隧道管棚施工工艺工法.docx

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1、隧道管棚施工工艺工法一、适用范围超前大管棚施工机理：洞口暗挖段考虑到埋深浅、易塌方，设计主要采用超前大管棚进行防护。一般采用的进洞方法是：首先开挖明洞段拱部部分，并根据设计进行边、仰坡支护处理，再施做C20碎套拱，然后施作超前长管棚，最后在管棚支护下可以安全进洞。本工艺工法适用于成渝客运专线隧道工程。二、作业准备施作管棚套拱先安装套拱内拱架和导向钢管，立模、浇筑套拱混凝土后再钻孔、顶管、注浆、封口，即完成管棚施工。三、技术要求洞口土方开挖须避开雨季施工。开挖前先施工截水沟、天沟等排水系统，后进行洞口开挖。明挖段开挖应自上而下逐层进行，随开挖随喷混凝土进行边、仰坡防护。至暗挖段拱顶开挖轮廓线高度

2、时，垂直下挖至设定的上半断面底部，临时喷设混凝土封闭暗洞掌子面。沿开挖轮廓线环向掏槽，安装2福型钢钢架（型钢尺寸按设计文件），浇筑混凝土，为暗洞开挖作准备。四、隧道管棚的工艺流程大管棚施工工艺流程见图Io图1长管棚钻孔工艺流程图五、大管棚施工要求（1）为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行。先钻奇数孔，后钻偶数孔，成孔直径为l40mm,以便顺利安装pl086mm钢花管。即采用大引导孔施工，最大程度上克服在顶管施工作业中送管难的情况发生。（2）施作长管棚时（l08x6mm）,打孔角度洞口段为1。3。，环向间距40cm,每根长40m（每节长9m,采用长89Cm套管连接），施作时

3、每段应交错搭接3m,钢管上按间距15Cm梅花形钻Iomm的小孔。第一节钢管顶端做成锥型，以便顶进。l086mm钢管采用4.0m和6.0m两种规格，奇数孔首根4.0m,偶数孔首根6.0m,其余的均为6.0m,以避免钢管接头在同一断面上。钢管采用套管联接。（3）为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆连接套应与钻杆材质-致，两端加工内螺纹（配合钻杆首位端外螺扣）,连接套的壁厚NIOmrn。为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆向前钻进向前平移。(4)钻机立轴方向必须准确控制，在浇注好的套拱上标出孔位和孔号，孔号分为奇数孔和偶数孔，奇

4、数孔采用无缝钢管，偶数孔采用梅花钢管。奇数孔成孔后及时安装钢花管或无孔钢管，压注水泥浆。偶数孔成孔后也必须立即安装钢管，防止塌孔，同时偶数孔的施工一方面可以检查奇数孔注浆质量，另一方面也可以进行补充注浆，提高注浆加固围岩的效果。(5)施钻时，台车大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动影响施钻精度。(6)钻机开孔时的钻速宜采用低速，钻进20Cm后转入正常钻速。(7)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，钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨复位，再装入第二根钻杆。(8)引导孔的孔径较管棚钢管外径大1520mm,孔深较管长长0.5米以上。1、长管棚顶管施工(1)顶

5、管工艺：根据快速施工的要求，决定采用大引导孔和棚管钻进相结合的工艺，及先钻大于钢管外径的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力(顶进管棚时凿岩机不使用回转压力，不产生扭矩)将安有工作管头棚管沿引导孔顶进，逐节接长管棚，直至孔底三(2)管件制作：管棚采用108的无缝钢管，钢管采用3m、6m管节逐段接长，连接接头采用厚壁箍，上满丝扣，丝扣长度为15cm；为保证受力均匀性，钢管接头应纵向错开，偶数第一节用3m,奇数第一节用6m,以后各节均用6mo管棚入土长度为24mo管棚接长时先将前一根钢管顶入钻好的引导孔后再行连接。第一根钢管前段要焊上合金钢片式空心钻头，以防止端部顶弯或劈裂。(3)清孔检查钻孔合格后，

