大管棚施工技术交底

福永高速公路工程A5合同段土建工程

方广岩隧道大管棚施工技术交底

中国铁建

中铁十七局福永高速公路工程A5合同段项目经理部

二O一O年七月一日

方广岩隧道大管棚施工技术交底

方广岩隧道（1140左线/1156右线），隧道在正洞左幅进出口以及右幅出口明暗交界处采用超前大管棚预支护。左幅进口K19+425～K19+440段及出口K19+525-K19+540段，右幅出口K19+480-K19+505段，围岩均为全-强风化凝灰岩，岩体破碎，好下水较贫乏，自稳能力差，容易塌，应加强支护，围岩级别Ⅴ级。

一、 管棚参数

①导管规格：热轧无缝钢管及钢花管，外径108mm，壁厚6mm,节长4m、6m。每节钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管；

②管距：环向间距中至中50cm；

③倾角：外插角1.5°，可根据实际情况作调整，范围在1°～3°； ④注浆材料：水泥浆液； ⑤设置范围：拱部，共46根；

⑥长度：左幅进、出口均为一环15m，右幅出口均为一环25m。。

二、工艺流程

大管棚布置见图1。施工工艺流程见图2，

图 1 大管棚布置图

洞口明暗挖交接段开挖时挖至拱顶轮廓线下50cm左右，拱顶核心土即作为导向墙施工和钻机的架设的平台。

1. 施作导向墙

⑴导向墙采用C20混凝土，在开挖轮廓线以外拱部148°范围内施作，断面尺寸为2m×0.6m，导向墙内设4榀I18工字钢架，钢架外缘设φ140壁厚4mm导向钢管(设计为φ127壁厚4mm导向钢管,为施工方便之用)，钢管与钢架焊接。钢架各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接，接头处焊缝高度：腹板9mm，翼缘12mm。

⑵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。

图2 超前大管棚施工工艺流程图

开挖周边及防护 定位导向管 施作导向墙 管棚钻机架设 钻杆钻进（管棚管顶进） 第一节钻进（顶进）结束 钻杆退回原位 继续钻进（顶进）至设计长度 接长钻杆（管棚管） 下一根钻杆（管棚管）施工 钻进结束 安放钢筋笼 注 浆 隧道开挖

2.架设钻机

⑴钻机架设于预留的拱顶工作平台上，对拱顶平台进行夯实，铺设钢垫板，其上沿洞身纵向铺设枕木，钻机架设于枕木上，连接牢固稳定，确保施钻时钻机不产生不均匀下沉、摆动而影响钻孔质量。钻孔由高孔位向低孔位进行。

⑵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，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

3、 钻孔

⑴为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ127mm。

⑵岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。 ⑶钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。 ⑷钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。

⑸钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

⑹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，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。

4 、清孔验孔

⑴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。

⑵用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

⑶用经纬仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。 5 、安装管棚钢管

⑴钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔，孔间距200mm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段250cm，编号为单号的钢管不开孔，偶数号孔采用注浆用的钢花管。管头焊成圆锥形（10cm长），便于入孔。

⑵为了提高导管的抗弯能力，在钢管内设置钢筋笼，钢筋笼由四根Φ18主筋和固定环组成，固定环采用短管节，节长3～5cm，与主筋焊接，按1.5m间距设置。

⑶管棚顶进采用装载机（或挖掘机）和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于管棚直径的引导孔(Φ127mm)，然后用装载机（或挖掘机）在人工配合下顶进钢管。

⑷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。

6 、注浆

⑴安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制，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。单号为无孔钢花管。

⑵注浆材料：注浆材料为M5水泥浆或水泥砂浆，水灰比1：1（重量比），可根据情况添加早强速凝剂。

⑶采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，初压0.7～1.5MPa，确实必要时，可加大至终压2MPa，持压15min后停止注浆。进浆量，一般为20—30L/min以下。

注浆量应满足下表的要求，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，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。

长管棚注浆工程数量表（一环）

地层条件 粘土质地层 严重风化岩层 断层破碎带 溶隙溶槽段 三、 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。劳力组织为：技术人员1人、钻机操作工5人，管棚加工2人，钢管顶进8人，注浆6人，共计22人。

四、机具配备

结合正常施工需要，管棚施工机械设备配置如下：

MK-5管棚钻机2台套、VHP700电动空压机1台、UB3-A注浆机1台、ZJ-400高速制浆机1台、混凝土拌合站一座、混凝土振动棒2个、钢模板、木模板、J3G-400A型型材切割机1台、型钢弯制机1台、BX1－400型交流弧焊机2台、砼搅拌运输车（3.5m3）1辆、ZLC50C装载机1辆。

五、施工质量控制

⑴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。

水泥浆液 水灰比：1：1 （重量比） 注浆材料 不同管棚长度注浆数量（m3） 10m 28.92 2.17 5.78 10.84 20 m 57.83 4.34 11.57 21.69 30 m 86.75 6.51 17.35 32.53 40 m 115.67 8.68 23.13 43.38 ⑵钻孔外插角1°～3°为宜，根据实际情况作调整。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°。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。

⑶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。

⑷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。 ⑸掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。 六、质量要求 1、分项验收标准 1.1 主控项目

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。

检验数量：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。施工单位每批抽检一次；监理单位按施工单位抽检次数的20%进行见证取样检测或按施工单位抽检次数的10%进行平行检验，至少一次。

检验方法：施工单位检查每批质量证明文件并进行相关性能试验；监理单位检查全部质量证明文件和试验报告，并进行见证取样检测或平行试验。

1、管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。 检验数量：施工单位、监理单位全部检查。 检验方法：观察，钢尺检查。

2、管棚搭接长度应符合设计要求。 检查数量：施工单位、监理单位全部检查。

检验方法：尺量。

3、注浆浆液的配合比应符合设计要求。 检验数量：施工单位、监理单位全部检查。

检验方法：施工单位进行配合比选定试验；监理单位检查配合比选定单，并进行见证试验。

4、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。

检验数量：施工单位全部检查；监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。

检验方法：施工单位查施工记录的注浆量和注浆压力，观察；监理单位见证检查。 1.2 一般项目

l 管棚钻孔的允许偏差应符合下表的规定：

管棚钻孔允许偏差 序号 1 2 3 项目 方向角 孔口距 孔 深 允许偏差 1o ±50mm ±50mm 检验数量：施工单位全部检查 检验方法：仪器测量、尺量 2、 注意事项

大管棚必须在洞身开挖前完成。洞口开挖时应预留拱顶做为施工台阶，在软弱围岩地段，钻机底应加设垫板或垫梁。

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。