1、隧道管棚施工工藝流程設(shè)計(jì)管棚超前支護(hù)剛度大，可承受土體的垂直和側(cè)向壓力，管棚超前預(yù)支護(hù)具有棚架、錨固、固結(jié)地層的三種功能，它將部分荷載有效地吸收和傳遞到已封閉的支護(hù)結(jié)構(gòu)上。在軟弱松散不良地質(zhì)地帶，通過(guò)管棚注漿補(bǔ)充固結(jié)土體，增強(qiáng)隧道上方土體的穩(wěn)定性，保證隧道進(jìn)洞安全，滿足圍巖開(kāi)挖穩(wěn)定的要求。1、管棚施工原理管棚一般是在地質(zhì)較差的情況下，按開(kāi)挖輪廓線，采用在地層中打入數(shù)根鋼管的方法形成支護(hù)體系。一般要求鋼管入土深度必須穿過(guò)該類圍巖,并要有一定的超前長(zhǎng)度。如果地質(zhì)條件極差且裂隙水較大，則采用在管內(nèi)注入化學(xué)漿液的方法，使該段軟弱地層形成一個(gè)整體，可以有效地穩(wěn)定開(kāi)挖面。在隧道施工中，管棚支護(hù)主要適用于以

2、下幾種情況：圍巖破碎，裂隙較多，洞口開(kāi)挖難以成形時(shí)；隧道處于淺埋段，開(kāi)挖易使地表失穩(wěn)時(shí)；隧道內(nèi)遇到斷層需要穿過(guò)時(shí)；隧道洞口位于滑坡體而線路又無(wú)法避開(kāi)時(shí)。超前管棚示意圖2、管棚基本設(shè)計(jì)參數(shù)五尖大山隧道施工圖設(shè)計(jì)（送審圖）在進(jìn)、出口兩端均采用了長(zhǎng)20m的長(zhǎng)管棚。長(zhǎng)管棚采用108×5的無(wú)縫鋼管，入土深度18.5m，由3m、5m兩種長(zhǎng)度管節(jié)由絲扣連接組成，絲扣搭接長(zhǎng)度15cm。長(zhǎng)管棚環(huán)向間距33.3cm，在開(kāi)挖輪廓線外25cm處，拱部140°范圍布置。外插角1°，與隧道中線方相一致。施工采用地質(zhì)鉆水平鉆孔，風(fēng)鉆配合頂入，注漿泵注漿。隧道必須在管棚施工以后才能進(jìn)洞開(kāi)挖。五尖

3、大山隧道超前管棚施工示意圖3、管棚常規(guī)施工工藝和施工方法對(duì)于節(jié)理發(fā)育但較完整、容易成孔的圍巖地段一般采用常規(guī)先鉆孔、后插入的安設(shè)方法，其施工工藝如上頁(yè)圖所示。注漿施工工藝流程圖 根據(jù)管棚常規(guī)施工的過(guò)程，可以分為以下幾個(gè)步驟：制作導(dǎo)向架（套拱） 鉆孔 頂管 封口 注漿。3.1 導(dǎo)向架（套拱）導(dǎo)向架的作用是保證鉆孔方向的正確，使其孔向不發(fā)生偏斜，要求自身要有足夠的強(qiáng)度和剛度，可用型鋼或混凝土制作而成。五尖大山隧道設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土套拱作為導(dǎo)向架，縱向長(zhǎng)度1.5m，套拱置于明洞之上。施工時(shí)首先在洞外明暗洞的交界處架立兩榀20b工字鋼，間距60cm，用鋼筋焊接成一個(gè)整體。在鋼支撐上安裝150mm，長(zhǎng)2

4、3m的導(dǎo)向鋼管，與管棚位置方向一致，然后澆注150cm厚的C30鋼筋混凝土包裹鋼支撐和導(dǎo)向管。套拱完成后，噴射C25砼15cm厚封閉周圍仰坡面，作為注漿時(shí)的止?jié){墻。套拱施工工藝流程詳見(jiàn)下圖。測(cè)量放樣開(kāi)挖套拱環(huán)形槽套拱基礎(chǔ)開(kāi)挖按設(shè)計(jì)安裝固定套拱內(nèi)鋼架將孔口管定位固定在鋼架上立套拱砼施工支撐鋼架安裝套拱模板澆注套拱砼養(yǎng)生、拆模加工套拱模板施工鋼架加工孔口管加工套拱內(nèi)鋼架加工砼生產(chǎn)、運(yùn)輸套拱施工工藝流程圖3.2 鉆孔鉆孔時(shí)間應(yīng)在套拱混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%之后，方可進(jìn)行。鉆孔型號(hào)根據(jù)鉆孔深度來(lái)選擇。因鉆孔深度為20m，一般鉆機(jī)很難達(dá)到，宜采用超前水平地質(zhì)鉆機(jī)。鉆機(jī)就位時(shí)，搭設(shè)平臺(tái)所用的各種桿件應(yīng)連接牢固