6、安装钢管，应每钻完1孔便顶进1钢管，钻进中应经常采用测量仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求及时纠正。接长管件应满足管棚受力的要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一个断面受力。(4)顶管作业：将钢管安放在台车大臂上后，凿岩机对准己钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击力控制在1820MPa,推进压力控制在4.06.0MPa。(5)接管：当第一根钢管推进孔内，孔外剩余3040Cm时，开动凿岩机反转，使顶进联接套与钢管脱离，凿岩机退回原位，大臂落下，人工装上第二节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓、慢、低速前进对准第一节钢管端部(严格控制角度)，人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成

7、一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。根据管棚设计长度，按同样方法继续接钢管。(6)封闭钢管尾部先用麻布条封堵管棚钻孔空隙，后用环形楔环顶紧，最后用电焊将楔形环焊接在管棚上。(7)管棚管补强：为了加强管棚的刚度和强度，按设计将管棚钢管全部打好后，先用钻头掏尽钢管内残渣，进行棚管补强。2、配制浆液(1)水泥浆的搅拌应在高速搅拌机内进行，严格按照施工配合比进行投料，在钢管中注水泥水玻璃浆液，其配比为水泥:水玻璃=LL水泥浆水灰比1:1,水玻璃模数m=2.4,浓度Be=35,注浆时初压0.5IMPa,终压2.0MPa,注浆结束后用1:1水泥砂浆充填无缝钢管，以增强钢管强度和刚度。(2)搅拌

8、水泥浆的投料顺序：在放水的同时，将缓凝剂、外掺剂在水中按一定比例加入，搅拌溶解，再将需要的水泥倒入，搅拌23min(3)外掺剂的重量为水泥重量的5%-10%,缓凝剂的掺量占水泥重量的2%3%。(4)制备水泥浆或稀释水玻璃时，严禁水泥块或纸片进入浆液，放浆进入储浆桶时要用滤网过滤，以防止堵塞注浆泵。(5)做好配置浆液的施工记录，并且在注浆过程中要做好注浆记录，为分析注浆效果提供依据。(6)配置好的浆液存放在由低速搅拌器的储浆罐内，防止浆液由于存放时间稍长产生沉淀、离析等现象。3、注浆(1)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。(2)注浆材料：注浆材料为M2

9、0水泥浆。(3)采用注浆机将砂浆注入管棚钢花管内，初压051.0MPa,终压2MPPa,持压15Min后停止注浆。注浆应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到设计要求,应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围空隙充填饱满。管棚注浆顺序原则上遵循着先两侧后中间、跳孔注浆、由稀到浓的原则。注浆施工由两端管棚钢管开始注浆，跳孔进行注浆施工，向隧道拱顶钢管方向推进，开始时注浆的浆液浓度要低一些，逐渐加浓至设计浓度。这样做法有利于注浆的浆液向拱顶方向扩散，而且促进浆液的致密程度，利于防渗的要求。孔号为偶数的管棚完成后，对这部分管棚进行注浆。长管棚注浆按固结管棚周围有限范

10、围内的土石设计，浆液扩散半径不小于05m,注浆采用分段注浆。注浆控制要点为了保证管棚注浆施工作业顺利进行和保证管棚施工质量和安全，注浆前应做好止水止浆墙的施工：为防止注浆薄弱地段地下水涌出作业面及注浆时跑浆，注浆地段的起始处掌子面应喷射20CM厚混凝土（加单层钢筋网）。此后，每个注浆段终止处留出3米厚围岩作为止浆岩盘。注浆孔位要准确，定位偏差应小于5cm,孔底偏差不大于孔深的1%2%。顶管施工作业过程中会使管内混入一些碎石和碎屑,在注浆施工前一定要用高压风水进行吹洗，如果管内仍有较大的碎石，应采用小于钢管内径的钻头，利用凿眼台车钻进将其钻碎，吹洗干净。拌浆时严禁纸屑等杂物混入浆液，拌好的浆液要

11、过滤，未经过滤的浆液严禁进入泵体，以防堵塞。注浆过程中，要时刻注意泵口及孔口的压力变化情况，发现问题及时处理。双液注浆时，要经常测定混合气候的浆液的凝结时间，防止由于泵及管路故障，造成浆液比例改变而发生事故。注浆过程中，如发现孔口及工作面漏浆，要采取封堵，缩短凝胶时间及采用间歇注浆方式。做好钻孔、注浆记录，为分析注浆效果提供依据。注浆结束后，要彻底的清洗泵体和管路，以保证下次注浆安全顺利进行。注浆施工过程中如发现掌子面漏浆，应及时用麻布进行封堵。.注浆结束：进浆量小于2025L/min;注浆压力逐步升高，达到设计终压后稳定IOmin以上；注浆结束后采用L1水泥砂浆填充无缝钢管。完成长管棚注浆施

