超前大管棚方案

管棚施工方案

一、工程概况

1、工程简介

瓢里隧道位于K2+140～K2+900处，全长760m，隧道进出口围岩等级均为V级围岩，K2+140处有一座庙宇位于隧道口正上方，且短期内无法进行拆迁。经综合考虑从K2+900处进洞，该出围岩较差，增设超前大管棚支护。

2、设计概况

（1）、该隧道出口段设计管棚长27.4m，根数为29根；C25钢筋混泥土浇筑厚度70cm。套拱内采用I18型钢三榀作为管棚内导向管支架，间距为80cm，内侧保护层厚度为15cm。

（2）、导向管采用Φ127×4mm孔口管，间距50cm，外插角度0.5～1度；加固采用Φ22钢筋，单根长度100cm，环向间距1m。管棚钢管采用φ108*6mm热轧无缝钢管。

（3）、注浆要求：水泥净浆，水泥水灰比1:1，注浆初始压力0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，压力稳定时间为1-5分钟。

3、主要工程量

套拱（弧长22.95m） C25砼C25套套拱拱基础（m³） （m³） 32.13 2.8 I18型钢（kg） 1662.25 270×240×10mm钢板（kg） 213.92 M20高强螺栓（套） 72 Φ127×4mm孔口管（m） 58 Φ22连接钢筋（kg） 68.53 Φ16固定钢筋（kg） 123.71 管棚 管棚长（m） Φ108×6mm钢管（m） 794.6 42.5级水泥浆（m³） 62.38 M30水泥砂浆（m³） 5.75 止浆阀（个） 29 27.4 二、施工方法

（1）施工准备→（2）测量放线→（3）导向墙施工、制作钢花管→（4）钻机到位→（5）钻孔→（6）清孔→（7）顶进钢花管→（8）焊接止浆阀→（9）

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注浆管路检查→（10）注浆→（11）注浆效果检查→（12）结束。

1、施工准备

（1）、熟悉设计文件及相关验收标准及规范。

（2）、施工前提前备足施工用材料，需进行加工的材料及时加工。 （3）、测量组准确放样导向墙及洞口管棚具体位置。

（4）、洞口开挖预留大管棚施作台阶：开挖至拱顶最高处管棚位置下150cm处留平台，开挖至大管棚施工最低点下150cm处停止。预留梯形作业平台，既利于稳定掌子面，又方便施作大管棚作业台架。

（5）、编制好技术交底，组织相关人员进行施工前培训。 2、导向墙施工

在隧道明暗交界处K2+5处由小里程往大里程架立3榀I18型钢拱架，纵向间距0.8m。立架前，对型钢基础位置进行测量放样，型钢基础采用C25混凝土进行浇筑，长2m宽0.7m高1m。架立时，由测量人员用仪器准确定位，安装尺寸无误后再用连接钢板连接成一个整体全环封闭，同时用纵向连接筋进行固定，防止钢架跑位，连接筋长1m，环向间距1m。导向钢管采用2m长φ127mm,壁厚4mm的钢管，安装时，测量组配合、采用角度仪在钢架上部按设计间距在导向钢架上固定以0.5°～1°外插角（与管棚位置方向一致），外插角应考虑隧道纵向坡度，即外插角实际角度应为设计角度与道路坡度相加。导向管安装用定位筋定位牢固，管两端堵塞密实，防止浇注导向墙时砼进入管道。关模采用标准组合钢模板或木模板配合支撑钢架，要求模板安装精度高、密封、稳固。然后浇注70cm厚的C25砼（全环浇筑）包裹导向钢架和导向钢管。导向墙完成后,喷射15cm厚C20砼封闭掌子面，作为注浆时的止浆墙。

3、搭设钻孔平台架、安装钻机

（1）钻机平台用方木搭设，搭设平台应一次性搭好，平台上满铺木板，搭设牢固，以防钻孔时钻机晃动。或采取明洞开挖至管棚施作空间位置时，预留钻机作业平台；根据现场施工实际情况选定。钻孔由1台钻机由高孔位向低孔位进行。

（2）平台要支撑于稳固的地基上，方木纵横向搭接牢固、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。

（3）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

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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。

4、钻孔

（1）为了便于插管，钻孔直径应比管棚直径大20－30mm，钻孔深度宜大于设计的0.3m。采用Ф120mm钻头钻孔，成孔直径125mm。

（2）对钻进不能成孔（如发生塌孔、卡钻等现象）地带应补浆固结围岩，待围岩固结后一次成孔。

（3）钻机开孔时应低速，等成孔0.5m以后再升压至1.0MPa，遇软弱围岩，再改用低压钻进。钻孔顺序由高位孔向低位孔进行。

（4）管棚钻机钻深孔时必须接杆。因此，随着孔深的增长，需要对回转扭矩、冲击力及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，不能过大。

（5）为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联接套应与钻杆材质相同，两端加工螺扣。

（6）管棚钻机固定就位前，测量人员应准确画出钻孔位置。

（7）施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动影响施钻精度。

（8）钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm后转入正常钻速。

（9）第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20～30cm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。每次接长钻杆，均可按上述方法进行。

