管棚施工工艺流程设计

隧道管棚施工工艺流程设计隧道管棚施工工艺流程设计 管棚超前支护刚度大,可承受土体的垂直和侧向压力，管棚超前预 支护具有棚架、锚固、固结地层的三种功能，它将部分荷载有效地吸收 和传递到已封闭的支护结构上.在软弱松散不良地质地带，通过管棚注 浆补充固结土体， 增强隧道上方土体的稳定性,保证隧道进洞安全,满足 围岩开挖稳定的要求. 1 1、管棚施工原理、管棚施工原理 管棚一般是在地质较差的情况下， 按开挖轮廓线，采用在地层中打 入数根钢管的方法形成支护体系.一般要求钢管入土深度必须穿过该类 围岩,并要有一定的超前长度。如果地质条件极差且裂隙水较大,则采用 在管内注入化学浆液的方法,使该段软弱地层形成一个整体，可以有效 地稳定开挖面.在隧道施工中，管棚支护主要适用于以下几种情况:围岩 破碎，裂隙较多，洞口开挖难以成形时；隧道处于浅埋段 ,开挖易使地 表失稳时；隧道内遇到断层需要穿过时；隧道洞口位于滑坡体而线路又 无法避开时。 超前管棚示意图超前管棚示意图 2 2、管棚基本设计参数、管棚基本设计参数 五尖大山隧道施工图设计（送审图）在进、出口两端均采用了长 20m 的长管棚。长管棚采用φ108×5 的无缝钢管，入土深度18。5m，由 3m、5m 两种长度管节由丝扣连接组成，丝扣搭接长度 15cm。长管棚环 向间距 33.3cm,在开挖轮廓线外 25cm 处，拱部140°范围布置。外插角 1°，与隧道中线方相一致.施工采用地质钻水平钻孔,风钻配合顶入,注 浆泵注浆.隧道必须在管棚施工以后才能进洞开挖。 五尖大山隧道超前管棚施工示意图 1 3 3、管棚常规施工工艺和施工方法管棚常规施工工艺和施工方法 对于节理发育但较完整、容易成孔的围岩地段一般采用常规先钻 孔、后插入的安设方法，其施工工艺如上页图所示。 注浆施工工艺流程图注浆施工工艺流程图 根据管棚常规施工的过程，可以分为以下几个步骤： 制作导向架(套拱）钻孔顶管封口注浆。 3。1 导向架（套拱) 导向架的作用是保证钻孔方向的正确，使其孔向不发生偏斜，要求 自身要有足够的强度和刚度，可用型钢或混凝土制作而成.五尖大山隧 道设计采用钢筋混凝土套拱作为导向架，纵向长度 1.5m，套拱置于明 洞之上。 施工时首先在洞外明暗洞的交界处架立两榀20b 工字钢,间距 60cm，用钢筋焊接成一个整体.在钢支撑上安装Φ150mm,长 2～3m 的导 向钢管，与管棚位置方向一致,然后浇注 150cm 厚的 C30 钢筋混凝土包 裹钢支撑和导向管。套拱完成后，喷射C25 砼 15cm 厚封闭周围仰坡面， 作为注浆时的止浆墙。 套拱施工工艺流程详见下图。 测量放样 套拱施工工艺流程图套拱施工工艺流程图 开挖套拱环形槽 3.23.2 钻孔钻孔 套拱基础开挖 钻孔时间应在套拱混凝土强度达到 75%之后， 方可进行.钻孔型号根 据钻孔深度来选择。因钻孔深度为 20m，一般钻机很难达到，宜采用超 按设计安装固定套拱内钢架套拱内钢架加工 前水平地质钻机。钻机就位时,搭设平台所用的各种杆件应连接牢固, 孔口管加工将孔口管定位固定在钢架上 保证钻机稳定。钻机顺序由高孔位向低孔位进行，并间隔错开。若由高 到低连续钻孔，则因孔距过小,会造成前一个成型孔在未顶管时已出现 加工套拱模板安装套拱模板 2 浇注套拱砼砼生产、运输 施工钢架加工立套拱砼施工支撑钢架 塌孔现象。在钻到一定深度时，要用测斜仪检查孔的倾角是否正确，以 便及时进行纠正，深度达到要求后，应边退钻边清孔. 在钻孔过程中，如果出现卡钻、塌孔现象 ,可能是隧道地质发生了 变化，此时应及时退钻，然后采用往孔内压注浆液的方法，待浆液凝固 后,再行开钻；如果出现掉钻头、钻杆断裂的现象，可用打捞器取出。 