12、工后，在管棚支护的保护下，按设计的施工步骤进行开挖。4、严格注浆施工作业现场控制，保证注浆质量注浆施工作业中，浆液注入的压力是一个最为关键的现场施工过程控制因素。根据流量计显示的孔口压力变化可以判断注浆施工的基本发展状况，并及时采取相应措施。(1)压力逐渐上升，但达不到设计要求的压力。原因分析是：浆液浓度低、凝胶时间较长、浆液在碎石中形成劈裂脉或者是部分浆液溢出。此时应适度加大浆液浓度、小时间间隔注浆。(2)注浆开始后压力不上升，甚至离开初始压力呈下降的趋势。原因分析是：表明浆液已经外溢。此时应该采取大浓度浆液和较低注入速度，如果情况无改变，则应先停止注浆。(3)注浆压力上升后突然下降，表明浆

13、液从注浆管周围溢走，或者是注入速度过大，扰动碎石岩层，或遇到空隙薄弱部位。此时应适度降低注入速度。(4)压力反复升降，但总趋势呈上升态势。原因分析：由于注浆浆液的凝胶时间较短。此时应该是度调长浆液凝胶时间。(5)压力上升很快，而注入速度上不去。原因分析：表明注浆岩层较为密实或者浆液的凝胶时间太短。(6)压力有规律上升，即使达到容许压力时，注浆速度也比较正常，这表明注浆施工作业是成功的。(7)压力上升后又下降，然而后来压力又再度上升，并达到设计的要求值。这可以认为该种情况的空隙部位已被浆液填满，此种情况也是成功的。5、管棚注浆施工的结束标准(1)单孔注浆结束条件。注浆过程中只要满足以下两个条件之

14、一，即可认为单孔注浆达到设计的要求并可结束注浆施工。单孔注浆结束条件：a、注浆压力达到注浆设计所规定的终压5.0MPaob、单孔注浆量达到设计注浆量的80%以上。注浆量的计算公式如下：Q=AXB=TlXRXLX0式中：Q-总注浆量（M3）；A-注浆范围岩层体积（M3）；p-填充率，根据图纸及岩石地层的情况而定。R-注浆半径（M）；1.-注浆长度（M）o（2）全地段结束条件：所有注浆孔均以符合单孔注浆结束条件，无漏注浆的情况。六、劳动力组织管棚施工由隧道专业架子队进行施工，严格执行标准化建设的1152管理模式，由队长和技术负责人主管主要负责，下设技术员、质检员、安全员、材料员、试验员各负其责，组

15、织生产。七、材料要求本线在首件认可的东胜隧道进出口明暗交界处设计超前108大管棚，进口长30m,共46根；出口长25m,共46根。设计参数；(1)导管规格：外径IO8mm,壁厚6mm；(2)管距：环向间距40cm；(3)外插角：130为宜，可根据实际情况作调整；(4)注浆材料：M20水泥浆；(5)设置范围：拱部1200范围内；八、设备机具及配置九、质量控制与检验(1)管棚钻孔允许偏差及钢架安装允许偏差见标准见表3、表4。此外，长管棚应注意两次循环之间的搭接，大管棚长度不宜小于2m,两相邻接头不允许出现在同一断面内。表2管棚钻孔允许偏差序号项目允许偏差1 方向角Io2孔口距50mm3孔深50mn表3钢架安装允许偏差序号项目允许偏差1间距100nm2横向50mm3高程50mm4垂直度2。5保护层和表面覆盖层厚度-5mm6钢架周边拼装3cm7平面翘曲小于2cm8钢架节点焊接长度大于4cm9钢架的混凝土厚度不得小于4cm10钢架的混凝土表面覆盖层厚度不得小于3cm(2)顶进过程应随时注意防止堵孔、坍孔。(3)注浆前，必要时