管棚和小导管对地质条件较差的围岩进行超前预支护, 使围岩相互连接成整体而相对稳定, 开挖时可减小对围岩的扰动, 减少拱部围岩的掉块, 有效控制超、欠挖以及不良地质因素带来的塌方, 保证了施工安全和成洞质量。采用大管棚和小导管预支护既节省了工程成本, 又节约了工期, 对于风化严重、节理发育的软弱围岩段、局部塌方段防治、断层破碎带、埋深较浅的暗挖洞段、黄土地质隧洞的超前支护, 能起到事半功倍的效果。大管棚和小导管超前预支护由于施工便捷, 造价低廉, 值得进一步推广。

摘要：通过对青海当顺水电站引水隧洞在Ⅳ～Ⅴ类围岩开挖时采用的大管棚和小导管超前支护方法对隧道自稳时间小于完成支护所需时间的地段进行超前支护运用的实践, 介绍了在隧洞掘进中遇到不良地质条件即Ⅳ～Ⅴ类围岩时及时采用超前支护 (小导管和大管棚支护) 进行预加固的施工方法。

铁路隧道大管棚施工技术及展望 第4篇

东山沟隧道位于蓝色硅谷轨道交通工程摩天三五站~博览中心站区间, 海泉路北侧约500m。隧道起止里程为K55+176~K55+682, 全长506m, 为单洞双线隧道。该隧道位于R=800m的左偏曲线上, 洞身最大埋深25.03m, 隧道洞口处岩体埋深非常浅, 最浅埋深为3.6 m, 属浅埋隧道。Ⅳ、Ⅴ级围岩各占50%, 隧道进出口为V级围岩, 设计采用40m大管棚对洞口段进行超前支护。因为隧道洞口处上部覆盖层仅有3.6m, 普通施工进洞难以保证安全, 采用大管棚超前支护施工对洞口段先行注浆加固后再开挖进洞, 在开挖轮廓线外围形成混凝土钢管棚架, 保证洞口边仰坡稳定性, 有效提高了进洞作业的安全性、可靠性。

二、施工数据

1) 钢管规格:热轧无缝钢管Φ108 mm, 壁厚6 mm, 节长4m、6 m两种, 管长40 m。2) 钢管间距:环向间距为0.4 m, 共设36根;外插角:1°~2°。3) 管棚注浆:采用M20水泥砂浆, 注浆压力为1~2Mpa。

三、大管棚施工工艺

(一) 施工流程

套拱施工→设置平台→钻机安装到位→钻孔→清孔→插入钢管→孔口密封处理→管棚钢管注浆。

(二) 施工前准备工作

套拱施工。洞口边仰坡清理后, 至加固稳定后, 施工套拱, 只有在管棚施工完后, 才能开挖。在管棚施工中, 必须保持套拱的稳定, 无变形、沉降, 为使大管棚安装在设计的位置, 钻机施钻时应严格按设计的角度钻孔, 故钻孔前需安装导向管 (Φ130 mm) , 才能钻孔方位, 角度正确。确保管棚施工安全和孔口管准确就位。

(三) 管棚施工

1) 钢管制作。钢管进场经检验合格后, 按照设计图纸要求进行加工。为确保接头质量, 加工4米和6米两种规格的钢管;为使钢管有效连接, 钢管两端分别加工成对称罗纹, 罗纹长18cm, 罗纹纹距5mm, 注浆孔孔径φ10mm, 孔距50 mm, 采用梅花型布置, 便于浆液通过管壁孔扩散到地层中。安装同孔导管时将4米管和6米管交替装入孔中, 相临两孔罗纹连接处互相错开。导管尾部留有不钻孔的止浆段2米;每根钢管尾部都要焊接2 cm厚钢板做止浆板, 能够有效防止浆液外流。

2) 钻孔施工。钻机平台搭设必须坚固, 保证钻机安装稳定, 以防作业时钻机摆动、移位或沉降。施工使用ZSL-70管棚钻机, 钻机就位后, 按照标注好的孔位布置, 利用导向管进行导向, 准确控制钻机立轴方向, 保证孔口方向正确。钻孔依照由高孔向底孔、间隔施钻的原则进行。