钻孔也可为超前地质预报提供一定的依据,因此每一个孔在开钻时, 都必须有详细记录，包括开钻时间、结束时间及遇到的问题等。 3 3。。3 3 顶管顶管 管棚钢管一般采用的是无缝钢管，每一节钢管应做成尖锥状，起导 向和减小摩擦阻力的作用。在钻孔成型后，顶管工作进行得越早越好 , 否则因拖延时间太长，则导致孔壁变形或孔内塌方，给顶管造成困难。 顶管由钻机顶进，钢管节段间用丝扣连接，顶进时，节长3m 和 5m 管节 交替使用以错开接头位置， 这样可以保证后期开挖时管棚有足够整体强 度。管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它堵塞严密，以 防注浆冒出。 3 3。。4 4 注浆及封口注浆及封口 注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数，取得管 棚最佳注浆参数。浆液采用注浆机灌注。管棚封堵塞设有进浆孔和排气 孔，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔,续灌注浆，达到设计注浆量或 注浆压力时,方可停止注浆。施工过程中，为了防止注浆过程中发生串 浆， 每钻完一个孔,随即就安设该孔的钢管并注浆,然后再进行下一孔的 施工。注浆结束后用C30 水泥砂浆充实无缝钢管，以增强管棚强度。注 浆结束标准：注浆压力逐步升高，达到设计终压(0.8Mpa）并继续注浆 10min 以上；进浆量，一般为 20～30L/min。 4 4、管棚跟管钻进施工工艺和施工方法、管棚跟管钻进施工工艺和施工方法 当地质状况复杂，遇有卵石、漂石或破碎带不易成孔时，可采用顶 3 驱动力头的跟管钻进工艺，首先将套管及钻杆同时钻入孔内，成孔后， 取出内钻杆，放进管棚，最后取出外套管即可。当围岩结构软硬不均时 应采用潜孔锤配同心钻孔系统。 跟管钻进程序及跟管钻进图解说明如下 图所示。 施 工 准 备 钻 机 就 位 跟 管 钻 进 注 水 清 洗 内 杆 插 跟管钻进程序跟管钻进程序 退 内 杆 孔注下 入退 口浆一 注套 孔密加 浆管 1、采用顶驱双作用(冲击及回转)液动锤， 封固 管 把套管及钻具同时冲击 +回转方式钻入岩 土层内（采用套管跟进提供临时护孔，可 避免内钻杆在提出后产生塌孔或涌水，方 便插管注浆） 。 2、 穿孔完结后， 先把套管内孔注水清洗洁 净后，才把内钻杆取出，套管仍保留在孔 内供护孔作用。 3、 将注浆钢管插进入套管内。 钢管可用丝 扣或电焊联接。钢管终端要密封。 4、 钢管插进后， 取出套管继续下一孔眼的 钻进。钢管口端与孔口周壁用水泥浆、CS 胶泥加麻丝或其他密封材料密封。 5、 接上浆液管， 用一定压力将浆液压注入 钢管内，浆液会通过钢管的孔眼压注入孔 壁的缝隙内，固结附近的岩土层。 跟管钻进程序图解说明跟管钻进程序图解说明 4 注：第一孔套管跟进钻孔后，如了解孔壁很稳定，取出套管后亦不产生 塌孔，那么可把钻杆与套管一同抽出，马上插放灌浆管，省却第2 道工 序。 常用的跟管钻进系统见各种跟管钻进系统示意图. 各种跟管钻进系统示意图各种跟管钻进系统示意图 1、潜孔锤＋偏心钻头扩底式跟管钻进;2、潜孔锤＋潜孔锤钻头跟管钻进; 3、稳定器＋三牙轮钻头跟管钻进； 4、稳定器＋刮刀钻头跟管钻进； 5、金刚石钻头＋套管钻头跟管钻进；6、金刚石钻头＋绳索取芯岩芯管跟管钻进 5 5、质量控制与检验、质量控制与检验 5 5。1 管棚钻孔的允许偏差 5.1.1 管棚方向与线路平行， 方向角误差≤1° （不包括路线纵坡） ； 检验数量：全部检查； 检验方法:观察，钢尺、测量仪器检查。 5