土木工程杨灏清毕业论文1.doc

大管棚超前支护施工技术09级土木工程：杨灏清摘 要 在隧道施工中，为了保证施工安全、稳定、快速的进行，可在软弱围岩、断层破碎带、岩堆等不良地质地段进行超前支护。介绍了大管棚超前支护施工技术。关键词 隧道 超前支护 大管棚Construction Technology of Pre-grounted Big Tube Canopy09 Civil Engineering： Yang HaoqingAbstract For the sake of the assurance construction safety,stabilize and running quickly,it carries on forepoling around the rock in the flabbiness and the fault crushed zone in the process of big-long tunnel construction .According to the past Key words tunnel;forepoling; big tube canopy1 工程概况新建成兰线（成都兰州）CLZQ-6-1标段D1K259+855.855 川主寺一号隧道，此隧道为双线隧道，进口里程为D1K257+258，出口里程为D1K262+700，全长5195.709m，最大埋深为400米。属青藏高原边缘地带，中深切割的高山地形，地形起伏大，横向沟谷发育，沟谷下切深，地面高程为29913455，最大相对高差为464米，隧道进出口均为级围岩。因此隧道进出，设置108mm超前大管棚，进出口各设38根，每根长35米。2 大管棚作用机理简述管棚是利用导向架，沿着开挖外轮廓线，以较小的外插角，向开挖前方打入钢管，形成对开挖前方围岩的预支护。管棚施工工序有开挖管棚钻机工作室，导向墙施工，搭设平台，安装钻机，钻孔,清孔,安装管棚钢管，注浆。大管棚中各钢管与强有力的型钢钢架以及断面形成了一个超静力受力系统，其中断面与钢管之间为钢结，而型钢与钢管之间为铰接形式。根据隧道的开挖方法、断面、地质及埋深等条件，设定作用在一根钢管上的荷载，以支撑和前方围岩为支点按梁模式计算断面力决定断面所需的断面性能，选择钢断面。（图1）3 管棚施工工艺31 图1 超前大管棚施工工艺流程图隧道开挖钻进结束下一根管棚钻进开挖周边放样布孔管棚钻机就位继续钻进安装至设计长度钻杆退回原位一节管棚体安装结束接长管棚钻进管棚体安装注浆安放钢筋笼 图1：棚架体系计算3.2 大管棚设计参数钢管规格：长管棚为热轧无缝钢管及钢花管，管径有两种一是外径108mm、壁厚6mm；一是外径133mm、壁厚3mm，其中1333mm钢管主要用于管棚的定向管。导管上钻注浆孔，孔径为10mm16mm,孔纵向间距1520cm，呈梅花型布置，尾部留步小于1米的不钻孔注浆段。管棚中增设钢筋笼，以提高导管的抗弯能力，钢筋笼由四根18主筋和42mm3.5mm固定环组成，钢筋之间每1 m间距用5 cm长42钢管连接，钢管壁厚3.5 mm。管距：环向间距中至中为40cm。外插角：13。由于钻头钻孔时，因为自重向下倾斜。因而当线路为上坡时，角度需取3，每米抬高5.2cm。（图二） 图2：导向管示意图同一环管棚中接头位置应相互错开，不小于1m,管节长度为8m+9m+9m+9m或9m+9m+9m+8m。断面布置图中，编号为单号的钢管采用采用第一种分节排次序，编号为双号的钢管采用第二种分节编排次序。 图3：钢管编号 3.3 管棚施工 3.3.1 施工准备疏排地表水。洞孔仰坡稳定地层，施工洞顶天沟及锚杆框架梁。施工明暗交界处预加固桩。导向墙施工。导向墙采用C20混凝土浇筑。截面尺寸为1m*1m，环向长度根据上台阶开挖位置确定。为保证其基础的稳定性，基底宽度应不小于1.5m，必要时应加大导向墙基底宽度或采用其他措施进行基底加固处理。导向墙与预加固固桩连接，接茬钢筋采用HRB335直径22的钢筋，间距为2525，深入导向墙及预加固桩各0.6m，预加固桩接茬钢筋采用植筋方式设置，无预加固桩一侧导向墙墙底采用42小导管注浆加固，小导管纵向设置3组，每组4根，4.5m根，注浆加固导向墙基础。导向墙施作前应先施作孔口管定位钢架及锁脚锚杆，并将孔口管材用焊接的方式固定与钢架上，再浇筑导向墙混凝土。3.3.2 施工工艺测量放样出隧道设计轮廓线，并按40cm间距标出管棚的位置。搭设平台，安装钻机，测孔定位：钻机平台尽量一次搭好。钻孔顺序，由高孔位向低孔位进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位、定向。安装钻机。钻孔平台要稳固，钻机安装要牢固，防止施钻时钻机不均匀下沉、摆动、位移、倾斜而影响钻孔质量。钻机距掌子面，一般不应超过2m。钻机定位。进钻前，用全站仪及水准仪定出掌子面管棚孔位。根据管棚外插角，架立钻机时，可用手罗盘、经纬仪、挂线相结合的方法，确保钻机钻杆轴线与管棚外插角轴线相吻合。钻孔开钻时，先低速低压，等成孔几米后，再加速加压。钻进过程中，必须沿钻机定位后定下来的基线钻孔，随时检查钻孔方向的准确度，根据地质情况的变化，选择不同的钻头，当遇坚硬孤石不能钻进时，采用冲击钻头，把岩石击碎，为普通稍软岩石或土质时，采用合金管钻进行钻进。