5、，保證鉆機(jī)穩(wěn)定。鉆機(jī)順序由高孔位向低孔位進(jìn)行，并間隔錯(cuò)開(kāi)。若由高到低連續(xù)鉆孔，則因孔距過(guò)小，會(huì)造成前一個(gè)成型孔在未頂管時(shí)已出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。在鉆到一定深度時(shí)，要用測(cè)斜儀檢查孔的傾角是否正確，以便及時(shí)進(jìn)行糾正，深度達(dá)到要求后，應(yīng)邊退鉆邊清孔。在鉆孔過(guò)程中，如果出現(xiàn)卡鉆、塌孔現(xiàn)象，可能是隧道地質(zhì)發(fā)生了變化，此時(shí)應(yīng)及時(shí)退鉆，然后采用往孔內(nèi)壓注漿液的方法，待漿液凝固后，再行開(kāi)鉆；如果出現(xiàn)掉鉆頭、鉆桿斷裂的現(xiàn)象，可用打撈器取出。鉆孔也可為超前地質(zhì)預(yù)報(bào)提供一定的依據(jù)，因此每一個(gè)孔在開(kāi)鉆時(shí)，都必須有詳細(xì)記錄，包括開(kāi)鉆時(shí)間、結(jié)束時(shí)間及遇到的問(wèn)題等。3.3 頂管管棚鋼管一般采用的是無(wú)縫鋼管,每一節(jié)鋼管應(yīng)做成尖錐狀,

6、起導(dǎo)向和減小摩擦阻力的作用。在鉆孔成型后，頂管工作進(jìn)行得越早越好,否則因拖延時(shí)間太長(zhǎng)，則導(dǎo)致孔壁變形或孔內(nèi)塌方，給頂管造成困難。頂管由鉆機(jī)頂進(jìn)，鋼管節(jié)段間用絲扣連接，頂進(jìn)時(shí)，節(jié)長(zhǎng)3m和5m管節(jié)交替使用以錯(cuò)開(kāi)接頭位置，這樣可以保證后期開(kāi)挖時(shí)管棚有足夠整體強(qiáng)度。管棚頂?shù)轿缓螅摴芘c導(dǎo)向管間隙用速凝水泥或其它堵塞嚴(yán)密，以防注漿冒出。3.4 注漿及封口注漿前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整注漿參數(shù)，取得管棚最佳注漿參數(shù)。漿液采用注漿機(jī)灌注。管棚封堵塞設(shè)有進(jìn)漿孔和排氣孔，當(dāng)排氣孔流出漿液后，關(guān)閉排氣孔,續(xù)灌注漿,達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量或注漿壓力時(shí),方可停止注漿。施工過(guò)程中，為了防止注漿過(guò)程中發(fā)生串漿,每鉆完

7、一個(gè)孔，隨即就安設(shè)該孔的鋼管并注漿，然后再進(jìn)行下一孔的施工。注漿結(jié)束后用C30水泥砂漿充實(shí)無(wú)縫鋼管，以增強(qiáng)管棚強(qiáng)度。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力逐步升高，達(dá)到設(shè)計(jì)終壓(0.8Mpa)并繼續(xù)注漿10min以上；進(jìn)漿量，一般為2030L/min。4、管棚跟管鉆進(jìn)施工工藝和施工方法當(dāng)?shù)刭|(zhì)狀況復(fù)雜，遇有卵石、漂石或破碎帶不易成孔時(shí)，可采用頂驅(qū)動(dòng)力頭的跟管鉆進(jìn)工藝，首先將套管及鉆桿同時(shí)鉆入孔內(nèi)，成孔后，取出內(nèi)鉆桿，放進(jìn)管棚，最后取出外套管即可。當(dāng)圍巖結(jié)構(gòu)軟硬不均時(shí)應(yīng)采用潛孔錘配同心鉆孔系統(tǒng)。跟管鉆進(jìn)程序及跟管鉆進(jìn)圖解說(shuō)明如下圖所示。注水清洗內(nèi)桿插入注漿管施工準(zhǔn)備鉆機(jī)就位跟管鉆進(jìn)退內(nèi)桿退套管孔口密封注漿加固下一

