超前大管棚施工技术简介

1、 超前大管棚施工技术 以大岗山隧道进洞口段为例里程桩号LK1167566-LK1197566-LZK1125464-LZK1166464），沟谷及斜坡地形，LK1174566（LZK1180464）前上覆残坡积粉质黏土24m，坡洪积含黏性土碎石35m。LKI1174566（LZK1180464）后隧道穿越强中风化凝灰岩。凝灰岩岩质较坚硬，Ra244487MPa。岩体破碎，节理裂隙发育，节理以陡倾角为主，少量缓倾角节理分布，节理面张开半张开，结合较差。地下水为基岩裂隙水，受降水补给，季节性变化较大，早季水量贫乏，在雨季施工可能发生淋雨状出水。隧道埋埋深浅。围岩基本质量差，BQ250，围岩综合评定

2、V级,整体稳定性。 洞口暗挖段考虑到埋深浅、易塌方，设计主要采用超前大管棚进行防护一般采用的进洞方法是：首先开挖明洞段拱部部分，并根据设计进行边、仰坡支护处理，再施做护（套）拱，然后施作超前长管棚，最后在管棚支护下可以安全进洞。洞口土方开挖须避开雨季施工。开挖前先施工截水沟、天沟等排水系统，后进行洞口开挖。明挖段开挖应自上而下逐层进行，随开挖随喷混凝土进行边、仰坡防护。至暗挖段拱顶开挖轮廓线高度时，垂直下挖至设定的上半断面底部，临时喷设混凝土封闭暗洞掌子面。沿开挖轮廓线环向掏槽，安装型钢钢架（型钢尺寸按设计文件），浇筑混凝土，为暗洞开挖作准备。 隧道管棚的工艺流程示意图护拱周围喷砼封闭测量放线

3、施做护拱平台就位钻孔清孔（验孔）塌孔、探头石安装管棚钢管孔口处理钻机扫孔注浆检查注浆效果补孔进行下一工序不合格有一、护拱施做1.施工放样隧道套拱的施工放样，主要是平面位置和纵断高程的放样，平面位置放样我们在套拱施作时采用全站仪对拱架进行定位，确保能为管棚提供导向作用，纵断高程的测量采用水准仪，同时用全站仪校正导向管斜度及间距，确保套拱不侵入洞身 （1）套拱施工前应详细检查、核对纵横断面图，发现问题进行复测。（若设计单位未提供断面图，应全部补测。）（2）导线和水准点的复测必须和相邻施工段进行闭合。（3）根据恢复的路线中桩、设计图表、施工工艺和有关规定测设仰边坡并加密导线点。（4）计算每一桩号对应

4、的隧洞两侧基础混凝王设计的宽度，放出中边线。为了保证套拱基础临近的原状士体稳定与原地貌不动，在每侧边设计边线外增加不大于10cm宽度作为开挖线。（5）在施工测量放线完成并复合之前不得进行施工。2.套拱基础临时排水设施（1）套拱基础临时排水按“截、导、排”的原则进行处理，并尽可能与设计排水系统相结合，勿使洞口周围附近积水（2）施工时，先施工临时排水沟，挡住外界地表水与冲沟水。排水沟的水导人洞口外的原有现状沟渠。（3）排水沟处理 1）清表处理在场地清理施工时，应先清理沟槽内及侧方虚土和杂物。 2）并调查清楚原状沟渠的排水功能是否可以满足现场要求。片石砼3.立钢拱架及导向管（1）钢架下料。下料前必须

5、复核计算套拱结构部位的钢架尺寸及节点，然后进行准确下料。（2）经弯曲机进行试弯，每弯曲一次用模具校对直至合格，用记号笔精确标注弯曲机转轴的位置，作为加工该型号钢架的转轴定位标志。目前数控自动弯曲机较多。（3）各类型号钢架的加工均按（1）、（2）操作。每加工完成一榀钢拱架，为保证各部位尺寸符合设计要求必须用模具校核。做到不合格不使用！（4）连接钢板焊接。连接钢板焊接必须符合焊接工艺要求，焊缝必须饱满，无漏焊，无焊伤，并且保证钢拱架轴线垂直钢板中心线，这样才能保证构件连接成钢架后整体的密贴和稳固固，并能保证钢架各构件段在同一个平面内。（5）钢架的安装。钢架架安装在洞口进行：安装前首先在测设定位需安

6、装钢架基座处平放钢板或垫木，然后分段进行安装装，连接螺检必须紧固。（6）导向管均采用中1408mm热轧无缝钢管，导向管角度洞口段平行于路线纵坡2.3%；方向：平行与路线中线，环向间距40cm，外侧与钢拱架搭接可靠，内侧施工放样采用钢筋加固，导向管共设43根，每根长2米。刚拱架制作、工字钢冷弯机导向管套拱钢筋绑扎、底模支设4.模板安装（1）套拱内模采用挂模施工，钢拱架、导向管安装完成后，开始施作内模，模板依靠20钢筋环向固定，模板完成后开始加固内模，支撑采用钢拱架、钢管。（2）待内模加固完成后，按设计80cm厚安装外模，加固内外摸，保证套拱结构尺寸。（3）定型模板表面做到平滑，接缝严密不漏浆。模

