管棚施工工艺流程设计

1 隧道管棚施工工艺流程设计隧道管棚施工工艺流程设计 管棚超前支护刚度大 可承受土体的垂直和侧向压力 管棚超前 预支护具有棚架 锚固 固结地层的三种功能 它将部分荷载有效地 吸收和传递到已封闭的支护结构上 在软弱松散不良地质地带 通过 管棚注浆补充固结土体 增强隧道上方土体的稳定性 保证隧道进洞 安全 满足围岩开挖稳定的要求 1 管棚施工原理 管棚施工原理 管棚一般是在地质较差的情况下 按开挖轮廓线 采用在地层中 打入数根钢管的方法形成支护体系 一般要求钢管入土深度必须穿过 该类围岩 并要有一定的超前长度 如果地质条件极差且裂隙水较大 则采用在管内注入化学浆液的方法 使该段软弱地层形成一个整体 可以有效地稳定开挖面 在隧道施工中 管棚支护主要适用于以下几 种情况 围岩破碎 裂隙较多 洞口开挖难以成形时 隧道处于浅埋 段 开挖易使地表失稳时 隧道内遇到断层需要穿过时 隧道洞口位 于滑坡体而线路又无法避开时 管棚 管棚 搭接长度 超前管棚示意图超前管棚示意图 2 2 管棚基本设计参数 管棚基本设计参数 五尖大山隧道施工图设计 送审图 在进 出口两端均采用了长 2 20m 的长管棚 长管棚采用 108 5 的无缝钢管 入土深度 18 5m 由 3m 5m 两种长度管节由丝扣连接组成 丝扣搭接长度 15cm 长管棚 环向间距 33 3cm 在开挖轮廓线外 25cm 处 拱部 140 范围布置 外 插角 1 与隧道中线方相一致 施工采用地质钻水平钻孔 风钻配合 顶入 注浆泵注浆 隧道必须在管棚施工以后才能进洞开挖 五尖大山隧道超前管棚施工示意图 3 3 管棚常规施工工艺和施工方法管棚常规施工工艺和施工方法 管棚加工 浆液制作 隧道开挖 注 浆 打入管棚 钻孔与清孔 钻机就位 搭设工作平台 套拱施工 劳材机准备测量放线地质调查 对于节理发育但较完整 容易成孔的围岩地段一般采用常规先钻 3 孔 后插入的安设方法 其施工工艺如上页图所示 注浆施工工艺流程图注浆施工工艺流程图 是 否 结束 拌浆 孔位检查 达到要求 压力流量 注浆 注浆管路检查 清孔 钻 孔 施工准备 顶进钢管 根据管棚常规施工的过程 可以分为以下几个步骤 制作导向架 套拱 钻孔 顶管 封口 注浆 3 1 导向架 套拱 导向架的作用是保证钻孔方向的正确 使其孔向不发生偏斜 要 求自身要有足够的强度和刚度 可用型钢或混凝土制作而成 五尖大 山隧 道设计采用钢筋混凝土套拱作为导向架 纵向长度 1 5m 套拱置于明 洞之上 施工时首先在洞外明暗洞的交界处架立两榀 20b 工字钢 间距 4 60cm 用钢筋焊接成一个整体 在钢支撑上安装 150mm 长 2 3m 的 导向钢管 与管棚位置方向一致 然后浇注 150cm 厚的 C30 钢筋混凝 土包裹钢支撑和导向管 套拱完成后 喷射 C25 砼 15cm 厚封闭周围仰 坡面 作为注浆时的止浆墙 套拱施工工艺流程详见下图 套拱施工工艺流程图套拱施工工艺流程图 3 23 2 钻孔钻孔 钻孔时间应在套拱混凝土强度达到 75 之后 方可进行 钻孔型号 根据钻孔深度来选择 因钻孔深度为 20m 一般钻机很难达到 宜采用 超前水平地质钻机 钻机就位时 搭设平台所用的各种杆件应连接牢 固 保证钻机稳定 钻机顺序由高孔位向低孔位进行 并间隔错开 若由 高到低连续钻孔 则因孔距过小 会造成前一个成型孔在未顶管时已 测量放样 开挖套拱环形槽 套拱基础开挖 按设计安装固定套拱内钢架 将孔口管定位固定在钢架上 立套拱砼施工支撑钢架 安装套拱模板 浇注套拱砼 养生 拆模 加工套拱模板 施工钢架加工 孔口管加工 套拱内钢架加工 砼生产 运输 5 出现塌孔现象 在钻到一定深度时 要用测斜仪检查孔的倾角是否正 确 以便及时进行纠正 深度达到要求后 应边退钻边清孔 在钻孔过程中 如果出现卡钻 塌孔现象 可能是隧道地质发生 了变化 此时应及时退钻 然后采用往孔内压注浆液的方法 待浆液 凝固后 再行开钻 如果出现掉钻头 钻杆断裂的现象 可用打捞器 取出 钻孔也可为超前地质预报提供一定的依据 因此每一个孔在开钻 时 都必须有详细记录 包括开钻时间 结束时间及遇到的问题等 3 