8、孔1、采用頂驅(qū)雙作用(沖擊及回轉(zhuǎn))液動(dòng)錘，把套管及鉆具同時(shí)沖擊+回轉(zhuǎn)方式鉆入巖土層內(nèi)（采用套管跟進(jìn)提供臨時(shí)護(hù)孔，可避免內(nèi)鉆桿在提出后產(chǎn)生塌孔或涌水，方便插管注漿）。2、穿孔完結(jié)后，先把套管內(nèi)孔注水清洗潔凈后，才把內(nèi)鉆桿取出，套管仍保留在孔內(nèi)供護(hù)孔作用。3、將注漿鋼管插進(jìn)入套管內(nèi)。鋼管可用絲扣或電焊聯(lián)接。鋼管終端要密封。4、鋼管插進(jìn)后，取出套管繼續(xù)下一孔眼的鉆進(jìn)。鋼管口端與孔口周壁用水泥漿、CS膠泥加麻絲或其他密封材料密封。5、接上漿液管，用一定壓力將漿液壓注入鋼管內(nèi)，漿液會(huì)通過(guò)鋼管的孔眼壓注入孔壁的縫隙內(nèi)，固結(jié)附近的巖土層。使用雙動(dòng)力頭把套管與鉆桿同時(shí)沖擊+回轉(zhuǎn)鉆入隧道頂板前端約2030公米孔

9、深，角度成外偏角，角度由最終工程決定。2.穿孔完結(jié)后，先把套管內(nèi)孔注水清洗潔凈后，才把鉆桿取出，套管仍保留在孔內(nèi)供護(hù)孔作用。跟管鉆進(jìn)程序跟管鉆進(jìn)程序圖解說(shuō)明注：第一孔套管跟進(jìn)鉆孔后，如了解孔壁很穩(wěn)定，取出套管后亦不產(chǎn)生塌孔，那么可把鉆桿與套管一同抽出，馬上插放灌漿管，省卻第2道工序。常用的跟管鉆進(jìn)系統(tǒng)見(jiàn)各種跟管鉆進(jìn)系統(tǒng)示意圖。各種跟管鉆進(jìn)系統(tǒng)示意圖1、潛孔錘偏心鉆頭擴(kuò)底式跟管鉆進(jìn)；2、潛孔錘潛孔錘鉆頭跟管鉆進(jìn)；3、穩(wěn)定器三牙輪鉆頭跟管鉆進(jìn)； 4、穩(wěn)定器刮刀鉆頭跟管鉆進(jìn)；5、金剛石鉆頭套管鉆頭跟管鉆進(jìn)；6、金剛石鉆頭繩索取芯巖芯管跟管鉆進(jìn)5、質(zhì)量控制與檢驗(yàn)5.1管棚鉆孔的允許偏差 管棚方向與線路

10、平行，方向角誤差1°（不包括路線縱坡）；檢驗(yàn)數(shù)量：全部檢查；檢驗(yàn)方法：觀察，鋼尺、測(cè)量?jī)x器檢查。 開(kāi)孔定位誤差4cm；孔口距允許偏差±50mm；檢驗(yàn)數(shù)量：全部檢查；檢驗(yàn)方法：觀察，鋼尺檢查。 徑向誤差應(yīng)20cm；檢驗(yàn)數(shù)量：全部檢查；檢驗(yàn)方法：觀察，鋼尺檢查。 孔深誤差±50mm；檢驗(yàn)數(shù)量：全部檢查；檢驗(yàn)方法：觀察，鋼尺檢查。 隧道縱向同一斷面內(nèi)接頭數(shù)50，相鄰鋼管的接頭至少錯(cuò)開(kāi)1m；縱向兩組管棚的搭接長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求并應(yīng)大于3m。檢驗(yàn)數(shù)量：全部檢查；檢驗(yàn)方法：觀察，鋼尺檢查。5.2管棚超前支護(hù)應(yīng)滿足的要求管棚所用鋼管的品種和規(guī)格必須符合設(shè)計(jì)要求；檢驗(yàn)數(shù)量：全部檢

11、查；檢驗(yàn)方法：觀察，鋼尺檢查。管棚所用鋼管進(jìn)場(chǎng)必須按批抽取試件作力學(xué)性能（屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率）和工藝性能（冷彎）試驗(yàn)，其質(zhì)量必須符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定及設(shè)計(jì)要求；管棚應(yīng)采用熱軋無(wú)縫鋼管制作，必要時(shí)鋼管內(nèi)安裝鋼筋籠；檢驗(yàn)數(shù)量：以同牌號(hào)、同爐罐號(hào)、同規(guī)格、同交貨狀態(tài)的鋼管，每60t為一批，不足60t按一批計(jì)，每批抽檢一次。檢驗(yàn)方法：檢查每批質(zhì)量證明文件并進(jìn)行相關(guān)性能試驗(yàn)。管棚用鋼管直徑宜為70127mm，鋼管中心間距宜為管徑的23倍。檢驗(yàn)數(shù)量：全部檢查；檢驗(yàn)方法：觀察，鋼尺檢查。5.3 管棚注漿應(yīng)符合的要求注漿漿液的配合比應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；檢驗(yàn)數(shù)量：全部檢查。檢驗(yàn)方法：進(jìn)行配合比選定試驗(yàn)。注漿壓力

