杨利伟 管棚在隧道洞口段的施工技术.doc

管棚在隧道洞口段的施工技术中铁十二局贵广铁路第六项目部 技术员 杨利伟摘要：田坝岭隧道设计为双线高速铁路隧道，采用35m长大管棚对其洞口段进行超前支护。管棚与钢架组合成预支支护系统,以支撑和加固自稳能力极低的围岩,减少后续开挖对岩体的扰动、软弱围岩的下沉、松弛、坍塌.大管棚适用条件:自稳能力差,岩体结构松动或受地下水影响较大的v级围岩。关键词：管棚 施工技术 机具选择 正文：1.工程概况 由中铁十二局承建的贵广铁路田坝岭隧道为双线铁路隧道，位于广西省桂林市灵川县灵川镇王家村。起讫里程DK426+085DK432+555，全长为6470m，最大埋深约290m。其地形地貌为：中低山地貌。绝对高程186476 m，相对高差最大290 m，自然坡度535，地形起伏较大，冲沟发育，坡陡沟深，洞身所穿的山体植被不甚发育，坡面一般覆土较厚。设计围岩等级v级，隧道上覆第四系全新统坡残积层粉质粘土，下伏基岩为泥盆系上统留江组、五指山组并层页岩、硅质岩、灰岩；泥盆系中统信都组砂岩、泥质砂岩夹页岩。发育有一王家断层，断层破碎带宽60m，影响带宽100200m。发育五菱将背斜，轴部岩心较破碎。地表水以沟水、溪水为主，降雨量丰富，沟中常年有水流，有大气降水补给，对混凝土无侵蚀性。地下水以孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水为主，在节理裂隙带或断层破碎带附近地下水量较大。可能会遇到股状涌水。岩溶水主要分布于隧道进口段DK426+085DK426+370段，较丰富但不均一，对混凝土无侵蚀性。按照设计采用35m长大管棚对其洞口段进行超前支护。2.资源配置2.1.劳动力组织管棚施工的质量很大程度上取决于钻孔和注浆的质量。二台钻机三班作业劳力组织为：技术人员4人、机长3人、班长3人、修理工2人、电工1人、电焊工2人、钻工25人、合计40人。2.2.机具选择管棚机:采用XY-ZPC管棚钻机2台；注浆泵：KY50/70型注浆机1台；电焊机2台；20m3/min电动空压机2台。3.施工工艺3.1洞口边仰坡开挖及支护田坝岭隧道进口洞口里程为DK426+085,洞门设计长15米，洞门延伸段长5米，明暗分界里程为DK426+105。洞门边仰坡开挖前先施作截水天沟。先人工在开挖边缘线510m处开挖并施作洞顶截水天沟，待进洞后及时施作洞门和两侧排水沟，与洞顶截水沟相连形成完整排水系统。洞门边仰坡开挖按设计要求从上至下1：1开挖边仰坡，并及时按设计要求进行边仰坡的防护加固。需要注意的是洞门开挖时在内轨顶面上5.73米高平面要预留至少5米长台阶以供暗洞洞口管棚作业面。3.2超前大管棚施工3.2.1超前大管棚设计说明田坝岭隧道进口设计采用20米长108洞口大管棚超前支护进洞。大管棚导管设计为热轧无缝钢花管，外径108mm，壁厚6mm，导管上钻注浆孔，孔径1016mm，孔纵向间距1520cm,呈梅花形布置，尾部留不小于1m的不钻孔的止浆段。导管外插角130，环向间距0.4m，设置范围为拱部120O，每环共设置38根。管节分段安装，同一断面接头数量不大于管棚总数量的50%，接头采用丝扣连接或V型连接并焊牢固。大管棚压注水泥浆，终压力不小于2MPa。大管棚导向墙采用C20混凝土，导向墙内预埋108孔口管作为大管棚导向管。3.2.2.大管棚施工工序开挖平整场地至上台阶拱架拱脚高度，中部预留核心土。在上台阶掌子面安装三榀20b型钢钢架紧贴仰坡放置，间距0.5m，纵向用22mm钢筋连接，连接筋间距120cm，定位后与仰坡锚杆焊接固定。 在拱架上安装导向管，其环向间距及倾角按设计的管棚环向间距及外插角布设，导向管采用1.0米长的108普通钢管，壁厚5mm，孔口位置见附图.导向管和拱架间用短钢筋焊接固定，大管棚导向管倾角按设计的管棚外插角设置。 在拱架下及两侧立组合钢模板或木模板，底部模板采用工字钢拱架挂板并用方木支撑，侧面模板采用钢管或方木支撑，导向管内预埋砂袋，人工浇筑C20砼套拱，套拱长1.0米，厚1.0米。搭设脚手架（脚手架高度根据钻孔高度调整），脚手架上满铺5cm厚木板。在脚手架上安装XY-ZPC管棚钻机，从下至上左右对称钻孔、并安设108钢管。地质钻机水平移动采用滑道电动自行，上下移动采用5t倒链或挖掘机提升。 对地层注浆: 钻孔完结后，先把套管内孔通风清洗干净后，才把钻杆取出，套管仍留在孔内供护孔用。把周边有孔眼的钢管插入套管内，钢管节与节用丝扣联接，钢管终端要密封。安装注浆管，联上注浆接头，按设计要求压注水泥砂浆浆。注浆采用先灌注“单”号孔，待固结后，再灌注“双”号孔的方法。3.2.3. 大管棚工艺详述（1）钻孔时用顶驱液动锤把套管与钻杆同时回转冲击钻入隧道顶板前端设计深度。（2）钻孔完成后，先把套管内孔注水清洗洁净后，才把钻杆取出，套管仍留在孔内供护孔用。（3）把周边有孔眼的钢管插入套管内，孔眼间距纵向cm，梅花型布置，钢管节与节用丝扣连接。钢管接头应错开，同一断面接头数不超过管棚总数的50%。搭设工作平台安装固定20b工字钢拱架测量定位、安装导向管安装套拱模板注水泥砂浆浆液加工20b工字钢拱架浇筑套拱砼安装钻机加工管棚管节钻孔、清孔安装管棚清孔、冲洗 图 1大管棚施工工艺框图 （4）钢管插进后，才取出套管钻进其它孔眼，钢管口端与孔口周壁用早强锚固剂密封。（5）注浆管用高压把水泥砂浆浆液压入钢管内，浆液通过钢管孔眼压注入孔壁的缝隙内，固结附近岩土层，注浆采用先灌注“单”号孔，待固结后，再灌注“双”号孔的方法。3.2.4. 大管棚施工注意事项(1)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。(2)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13,钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右。(3)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。(4)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。(5)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。(6)在遇到松散的堆积层和破碎地质时，在钻进中可以考虑增加套管护壁，确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进。4结论对田坝岭隧道洞口的软弱破碎围岩地段、浅埋地段采用长大管棚超前支护，提前发挥支护作用，增加了开挖施工安全度，提高了田坝岭隧道在其出口段洞身围岩的稳定性，具有显著的经济效益和社会效益;在管棚支护下开挖，可减少地表下沉和防止围岩坍塌的情况;管棚钻孔亦可作为地质超前预报，其地质资料可为洞身开挖提供重要