33 3 顶管顶管 管棚钢管一般采用的是无缝钢管 每一节钢管应做成尖锥状 起导 向和减小摩擦阻力的作用 在钻孔成型后 顶管工作进行得越早越好 否则因拖延时间太长 则导致孔壁变形或孔内塌方 给顶管造成困难 顶管由钻机顶进 钢管节段间用丝扣连接 顶进时 节长 3m 和 5m 管 节交替使用以错开接头位置 这样可以保证后期开挖时管棚有足够整 体强度 管棚顶到位后 钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它堵塞严 密 以防注浆冒出 3 43 4 注浆及封口注浆及封口 注浆前应进行现场注浆试验 根据实际情况调整注浆参数 取得 管棚最佳注浆参数 浆液采用注浆机灌注 管棚封堵塞设有进浆孔和 排气孔 当排气孔流出浆液后 关闭排气孔 续灌注浆 达到设计注浆 量或注浆压力时 方可停止注浆 施工过程中 为了防止注浆过程中发 生串浆 每钻完一个孔 随即就安设该孔的钢管并注浆 然后再进行下 一孔的施工 注浆结束后用 C30 水泥砂浆充实无缝钢管 以增强管棚 强度 注浆结束标准 注浆压力逐步升高 达到设计终压 0 8Mpa 并 继续注浆 10min 以上 进浆量 一般为 20 30L min 4 4 管棚跟管钻进施工工艺和施工方法 管棚跟管钻进施工工艺和施工方法 6 当地质状况复杂 遇有卵石 漂石或破碎带不易成孔时 可采用 顶驱动力头的跟管钻进工艺 首先将套管及钻杆同时钻入孔内 成孔 后 取出内钻杆 放进管棚 最后取出外套管即可 当围岩结构软硬 不均时应采用潜孔锤配同心钻孔系统 跟管钻进程序及跟管钻进图解 说明如下图所示 跟管钻进程序跟管钻进程序 注 水 清 洗 内 杆 插 入 注 浆 管 施 工 准 备 钻 机 就 位 跟 管 钻 进 退 内 杆 退 套 管 孔 口 密 封 注 浆 加 固 下 一 孔 1 采用顶驱双作用 冲击及回转 液动锤 把套管及钻具同时冲击 回转方式钻入岩 土层内 采用套管跟进提供临时护孔 可 避免内钻杆在提出后产生塌孔或涌水 方 便插管注浆 2 穿孔完结后 先把套管内孔注水清洗 洁净后 才把内钻杆取出 套管仍保留在 孔内供护孔作用 3 将注浆钢管插进入套管内 钢管可用 丝扣或电焊联接 钢管终端要密封 4 钢管插进后 取出套管继续下一孔眼 的钻进 钢管口端与孔口周壁用水泥浆 CS胶泥加麻丝或其他密封材料密封 5 接上浆液管 用一定压力将浆液压注 入钢管内 浆液会通过钢管的孔眼压注入 孔壁的缝隙内 固结附近的岩土层 使 用 双 动 力 头 把 套 管 与 钻 杆 同 时 冲 击 回 转 钻 入 隧 道 顶 板 前 端 约 2 0 3 0 公 米 孔 深 角 度 成 外 偏 角 角 度 由 最 终 工 程 决 定 2 穿 孔 完 结 后 先 把 套 管 内 孔 注 水 清 洗 洁 净 后 才 把 钻 杆 取 出 套 管 仍 保 留 在 孔 内 供 护 孔 作 用 跟管钻进程序图解说明跟管钻进程序图解说明 7 注 第一孔套管跟进钻孔后 如了解孔壁很稳定 取出套管后亦不产 生塌孔 那么可把钻杆与套管一同抽出 马上插放灌浆管 省却第 2 道工序 常用的跟管钻进系统见各种跟管钻进系统示意图 8 各种跟管钻进系统示意图各种跟管钻进系统示意图 1 潜孔锤 偏心钻头扩底式跟管钻进 2 潜孔锤 潜孔锤钻头跟管钻进 3 稳定器 三牙轮钻头跟管钻进 4 稳定器 刮刀钻头跟管钻进 5 金刚石钻头 套管钻头跟管钻进 6 金刚石钻头 绳索取芯岩芯管跟管钻进 5 5 质量控制与检验 质量控制与检验 5 5 1 管棚钻孔的允许偏差 5 1 1 管棚方向与线路平行 方向角误差 1 不包括路线纵坡 检验数量 全部检查 检验方法 观察 钢尺 测量仪器检查 5 1 2 开孔定位误差 4cm 孔口距允许偏差 50mm 检验数量 全部检查 检验方法 观察 钢尺检查 5 1 3 径向误差应 20cm 检验数量 全部检查 检验方法 观察 钢尺检查 5 1 4 孔深误差 50mm 检验数量 全部检查 检验方法 观察 钢尺检查 5 1 5 隧道纵向同一断面内接头数 50 相邻钢管的接头至少 错开 1m 纵向两组管棚的搭接长度应符合设计要求并应大于 