長大管棚在隧道淺埋段的施工技術

1、長大管棚在隧道淺埋段的施工技術2008-12-17【大 中 小】【打印】摘要：介紹福建省首例采用40m長大管棚超前支護的施工技術，并在參數(shù)確定、機具選擇、進度情況、質(zhì)量控制與成本分析5個方面作了具體介紹。關鍵詞：長大管棚；施工技術；參數(shù)確定；機具選擇；質(zhì)量控制；成本分析1、工程概況楊梅嶺隧道設計為上下行分離式4車道高速公路隧道，隧道左線長1365m，右線長為1340m.全隧道按新奧法設計和施工，進口左洞和出口右洞洞口淺埋段最薄覆蓋層分別為3.67m、4.05m，在洞口35m范圍內(nèi)為強風化、弱風化花崗巖，頂板為殘坡積層，風化裂隙，發(fā)育具塊狀鑲嵌結構，局部散體結構，圍巖不穩(wěn)定，易塌。福建省首次采用

2、40m長大管棚對洞口段進行超前支護。沿隧道襯砌外緣一定距離打入一排縱向鋼管，并且在插入鋼管后，再往管內(nèi)注漿以固結軟弱圍巖、充填鋼管與孔壁之間的空隙，使管棚與圍巖固結緊密，以提高鋼管的強度。開挖后架設拱形鋼架支撐，形成牢固的棚狀支護結構。2、施工工藝2.1施工工藝流程2.2管棚參數(shù)（1）鋼管布設在圓心角為150°的隧道拱部；（2）鋼管環(huán)向間距為50cm；（3）管心與襯砌設計外廓線間距為40cm；（4）傾角：仰角1°（不包括路線縱坡）；（5）鋼管施工誤差：徑向不大于20cm；（6）管棚長度為40m，熱軋無縫鋼管108mm，壁厚6mm，節(jié)長3m、6m；（7）孔口管為天縫鋼管127

3、mm，壁厚6mm，節(jié)長2m.2.3機具選擇管棚施工主要工序有開挖支護明洞邊坡、仰坡；施作套拱；搭鉆孔平臺、安裝鉆機；鉆孔；清孔、驗孔；安裝管棚鋼管；注漿。工序技術要求高，工藝復雜，現(xiàn)分別敘述如下。2.4.1明洞邊坡仰坡開挖支護（1）明洞段開挖應在洞頂截水溝施工完成后進行，應盡量避開雨季施工。（2）邊坡防護應與明洞開挖同步進行：及時施工明洞邊坡的錨桿、掛設鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土及時封閉坡面。（3）對邊坡滲水要及時排、引到坡面外，加強對坡面的防護。2.4.2施作套拱（1）混凝土套拱作為長管棚的導向墻，套拱在明洞外廓線以外施作，套拱內(nèi)埋設4榀工字型鋼支撐，鋼支撐與管棚孔口管焊成整體。（2）孔口管作為管棚

4、的導向管，它安設的平面位置、傾角、外插角的準確度直接影響管棚的質(zhì)量。用經(jīng)緯儀以坐標法在工字鋼架上定出其平面位置；用水準尺配合坡度板設定孔口管的傾角；用前后差距法設定孔口管的外插角?？卓诠軕喂毯附釉诠ぷ咒撋希乐?jié)仓炷習r產(chǎn)生位移。2.4.3搭鉆孔平臺安裝鉆機（1）鉆機平臺可用枕木或鋼管腳手架搭設，搭設平臺應一次性搭好，鉆孔由兩臺鉆機由高孔位向低孔位對稱進行，可縮短移動鉆機與搭設平臺時間，便于鉆機定位。（2）平臺支撐要著實地，連接要牢固、穩(wěn)定。防止在施鉆時鉆機產(chǎn)生不均勻下沉、擺動、位移等影響鉆孔質(zhì)量。（3）鉆機定位：鉆機要求與已設定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機位置。用經(jīng)緯儀、掛線、鉆

5、桿導向相結合的方法，反復調(diào)整，確保鉆機鉆桿軸線也孔口管軸線相吻合。2.4.4鉆孔（1）為了便于安裝鋼管，鉆頭直徑采用115mm.（2）巖質(zhì)較好的可以一次成孔；鉆進時產(chǎn)生坍孔、卡鉆，需補注漿后再鉆進。（3）鉆機開鉆時，可低速低壓，待成孔1.0m后可根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速及風壓。（4）鉆進過程中經(jīng)常用測斜儀測定其位置，并根據(jù)鉆機鉆進的現(xiàn)象及時判斷成孔質(zhì)量，并及時處理鉆進過程中出現(xiàn)的事故。（5）鉆進過程中確保動力器，扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進。（6）認真作好鉆進過程的原始記錄，及時對孔口巖屑進行地質(zhì)判斷、描述。作為開挖洞身的地質(zhì)預探預報，作為指導洞身開挖的依據(jù)。2.4.5清孔驗孔（1）用地質(zhì)巖芯

