长大管棚在隧道浅埋段的施工技术

下面是鲁班乐标给大家带来关于长大管棚在隧道浅埋段的施工技术的相关内容，以供参考。

1、工程概况

杨梅岭隧道设计为上下行分离式4车道高速公路隧道，隧道左线长1365m，右线长为1340m.全隧道按新奥法设计和施工，进口左洞和出口右洞洞口浅埋段最薄覆盖层分别为3.67m、4.05m，在洞口35m范围内为强风化、弱风化花岗岩，顶板为残坡积层，风化裂隙，发育具块状镶嵌结构，局部散体结构，围岩不稳定，易塌。福建省首次采用40m长大管棚对洞口段进行超前支护。沿隧道衬砌外缘一定距离打入一排纵向钢管，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的空隙，使管棚与围岩固结紧密，以提高钢管的强度。开挖后架设拱形钢架支撑，形成牢固的棚状支护结构。

2、施工工艺

2.1施工工艺流程

2.2管棚参数

（1）钢管布设在圆心角为150°的隧道拱部；

（2）钢管环向间距为50cm；

（3）管心与衬砌设计外廓线间距为40cm；

（4）倾角：仰角1°（不包括路线纵坡）；

（5）钢管施工误差：径向不大于20cm；

（6）管棚长度为40m，热轧无缝钢管φ108mm，壁厚6mm，节长3m、6m；

（7）孔口管为天缝钢管φ127mm，壁厚6mm，节长2m.

2.3机具选择

管棚施工主要工序有开挖支护明洞边坡、仰坡；施作套拱；搭钻孔平台、安装钻机；钻孔；清孔、验孔；安装管棚钢管；注浆。工序技术要求高，工艺复杂，现分别叙述如下。

2.4.1明洞边坡仰坡开挖支护

（1）明洞段开挖应在洞顶截水沟施工完成后进行，应尽量避开雨季施工。

（2）边坡防护应与明洞开挖同步进行：及时施工明洞边坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土及时封闭坡面。

（3）对边坡渗水要及时排、引到坡面外，加强对坡面的防护。

2.4.2施作套拱

（1）混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在明洞外廓线以外施作，套拱内埋设4榀工字型钢支撑，钢支撑与管棚孔口管焊成整体。

（2）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。

2.4.3搭钻孔平台安装钻机

（1）钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。

（2）平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。

（3）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。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合。

2.4.4钻孔

（1）为了便于安装钢管，钻头直径采用φ115mm.

（2）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。

（3）钻机开钻时，可低速低压，待成孔1.0m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

（4）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。

（5）钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

（6）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。作为开挖洞身的地质预探预报，作为指导洞身开挖的依据。

2.4.5清孔验孔

（1）用地质岩芯钻杆配合钻头（φ115mm）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）用高压气从孔底向孔口清理钻渣。

（3）用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。

2.4.6安装管棚钢管

（1）钢管应在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻φ8出浆孔（靠掌子面45m的棚管不钻孔）；管头焊成圆锥形，便于入孔。

（2）棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔（φ115mm），然后可用10t以上卷扬机配合滑轮组反压顶进；也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。

（3）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.

2.4.7注浆

（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，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。

（2）注浆参数：水泥浆与水玻璃体积的比例为1∶0.5；水泥浆水灰比1∶1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4.

（3）采用kby50/70液压注浆机将双液浆注入管棚钢管内，初压0.5mpa～1.0mpa，终压2mpa，持压15min后停止注浆。注浆量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，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。

（4）注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。

2.5劳动力组织

管棚施工工序多，工种杂、技术性强、要求技术工人具有各方面独立操作能力，又能处理管棚施工中一般的故障，管棚施工的质量很大程度上取决于钻孔和注浆的质量。一台钻机三班作业劳力组织为：技术人员1人、机长1人、班长3人、修理工1人、电工1人、电焊工1人、钻工15人、合计23人。

3、进度情况

4、质量控制

（1）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。

（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1°～1.5°，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20cm～30cm.

（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。

（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。

（5）掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

（6）在遇到松散的堆积层和破碎地质时，在钻进中可以考虑增加套管护壁，确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进。

5、管棚费用评价

管棚费用主要包括管棚的套拱费用、管棚施工的人工费、管棚施工的机械台班费、管棚施工的材料费4大部分。现以福宁高速公路杨梅岭隧道进口左洞40m管棚（沿拱顶150°范围内布设33根长度各为40m注浆钢管，管棚的钢管总重量为21t）为例，分析管棚在现场施工中的实际费用。

5.1套拱费用

5.2人工费

5.3机械台班费

5.4材料费

6、结语

6.1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，提高隧道的长期稳定性，具有显著的经济效益和社会效益。

6.2在管棚支护下开挖，可减少地表下沉和防止围岩坍塌。

6.3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。

6.4管棚施工工艺的引用，对福建省隧道施工技术的探索迈开新的步伐。