（10）换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换，以确保正常作业。

（11）引导孔直径应比管棚外径大15～20mm，孔深要大于管长0.3m以上。 （12）钻孔达到要求深度后，按同样的方法拆卸钻杆，钻机退回原位。 5、清孔验孔

（1）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。

（2）用高压风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。

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6、管棚钢管顶进 （1）顶管工艺

本方法采用大孔引导和棚管钻进相结合的工艺，即先在安装好的导向架上按设计位置固定好大于棚管直径的引导管Φ127×4mm，然后利用钻机的冲击和推力（顶进棚管时凿岩机不使用回转压力，不产生扭矩）将安有工作管头的棚管沿引导孔顶进，逐节接长棚管，直至孔底。

（2）钢管顶进的作业要点

1）管件制作：棚管采用φ108*6mm热轧无缝钢管，点焊注浆孔φ15mm，间距15cm，梅花布置。棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联接。事先加工好的管节联接套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联接。第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。

2）接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一断面受力。

3）使用潜孔钻机施作大管棚时，用钻机顶进φ108mm棚管。在顶进时钻机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套，并在大臂上改换钢管扶直器。待引导孔钻好后，使用顶管大臂进行顶进作业。

4）顶管作业：将钢管安放在大臂上后，钻机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8～2.0MPa，推进压力控制在4～6MPa。

5）接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm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，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩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。

7、注浆

（1）安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由高速制浆机拌制。

（2）注浆材料：注浆材料为水泥净浆，水泥浆水灰比为1:1。

（3）采用注浆机将水泥浆注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压2MPa，持压1～5min后停止注浆。

（4）注浆量应满足设计要求，浆液扩散半径不小于0.5m；若注浆量超限，

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未达到压力要求，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。

（5）注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。

（6）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。

（7）注浆异常现象的处理

1）在注浆过程中，经常发生浆液从其它孔流出的现象，这种现象称为串浆。发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆，无条件时应将串浆孔及时堵塞。轮到该孔注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将孔内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后注浆。

2）注浆压力突然升高，进行注清水，待泵压正常时，再进行注浆。 3）注浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙水中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过水泥砂浆的凝胶时间。 三、 施工进度计划

隧道进口大管棚施工计划用时20天，见图5-1施工进度计划横道图。 其中导向墙：8天； 大管棚钻孔：10天； 大管棚注浆：7天。

图5-1施工进度计划横道图

序号 1 2 3

四、质量要求

1、钻孔前，按设计精确画出钻孔位置。

2、管棚钻机应在技术人员和测量人员的指导下摆正大臂，按设计调整好钻孔角度。开钻速度要慢，待钻杆进入岩体30cm左右后，常速钻进。 3、钻孔平面误差≤15cm，钻孔角度误差≤0.5°。

工序名称 导向墙 大管棚钻孔 大管棚注浆 上旬 中旬 下旬 5

4、控制钻孔角度，尤其接长钻杆后钻进角度应严格控制。成孔要孔壁圆、角度准、孔身直、深度够。

5、注浆前先注水清孔、引流，要检查管节两端联接丝扣，有脱扣和裂纹的管节不得使用。

6、注浆时应准确掌握浆液配比，并使浆液在管内充填密实。 7、大管棚接头处要错开，以利于整体受力。 五、安全措施

1、大管棚必须在洞身开挖前完成。洞口开挖时应预留管棚施工台阶，搭设管棚施工平台，钻机脚手架平台应支撑在稳固的地基上。在软弱围岩地段，立柱底应加设垫板或垫梁。

2、在施作大管棚预支护的过程中应设置必要的监测项目，根据监测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。

3、洞口导向墙施工为高空作业，作业条件差，要求所有施工人员系好安全带，配备必要的安全防护用品。

4、钢架等笨重物品搬运安装时必须有专人指挥，确保作业人员安全。 5、个别部位开挖需要爆破时，只须采用松动弱爆破，爆破前必须对周边进行警戒。

6、在导向墙施工前，对开挖边仰坡按设计要求进行临时支护措施、喷砼、等，确保大管棚作业时边仰坡的稳定。

7、作业台架搭后进行认真检查，确保各连接部件牢靠。在施工过程中经常性对台架进行检查。所有台架搭设时要加密支撑，确保其稳定牢固。

8、下雨或雨天后施工时要派人检查边仰坡的稳定性。 9、进入施工现场人员必须戴安全帽。

10、尽量避免上下双层和多层作业，无法避免时应采取必要的安全措施。 11、及时调整设备、机具和材料的位置，保证摆放整齐，保持工作面宽敞，提供良好的工作环境。施工现场坚持工完料清，垃圾杂物集中堆放，及时处理。

12、合理布置场地。各项临时设施必须符合规定标准，做到场地整洁、道路平顺、排水畅通、标志醒目、生产环境达到标准作业要求。

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