钻进过程中岩土对管壁的阻力较大，前段开孔采用127mm钻头，以便于钢管容易顶入，钻进过程遇特殊复杂地层，如不能钻进或难以成孔时，采用预注浆加固钻进成孔。钻孔参数：a、钻孔直径： 127mm（比钢管直径大21mm）b、钻孔平面误差：不大于20cm钻孔时的孔斜测定措施：a、扶正器扶正钻具b、水准仪根据高差调整角度。c、岩心管扫孔检查控制，发现孔斜超过允许范围，则停止钻孔，进行注水泥浆充填，凝固后重新钻孔。扫孔用108mm岩芯管进行扫孔，目的是清除孔内岩碴和顺通孔道。岩芯管长度不小于3m为宜，长度稍长更好。如遇下管困难，连续扫孔几次，同时借助高压空气吹洗，直到孔内清扫干净。3.3.3 技术要求（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）钻孔外插角13以为宜，工点应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23。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。 管棚钻孔允许偏差序号项目允许偏差1方向角12孔口距50mm3孔 深50mm（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。3.4 管棚预注浆管棚安装完成毕后，即可注水泥浆，利用浆液的渗透作用，将周围岩体预先加固及堵住围岩裂隙水，既能起到超前支护的作用，同时加强了管棚的强度和刚度。3.4.1 注浆设计 灌注浆液：水泥浆液，地下水丰富可开采用水泥玻璃双液浆，本隧道水泥采用低碱P.O425。注浆参数：水泥浆水灰比：1:1（重量比），注浆压力0.52.0MPa。注浆量计算：一般采用体积法计算，Q=An(1+),式中“A”为加固围岩体积；“n”为地层填充率；“”为浆液填充系数，一般在0.70.9之间；“”为注浆材料损耗量，一般取0.1。经计算，本隧道单根钢管注浆2.43m。3.4.2 管棚注浆施工注浆配合比。合适的浆液配比既能提高浆液的扩散加固范围又能控制浆液的胶凝时间，上述注意设计中，注浆参数和及单根钢管均已得到，实际施工进浆速到一般为2030L/min。注浆压力。每根钢管注浆结束与否，不是以时间来判断。而是以注浆压力来控制，当注浆压力持续升高，接近或达到注浆压力时，该管注浆压力才能结束。注浆初压0.51.0Mpa。注浆结束后，采用10号水泥砂浆充填管棚钢管，增强钢管的强度和刚度。注浆效果评定。单孔结束条件，注浆压力达到设计终压2.0MPa，浆液注入量已达到计算值的80%以上。注浆在达到结束的条件后，应利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞，以保持孔内压力，直至浆液完全凝固。全段结束条件，所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏泥情况。注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管，如未达到要求，应进行补孔注浆。对注浆加固区进行钻孔取芯，观察注浆充填情况。注浆顺序：打好一孔，注浆一孔，先注无水孔，后注有水孔，从拱顶顺序向下进行，如遇窜浆或拒浆，则可间隔一孔或数孔注浆。(3)注浆应符合下列要求：浆液的浓度、胶凝时间应按交底执行，不得任意更改。应经常检查泵口及孔口注浆压力的变化，发现问题，应及时处理。注浆结束的条件如下：a单孔结束条件，注浆压力达到设计终压2.0MPa，浆液注入量已达到计算值的80%以上。注浆在达到结束的条件后，应利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞，以保持孔内压力，直至浆液完全凝固。b全段结束条件，所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏泥情况。c注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管，如未达到要求，应进行补孔注浆。3.5 质量保证措施安排注浆工艺熟练的工人进场作业，开工前严格执行交底就技术，使每个人熟悉工艺流程，操作方式及设计要求。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。导向墙混凝土浇筑时，加强捣鼓，确保混凝土外光内实。钻孔施工时，严格控制钻进方向，以其外插角度满足设计要求，且不侵入开挖轮廓线越小越好。钻孔方向一般由高孔位向低孔位进行，由上向下进行。第一节钢管前端应加工成尖锥状，以利导插入。要打一眼，穿一孔。钢架安装垂直误差需要在2。出现卡钻、塌孔时，宜注浆后再钻。水泥浆严格按照水灰比进行拌合，严防水泥包装袋及其他杂物混入。做好注浆记录：包括钻孔位置、编号、水泥品种及标号、水灰比、注浆开始、结束时3.6 安全要求工人入场前必须进行三级教育，经考试合格后，方可进入施工现场。所有人员进入施工现场必须戴合格安全帽，系好下颚带，锁好带扣，做好人身防护。洞口开挖时应预留管棚施工台阶，搭设管棚施工工作室，钻机脚手架平台应支撑在稳固的地基上。在软弱围岩地段，立柱底应加设垫板或垫梁。夜间钻孔时，施工场地应有足够的照明。配置浆液时，操作人员戴胶手套、护目镜、穿长筒胶鞋。注浆泵压力突然升高时，可能发生堵管，立即停机检查，并及时清洗注浆管路。焊接时，电焊机线路做到“一机一闸，一箱一护”。钻机作业时