6、鉆桿配合鉆頭（115mm）進行來回掃孔，清除浮渣至孔底，確?？讖?、孔深符合要求、防止堵孔。（2）用高壓氣從孔底向孔口清理鉆渣。（3）用經(jīng)緯儀、測斜儀等檢測孔深，傾角，外插角。2.4.6安裝管棚鋼管（1）鋼管應在專用的管床上加工好絲扣，棚管四周鉆8出漿孔（靠掌子面45m的棚管不鉆孔）；管頭焊成圓錐形，便于入孔。（2）棚管頂進采用大孔引導和棚管機鉆進相結合的工藝，即先鉆大于棚管直徑的引導孔（115mm），然后可用10t以上卷揚機配合滑輪組反壓頂進；也可利用鉆機的沖擊力和推力低速頂進鋼管。（3）接長鋼管應滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應前后錯開。同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯開1

7、m.2.4.7注漿（1）安裝好有孔鋼花管后即對孔內(nèi)注漿，注漿后再施工無孔鋼管，無孔鋼管可以作為檢查管，檢查注漿質(zhì)量。（2）注漿參數(shù)：水泥漿與水玻璃體積的比例為10.5；水泥漿水灰比11；水玻璃濃度35波美度；水玻璃模數(shù)2.4.（3）采用kby50/70液壓注漿機將雙液漿注入管棚鋼管內(nèi)，初壓0.5mpa1.0mpa，終壓2mpa，持壓15min后停止注漿。注漿量一般為鉆孔圓柱體的1.5倍，若注漿量超限，未達到壓力要求，應調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，直至符合注漿質(zhì)量標準，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均為漿液充填，方可終止注漿。（4）注漿結束后及時清除管內(nèi)漿液，并用30號水泥砂漿充填，增強管棚的剛度和強

8、度。2.5勞動力組織管棚施工工序多，工種雜、技術性強、要求技術工人具有各方面獨立操作能力，又能處理管棚施工中一般的故障，管棚施工的質(zhì)量很大程度上取決于鉆孔和注漿的質(zhì)量。一臺鉆機三班作業(yè)勞力組織為：技術人員1人、機長1人、班長3人、修理工1人、電工1人、電焊工1人、鉆工15人、合計23人。3、進度情況4、質(zhì)量控制（1）鉆孔前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角。并對每個孔進行編號。（2）鉆孔仰角的確定應視鉆孔深度及鉆桿強度而定，一般控制在1°1.5°，鉆機最大下沉量及左右偏移量為鋼管長度的1%左右，并控制在20cm30cm.（3）嚴格控制鉆孔平面位置，管棚不得侵入隧道開挖線內(nèi)

9、，相鄰的鋼管不得相撞和立交。（4）經(jīng)常量測孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限及時糾正，至終孔仍超限者應封孔，原位重鉆。（5）掌握好開鉆與正常鉆進的壓力和速度，防止斷桿。（6）在遇到松散的堆積層和破碎地質(zhì)時，在鉆進中可以考慮增加套管護壁，確保鉆機順利鉆進和鋼管順利頂進。5、管棚費用評價管棚費用主要包括管棚的套拱費用、管棚施工的人工費、管棚施工的機械臺班費、管棚施工的材料費4大部分?，F(xiàn)以福寧高速公路楊梅嶺隧道進口左洞40m管棚（沿拱頂150°范圍內(nèi)布設33根長度各為40m注漿鋼管，管棚的鋼管總重量為21t）為例，分析管棚在現(xiàn)場施工中的實際費用。5.1套拱費用5.2人工費5.3機械臺班費5.4材料費6、結語6.1對于隧道洞口的軟弱破碎圍巖地段、淺埋地段采用長大管棚施工工藝，提前發(fā)揮超前支護作用，增加了施工安全度，提高隧道的長期穩(wěn)定性，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。6.2在管棚支護下開挖，可減少地表下沉和防止圍巖坍塌。6.3管棚鉆孔可作為地質(zhì)預探