大 管 棚 施 工

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四川路桥西成铁路客运专线四川段3标段    

二○一三年六月

大管棚施工作业指导书

一、编制依据

1、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》

2、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》

3、《铁路隧道施工规范》

4、《铁路隧道工程质量检验评定标准》

二、适用范围

  仙女岩隧道施工中，在洞口或其它不良地质段，尤其是遇到富水断层破碎带时，采用超前长大管棚支护，是解决问题的有效途径。

三、工艺原理

所谓管棚法，就是在预计开挖断面外周，以一定间距，一定的外插角度，用钻孔方法先行设置钢管，利用超前导管注浆，先行加固松散围岩体，边开挖，边利用格栅拱、喷锚等共同支护，对隧道开挖起到有效支护的方法。管棚法开挖是在超前钢管形成连续的棚架之下进行的，对防止初期松弛，地压扩大，土体坍落等有着明显的效果。因此，管棚法是在地质条件不好情况下能安全开挖，防止地层下沉、防护地中及地上结构物的有效的辅助方法。

管棚法主要适用于软弱、硬质、砂砾地层或软岩、岩堆、破碎地带层。

管棚的布设,管间距及施工区间主要决定于地表及地质条件、施工精度等，此外，插入钢管通过注浆，使钢管及围岩密贴并强化钢管功能，形成注浆管棚。

四、设计参数

大管棚超前预支护采用外径φ108mm、壁厚6mm的热轧无缝钢管，尾部焊接φlOmm加箍筋，管壁四周钻φ12mm压浆孔，孔间距15cm，呈梅花型布置，尾部留不小于150cm的不钻孔的止浆段。导管沿环向120度范围布设，间距40cm。施工时钢管沿隧道周边以1°外插角打入围岩，注浆材料为水泥砂浆，注浆压力为2.0MPa。

五、施工工艺及操作要点。

5.1施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

5.2操作要点

钻深孔工艺流程图（见图2）

1钻孔操作要点：

(图1)

(图2) 

a、施作深孔，必须经过二次接杆，钻进时，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，尤其是推力要严格控制，不能过大；

b、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同材质，联接套最小壁厚≥10mm；

c、为防止钻杆在推力和振动力双重作用下钻杆上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移；

d、钻机就位后，准确地画出需钻孔位置；

e、施钻时，顶紧掌子面，提高施钻精度；

f、钻机开孔时钻速宜低，钻深至20cm以后转入正常钻速；

g、第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20~30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆（不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体。

每次接长，均按上述方法进行。

h、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；

j、引导孔直径应比管棚外径大15~20mm，孔深要大于管长0.5m以上。

②具体施工中，影响管棚方向的因素：

a、开口时方向没控制好。管棚施工中，为了使管棚前端不致侵限，在打管时需设1°外插角，施打时准确掌握外插角，严格掌握开口方向，不然以后很难控制其方向。

b、岩层不均质。在钻孔打管过程中，由于围岩软硬不均，使钻头（管前端）偏向软的一侧，此倾斜方向很难估计与控制。

c、钻头自重产生下挠。

方向控制措施：

⑴严格按外插角钻孔；

⑵控制钻头的下挠；

⑶扶直器套在钻杆上，施钻可调直，效果比较明显。

③注浆：

注浆材料：

水泥：选用425#普硅水泥，质量合格。

砂子：采用细砂

拌合水：水质符合各项指标。

可灌性分析：

注浆前必须进行可灌性分析，如果围岩渗透系数过小即细粒土含量过大，在正常压力下无法渗透入足够数量的浆液，或者存在无法控制浆液流向和数量的因素（如地下溶洞或坑道等），是不能采用管棚法施工的。只有在围岩渗透性较好、细粒含量小于12%的土体是易灌的，细粒含量在12~20%之间的土体是适度可灌的，而细粒含量在20~25%的土体仅仅是处于不可灌的边缘。

注浆异常现象处理：

a、在注浆过程中，经常发生浆液从其它孔流出的现象，即串浆。发现串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆，无条件时，应将注浆孔及时堵塞，轮到该灌注浆时再拨下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除，并用高压风或水冲洗（拨塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序），然后再注浆。

b、水泥—砂浆注浆进浆量很大，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，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。

六、劳力组织及要素配置

劳力组织

7.1主控项目

7.1.1管棚所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求。以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，每60t为一批，不足60t按一批计。每批抽检一次。

7.1.2管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。

7.1.3管棚搭接长度应符合设计要求。

7.1.4注浆浆液的配合比应体会设计要求。

7.1.5注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。

7.2一般项目

管棚钻孔的允许偏差应符合下表规定。

允许偏差表

8.1钻孔前，按设计精度画出钻孔位置。

8.2严格调整好钻孔角度，开钻时速度要慢，待钻杆进入岩体20cm后，常速钻进。

8.3钻孔平面误差要求小于或等于15cm，钻孔角度误差控制在0.5°以内。

8.4控制钻孔速度，尤其接长钻杆后钻进方向（角度）应严格控制；成孔要壁圆、角度准、孔身直、深度够。

8.5接管时，要检查管节两端联接丝扣，有脱扣和裂纹的管节不得使用。

8.6管棚管壁四周钻φ12mm压浆孔（靠掌子面一端1.5m不钻眼），孔间距15cm，管内放置钢筋前，应掏孔清除管内残杂物。

8.7注浆时应准确掌握浆液配合比，并使浆液在管内充填密实。

8.管棚接头面要错开，严格避免同一截面，以利整体受力。

8.9在施工中，精心组织，科学规划，严格按设计规范要求施工，确立自检、专检、互检三检制度。确保工期，杜绝质量安全事故。

九、安全措施：

在施工中，除严格遵照《公路隧道施工安全规则》及相应的规范外，为确保安全，还应采取如下措施：

9.1对全员进行安全意识教育。

9.2针对长大管棚施工特点和要求，参照有关安全规则，制定安全规章制度。

9.3加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理，科学地组织施工。

9.4拆卸钻杆时，要有统一指挥，明确联络信号，板钳卡钻方向应正确，防止管钳及扳手打伤人。

9.5钢管内注浆时，操作人员应戴口罩、眼镜和胶手套。

9.6要有良好的照明设备。

9.7在施工中全员参与安全、文明施工活动。机械操作者应经常检修机械，把一切可能出现的问题消灭在萌芽状态。下载本文