3) 清孔。a.充分利用岩芯钻杆配合钻头扫孔, 清除浮渣。b.采用空压机向孔内送高压风清除浮渣。

4) 安装管棚钢管。大管棚安装时用钻机顶进, 钢管间为罗纹连接, 用管钳旋转拧紧, 相邻两孔的钢管接头要相互错开。确保同一横断面内的接头数不大于50%。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。一孔钻完后不要移动钻机, 即时清孔后, 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。

5) 施工要求。a.大管棚施工前制定具体实用的专项施工方案。b.钻孔前, 严格按设计图纸要求实地准确标出钻孔位置。c.钻孔时严格控制钻孔角度、速度, 做好施工记录。d.注浆过程准确控制浆液配比, 严格注意注浆压力、数量的变化。e.现场施工时设专人统一组织, 统筹安排布置。加强对围岩进行动态监控量测, 实行信息化管理。

(四) 管棚注浆

施工方法。1) 检查机械运转情况, 管路有无不通。检查正常后先做压浆试验, 确定注浆数据无误, 才能注浆。2) 管棚钢管自下而上进行注浆, 从两端到中间, 隔孔进行注浆。3) 水泥浆搅拌合适, 采用间隔进行注浆, 及时检查孔口、邻孔、坡面处有无漏浆, 发现漏浆, 即停注浆, 迅速使用棉纱和堵漏剂等堵塞。4) 调整好浆液的配比, 控制注浆压力和注浆量。5) 检查浆液渗透、固结情况, 根据压浆量曲线判断, 未达设计要求时, 应补孔注浆, 注浆固结24小时才能下步施工。注浆用量采用全自动灌浆记录仪进行计量。

(五) 长管棚施工常见问题及解决方法

在软弱围岩中的浅埋暗挖法施工隧道洞门施工或隧道穿越既有建 (构) 筑物时, 经常采用长大管棚作为超前支护措施, 在隧道拱部形成棚护区, 承担拱部围岩应力, 减少围岩的变形, 防止施工过程中洞内坍塌, 减少地面既有建 (构) 筑物的沉降变形。若管棚的施工精度得不到有效控制, 则会削弱其支护效果, 甚至使支护体系出现空档、在某一区域失效, 留下极大安全隐患。长期以来, 长大管棚的施工精度控制均未能达到理想效果, 是施工中的重难点。

1) 下管困难。如遇下管困难, 连续扫孔几次, 同时借助高压空气吹洗, 直到孔内清扫干净。

2) 夹钻处理。在钻进中如常有掉块夹钻, 可在变径连接处加焊硬钻头, 出现夹钻, 少量循环注水, 再往复拉拔旋转, 可解决好夹钻。

3) 漏浆及用灰量过大处理。如岩体破碎, 浆液漏渗严重, 用灰量过大。可加大水灰比, 减小压力, 把流量限制在一定范围内, 过一段时间在缓慢升压, 直至达到设计标准。如果效果不行, 在浆液中可加入速凝剂, 间歇注浆、灌注砂浆等方法解决。

四、结论与展望

东山沟隧道施工中采用大管棚支护方法, 围岩加固作用明显, 效果良好。1) 围岩加固明显, 提高围岩承载力。2) 能够形成支护体系, 支护能力提高, 保证围岩稳定。3) 隧道管棚施工, 有效提高隧道施工技术、安全质量水平。4) 深入应用其经济、社会效益明显。

随着国家建设的飞跃发展, 长大管棚施工在隧道、城市地铁施工中将发挥重要作用。

为使长大管棚施工技术日趋完善, 如何进一步提高施工技术质量?

1) 功能全面先进的长大管棚施工机具试验研制和生产使用。

2) 长大管棚施工机具钻头动态定位技术, 全方位调整技术, 确保钻孔位置准确。

3) 压浆工艺不断优化。

摘要：本文以某铁路隧道为例, 针对隧道洞口浅埋段采用大管棚超前支护施工方法, 主要从施工技术角度阐述大管棚超前支护在隧道洞口浅埋段施工中的应用, 为其他隧道大管棚施工方法提供参考。施工中的经常出现的问题及解决方法, 技术发展及展望。

关键词：隧道,大管棚超前支护,施工工艺,注浆,问题,方法

参考文献

[1]TB 10003-2005铁路隧道设计规范.

[2]TB 10204-2002铁路隧道施工规范.