管棚在隧道洞口段施工中的合理应用

1、管棚在隧道进口浅埋段施工中的应用摘要：介绍隧道管棚超前支护的施工技术，包括技术参数设定、施工工艺、质量控制等。实践证明，管棚超前支护技术在浅埋、软岩、偏压等不良地质隧道施工中具有非常重要的意义。关键词：铁路隧道；管棚；质量控制1、工程概况（1） 该隧道工程位于内蒙白音高勒县境内，其中进口段135米浅埋段。为内蒙一单线隧道，最大埋深280m，隧道全长4800m。（2） 该隧道（DK323+846DK327+830）段落经过的基岩地层为志留系中上统风化炭质千枚岩、弱风化炭质千枚岩，岩质极软，节理裂隙发育，岩体破碎，施工过程中有出现突水、涌水的可能，隧道容易坍塌、掉块，变形严重，工程地质条件差。需采

2、用相应的强支护措施。隧道开挖断面较大，级围岩为139.09m2。洞内拱部轮廓设计为半圆形，初期支护采用间距60cm的20b工字钢拱架闭合支撑，锚-网-喷27cm混凝土。为保证隧道的施工安全，采用大管棚作为进洞的辅助施工措施，采用中管棚作为进洞后的安全保障措施。大管棚洞口立面布置见图1所示。（3）同其它辅助施工措施（如超前小导管、超前锚杆）相比，大管棚支护具有明显的优势：安全系数高，大管棚注浆后，固结围岩，在隧道开挖轮廓线以外形成一圈封闭高强度刚体，有效减少围岩以及地表沉降，防止隧道塌方。施工进度能够得到保证，大管棚施工在隧道开挖前施工，系统性强，避免隧道中的交叉、平行施工的干扰，使隧道开挖、支

3、护施工更加有序，无形中加快了施工进度。有止水作用，大管棚注双液浆能够阻止周边围岩裂隙水渗入隧道开挖轮廓线以内，隧道开挖支护施工安全、质量均得到有利保证。有效控制成本，在软岩、破碎带隧道开挖施工中管棚技术能够有效控制超欠挖，节约了因超欠挖造成的损失。（4）大管棚主要工艺是：沿隧道衬砌外缘一定距离打入一排纵向钢花管，并且在插入钢管后，再往钢管内注浆以固结软弱围岩、充填钢管与孔壁之间的空隙，使管棚与围岩固结紧密，以提高钢管的强度。开挖后架设拱形钢架支撑，形成牢固的棚状支护结构。2、主要施工工艺2.1管棚参数钢管布设在圆心角为120。的隧道拱部，管心间距40cm，仰角1。3。（不包括线路纵坡）。热轧无

4、缝钢管直径108mm，壁厚6mm，节长9m和4m；孔口套管为无缝钢管直径为140mm，壁厚6mm，节长1m。2.2工艺说明管棚施工主要工序有开挖支护明洞边坡、仰坡；施作套拱；搭钻孔平台、安装钻机；钻孔；清孔、验孔；安装管棚钢管；注浆。工序技术要求高，工艺复杂。（1）明洞边坡、仰坡开挖支护：明洞段开挖因在洞顶截水沟施工完成后进行，应尽量避开雨季施工。边仰坡防护应与明洞开挖同步进行，及时施工明洞边坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土，及时封闭坡面。对边仰坡地表深水要及时引到坡面外，加强对坡面的防护。（2）施作套拱： 混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在明洞外轮廓线以内施作，套拱内埋设2榀工字钢支撑与管

5、棚孔口管焊接成整体。 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。用测量仪器准确放样出其位置，孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇混凝土时产生位移。（3）搭钻孔平台安装钻机： 钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，平台应一次性搭好，钻孔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。 平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。 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。（4）钻孔： 为了

6、便于安装钢管，钻头直径采用130 mm。 岩质较好的可以一次成孔，钻进时产生塌孔、卡钻，需补注浆后再钻进。 钻机开钻时，可低速低压，待成孔1.0m后可根据地质情况可逐渐调整钻速及风压。 钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。认真做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，作为开挖洞身的地质预探预报及知道洞身开挖的依据。（5）清孔验孔： 用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔身符合要求，防止堵孔。 用高压气从孔底向孔口清理钻渣。 用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。（6）安装管棚钢管：

7、钢管应在专用的管床上加工好丝扣；管头焊成圆锥形，便于入孔。 管棚顶进采用人工和机械相结合的工艺。 接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同横断面内的接头数不大于5O ，相邻钢管接头至少错开lm，纵向两组管棚搭接接头不小于3 m。（7）注浆： 采用隔孔注浆，安装好钢花管后即对孔内注浆，浆液扩散半径不小于0.5 m。 注浆参数：水泥浆水灰比1:1 采用双液液压注浆机将浆液注入管棚钢管内，初压0.51.0 MPa，终压2MPa，持压15min后停止注浆。注浆量一般按浆液扩散半径及浆液填充率计算；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与

8、钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。3 、质量控制（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1。2。，钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1左右，并控制在2030 cm。（3）严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻钢管不得相撞和立交。（4）经常测量孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔、注浆，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、卡钻。（6）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 、结束语（1）对于隧道洞口的软弱破碎围岩地段、浅埋地段、黄土等不良地质采用长大管棚施工工艺，提前发挥超前支护作用，增加施工安全度，提高隧道的长期稳定性，具有显著的经济效益和社会效益。（2）在