3m 检验数量 全部检查 检验方法 观察 钢尺检查 5 2 管棚超前支护应满足的要求 5 2 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 全部检查 9 检验方法 观察 钢尺检查 5 2 2 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 管棚应采用热轧无缝钢管制作 必要时钢 管内安装钢筋笼 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 每批抽检一 次 检验方法 检查每批质量证明文件并进行相关性能试验 5 2 3 管棚用钢管直径宜为 70 127mm 钢管中心间距宜为管径 的 2 3 倍 检验数量 全部检查 检验方法 观察 钢尺检查 5 35 3 管棚注浆应符合的要求管棚注浆应符合的要求 5 3 1 注浆浆液的配合比应符合设计要求 检验数量 全部检查 检验方法 进行配合比选定试验 5 3 2 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 全部检查 检验方法 查施工记录的注浆量和注浆压力 观察 6 6 主要施工用机具设备 主要施工用机具设备 序号设备名称型 号数 量备 注 1 超前水平地质钻机 MKD 5S 1 台 2 电动空压机 L3 5 8 20 8 台 10 3 注浆泵 Y2B 18KW 2 台备用一台 4 搅拌机 JDY750BH 2 台 5 电子计量配料机 HPL1200 1 台 6 砼输送泵 HBT60 1 台 7 砂浆搅拌机 HT200B 1 台 8 交流弧焊机 BX1 500A 5 台备用一台 9 钢筋切割机 GQ40 1 台 10 插入式捣固器 ZX 50 2 台 7 7 劳动力组织 劳动力组织 序号人员人数职责 1 技术人员 1 掌握技术标准 负责施工指导 监督施工质量 记录 2 工班长 1 组织和协调 3 测量人员 2 测量放样 检查验收 并对整个施工过程进行摄像 4 钻孔人员 5 凿孔施工 5 安装人员 6 准备材料 安装导管 6 浆液制备人员 5 准备材料 制备浆液 搅动浆液 清洗设备 7 注浆泵司机 2 注浆泵的操作 维修保养及鼓掌排除 8 清洗废浆工 1 清理废浆 9 注浆记录工 1 记录注浆压力 注浆量 流量 胶凝时间及其他的情况 10 安全员 1 负责施工安全 11 搬运工 4 搬运材料 机具 12 其他 8 电工 管棚加工 空压机司机等 合计 35 8 8 相关记录表 相关记录表 8 18 1 钻孔记录表钻孔记录表 11 钻孔记录表钻孔记录表 工作面里程 起止时间 年 月 日 时 分 年 月 日 时 分 钻机种类及型号 孔号孔深起止时间下管深度地层情况描述备注 记录 工地负责人 年 月 日 填表说明 1 地层有变化时 一个孔可分段记录 并有小计 2 情况描述 地层地质情况 节理 裂隙 破碎情况等等 有无地下水 3 备注 钻孔 下孔等情况时异常情况记录 8 28 2 注浆记录表注浆记录表 注浆记录表注浆记录表 工作面里程 孔号 孔深 注浆泵型号 起止时间 年 月 日 时 分 年 月 日 时 分 时间浆液种类配合比 凝胶时间 分 秒 压力 MPa 流量 L min 备注 总注浆量 材料消耗 记录 工地负责人 年 月 日 填表说明 1 改性水玻璃 SS 时 配合比填 PH 值 2 C S TGRM HSC 浆液填凝胶时间 其他不填 3 注浆型式填 小导管 长管棚 全封闭 径向注浆 充填 回填等等 4 备注栏填漏浆 串浆情况 8 38 3 注浆效果统计表注浆效果统计表 12 注浆效果统计表注浆效果统计表 注浆里程 工作面里程 K K 注浆时间 年 月 日 时 分 年 月 日 时 分 注浆型式 孔号 孔深 m 浆液种类 终压 Pa 注浆管 m 注浆量 m3 备注 记录 工地负责人 年 月 日 填表说明 1 1 个孔注两种以上浆液 可占 2 格以上 并有注浆量小计 2 备注栏填注浆情况 有无漏浆 串浆等 3 统计表后应附注浆记录 9 9 施工安全 施工安全 1 管棚施工前应检查工