7、板与支架的强度、刚度及稳定性能够安全地承受所浇筑砼的重力，侧压力及在施工中所产生的各项荷载。为防止套拱发生倾倒，两侧用钢管加斜向支撑，保证套拱整体稳定性。 5、混凝土浇筑 (1)浇筑砼前必须复合套拱位置及结构尺寸。（2）必须混凝土衬砌施工的连续性。 （3）拱圈浇筑采用人工浇注砼，拱圈要分层两侧对称浇筑。6.养生、拆模二、 长管棚施工1、管件制作：（1）管棚采用108的无缝钢管，每根长3m或6m，制作时尾管应预留止浆段3m，钢管上按间距15cm梅花形钻10mm的小孔。（2）钢管采用3m、6m管节逐段接长，连接接头采用厚壁丝扣接头，上满丝扣，丝扣长度为15cm。（3）为保证受力均匀性，钢管接头应纵

8、向错开，偶数孔第一节用3m，奇数孔第一节用6m，以后各节均用6m。管棚接长时先将前一根钢管顶入钻好的引导孔后再行连接。第一根钢管前端要焊上锥头，以防止端部顶弯或劈裂。 3米 38米 15厘米2、平台就位（1）钻机平台可用方木搭设，搭设平台应一次性搭好，平台上满铺木板，有条件使用台车对施工比较有利。一定保证钻机稳固。 （2）平台（台车）要支撑于稳固的地基上，方木纵横向搭接牢固、稳定，防止在施钻时平台（台车）产生不均匀下沉，钻机摆动位移而影响钻孔质量。 （3）钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确校核钻机位置。用经纬（全站）仪、挂线（红外垂直仪）、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆

9、轴线与孔口管轴线相吻合。3、钻孔（1）钻孔由高孔位向低孔位进行。（2）岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，补注浆后再钻进。（3）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。（4）钻进过程中及时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，及日时发现并处理钻进过程中出现的质量事故。（5）钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。（6）认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩层进行地质判断描述，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。注意事项：（1）为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行。先钻奇数孔，后钻

10、偶数孔，成孔直径为140mm，以便顺利安装1086mm钢花管。即采用大引导孔施工，最大程度上克服在顶管施工作业中送管难的情况发生。（2）打孔角度洞口段平行于路线纵坡2.3%；方向：平行与路线中线，环向间距40cm，（3）为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆连接套应与钻杆材质一致，两端加工内螺纹（配合钻杆首位端外螺扣），连接套的壁厚10mm。（4）为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆向前钻进向前平移。（5）钻机立轴方向必须准确控制，在浇注好的套拱上标出孔位和孔号，孔号分为奇数孔和偶数孔。（6）施钻时，台车大臂必须顶紧在掌子面

11、上，以防止过大颤动影响施钻精度。4清孔验孔（1）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。（2）用高压风管从孔底向孔口清理钻渣。（3）用经纬仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。5安装管棚钢管、孔口处理（1）清孔检查钻孔合格后，安装钢管，应每钻完1孔便顶进1钢管，钻进中应经常采用测量仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求及时纠正。接长管件应满足管棚受力的要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一个断面受力。 （2）管棚钢管由钻机顶进，钢管节段用丝扣连接。当第一根钢管推进孔内，孔外剩余3040cm 时，开动凿岩机反转，使顶进联接套与钢管脱离，凿岩机退回

12、原位，大臂落下，人工装上第二节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓、慢、低速前进对准第一节钢管端部（严格控制角度），人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。根据管棚设计长度，按同样方法继续接钢管。 （3）管棚棚顶到位后，管与导向管间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出。堵塞时设置进浆孔和排气孔。6. 注浆（1）水泥浆的搅拌应在高速搅拌机内进行，严格按照施工配合比进行投料，在钢管中注水泥浆液，其配比水灰比0.8:1（2）注浆时初压0.51MPa，终压2.0Mpa，持压15Min后停止注浆。注浆结束后用M20水泥砂浆充填无缝钢管，以增强钢管强

13、度和刚度。管棚注浆顺序原则上遵循着“先两侧后中间”、“跳孔注浆”、“由稀到浓”的原则。（3）注前应先进行注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确实。（4）制备水泥浆或稀释水玻璃时，严禁水泥块或纸片进入浆液，放浆进入储浆桶时要用滤网过滤，以防止堵塞注浆泵。（5）做好配置浆液的施工记录，并且在注浆过程中要做好注浆记录，为分析注浆效果提供依据。（6）配置好的浆液存放在由低速搅拌器的储浆罐内，防止浆液由于存放时间稍长产生沉淀、离析等现象。（7）注浆过程中，如发现孔口及工作面漏浆，要采取封堵，缩短凝胶时间及采用间歇注浆方式。注意事项：（1） 注浆施工作业中，浆液注入的压力是一个最为关键的现场施工

14、过程控制因素。根据流量计显示的孔口压力变化可以判断注浆施工的基本发展状况，并及时采取相应措施。（2）压力逐渐上升，但达不到设计要求的压力。原因可能是：浆液浓度低、凝胶时间较长、浆液在碎石中形成劈裂脉或者是部分浆液溢出。此时应适度加大浆液浓度、小时间间隔注浆。 （3）注浆开始后压力不上升，甚至离开初始压力呈下降的趋势。原因分析是：浆液可能外溢。此时应该采取大浓度浆液和较低注入速度，如果情况无改变，则应先停止注浆。（4）注浆压力上升后突然下降，表明浆液从注浆管周围溢走，或者是注入速度过大，扰动碎石岩层，或遇到空隙薄弱部位。此时应适度降低注入速度。（5）压力反复升降，但总趋势呈上升态势。原因分析：由于注浆浆液的凝胶时间较短。此时应该适度调长浆液凝胶时间。（6）压力上升很快，而注入速度上不去。原因分析：表明注浆岩层较为密实或者浆液的凝胶时间太短。（7）压力有规律上升，即使达到容许压力时，注浆速度也比较正常，这表明注浆正常。（8）压力上升后又下降，然而后来压力又再度上升，并达到设计的要求值。可视为注浆正常。7、安全