12、應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，注漿漿液應(yīng)充滿鋼管及其周圍的空隙；檢驗(yàn)數(shù)量：全部檢查。檢驗(yàn)方法：查施工記錄的注漿量和注漿壓力，觀察。6、主要施工用機(jī)具設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱型 號(hào)數(shù) 量備 注1超前水平地質(zhì)鉆機(jī)MKD-5S1臺(tái)2電動(dòng)空壓機(jī)L3.5-8/208臺(tái)3注漿泵Y2B/18KW2臺(tái)備用一臺(tái)4攪拌機(jī)JDY750BH2臺(tái)5電子計(jì)量配料機(jī)HPL12001臺(tái)6砼輸送泵HBT601臺(tái)7砂漿攪拌機(jī)HT200B1臺(tái)8交流弧焊機(jī)BX1-500A5臺(tái)備用一臺(tái)9鋼筋切割機(jī)GQ401臺(tái)10插入式搗固器ZX-502臺(tái)7、勞動(dòng)力組織序號(hào)人員人數(shù)職責(zé)1技術(shù)人員1掌握技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、負(fù)責(zé)施工指導(dǎo)、監(jiān)督施工質(zhì)量、記錄2工班長(zhǎng)1組織和協(xié)調(diào)3測(cè)量人員2

13、測(cè)量放樣、檢查驗(yàn)收、并對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行攝像4鉆孔人員5鑿孔施工5安裝人員6準(zhǔn)備材料、安裝導(dǎo)管6漿液制備人員5準(zhǔn)備材料、制備漿液、攪動(dòng)漿液、清洗設(shè)備7注漿泵司機(jī)2注漿泵的操作、維修保養(yǎng)及鼓掌排除8清洗廢漿工1清理廢漿9注漿記錄工1記錄注漿壓力、注漿量、流量、膠凝時(shí)間及其他的情況10安全員1負(fù)責(zé)施工安全11搬運(yùn)工4搬運(yùn)材料、機(jī)具12其他8電工、管棚加工、空壓機(jī)司機(jī)等合計(jì)358、相關(guān)記錄表8.1 鉆孔記錄表 鉆孔記錄表工作面里程：起止時(shí)間： 年 月 日 時(shí) 分 年 月 日 時(shí) 分鉆機(jī)種類及型號(hào)：孔號(hào)孔深起止時(shí)間下管深度地層情況描述備注記錄：工地負(fù)責(zé)人： 年 月 日填表說(shuō)明：1) 地層有變化時(shí)，一個(gè)

14、孔可分段記錄，并有小計(jì)；2) 情況描述：地層地質(zhì)情況（節(jié)理、裂隙、破碎情況等等），有無(wú)地下水；3) 備注：鉆孔、下孔等情況時(shí)異常情況記錄；8.2 注漿記錄表注漿記錄表工作面里程：孔號(hào)：孔深：注漿泵型號(hào)：起止時(shí)間： 年 月 日 時(shí) 分 年 月 日 時(shí) 分時(shí)間漿液種類配合比凝膠時(shí)間（ 分 秒）壓力（MPa）流量（L/min）備注總注漿量：材料消耗：記錄：工地負(fù)責(zé)人： 年 月 日填表說(shuō)明：1) 改性水玻璃（SS）時(shí)，配合比填PH值； 2) C-S、TGRM、HSC漿液填凝膠時(shí)間，其他不填；3) 注漿型式填“小導(dǎo)管、長(zhǎng)管棚、全封閉、徑向注漿、充填、回填等等”；4) 備注欄填漏漿、串漿情況。8.3 注漿效果統(tǒng)計(jì)表注漿效果統(tǒng)計(jì)表注漿里程（工作面里程）：K + K + 注漿時(shí)間： 年 月 日 時(shí) 分 年 月 日 時(shí) 分注漿型式： 孔號(hào)孔深（m）漿液種類終壓（Pa）注漿管（m）注漿量（m3）備注記錄：工地負(fù)責(zé)人： 年 月 日填表說(shuō)明：1) 1個(gè)孔注兩種以上漿液，可占2格以上，并有注漿量小計(jì)； 2) 備注欄填注漿情況，有無(wú)漏漿，串漿等；3) 統(tǒng)計(jì)表后應(yīng)附注漿記錄。9、施工安全1、管棚施工前應(yīng)檢查工作環(huán)境的安全狀態(tài)，檢查鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)是否穩(wěn)定，洞口仰坡及以上是否有危險(xiǎn)