超前大管棚施工

超前长管棚施工一、一般规定及要求在松散破碎的软弱围岩、浅埋地段或隧道围岩变形大时可采用管棚超前支护。1、管棚应采用热轧无缝钢管制作，必要时钢管内安装钢筋笼。2、 钢管直径应符合设计要求，一般为直径70〜180mm,工程中多采用（p108mmX6mm厚热扎无缝钢管。管棚长度根据地层情况选用，一般为10〜40m。3、 管棚外插角一般为0°〜3°（不包括路线纵坡）。4、 管棚的终端位置应达到防护对象的长度加上因开挖而造成的开挖工作面松弛范围的长度。纵向两组管棚的搭接长度应符合设计要求并应大于3m。二、 工艺原理超前长管棚是为了保证隧道开挖的安全，利用隧道管棚机在隧道拱顶前沿轮廓线外区域钻设水平孔，打设超前支护钢管，并进行注浆固结围岩，使隧道拱顶预先形成一“伞状”棚架保护环。主要作用是提高管周围岩体的抗剪强度，达到加固围岩并扩散围岩压力的作用；大管棚结构的抗弯、抗剪功能可有效承载局部松驰的地层荷重，适时提供隧道开挖后而支护尚未施作或发挥作用前所需的支撑力，使隧道开挖面得以安全稳定并同之后的初期支护和结构形成空间支撑系统。三、 作用钢管起到普通锚杆的功用，加强整体性，使围岩形成较强的围岩壳。钢管内部形成的钢管砼及钢管自身，起到棚支撑的作用，钢管具有“梁”的功能在满足最小搭接长度的要求下，能够承担一定的荷载。通过钢管预注浆，浆体通过管壁钻孔在钢管周围形成“放射状”扩散，使围岩固结形成整体，可减少隧道开挖引起的地表沉降。通过钻机成孔，能够起到超前预报的功用，从而判断未开挖段围岩的地质情况有效的对未施工段的破碎、软弱及含水围岩采取预防措施，防止较大超挖及塌方。四、 施工工艺当钻进地层易于成孔时，一般采用先钻孔、后插管（引孔顶入法）的方法。即钻孔完成经检查合格后，将管棚连续接长，由钻机旋转顶进将其装入孔内。当地质状况复杂，遇有砂卵石、岩堆、漂石或破碎带不易成孔时，可采用跟管钻进工艺，即将套管及钻杆同时钻入，成孔后取出内钻杆，顶进棚管，拔出外套管。管棚跟管钻进工艺流程管棚引孔顶入法工艺流程。初配浆液试验注浆安装、调试注浆管路注浆作业压水试验浆液制备确定浆液配合比注浆效果分析调整注浆参数不符合不符合符合设计要求管尾与钢架焊接（一）准备工作1、测量定位：根据设计的大管棚和导向墙位置，分别用全站仪和精密水准仪进行管棚位置和导向墙位置的放样，特别要控制大管棚位置与隧道开挖线之间的距离，以免出现大管棚位置侵入隧道初期支护或衬砌混凝土的现象。2、开挖工作室：为设立管棚推进基地和钻孔施工空间，在地下工程洞内施作大管棚的开端应开挖工作室。工作室的开挖尺寸应根据钻机和钢管推进机的规格确定，一般应超出隧道外轮廓线0.5〜1.0m，并设钢支架。3、导向管定位：导向管定位前施作导向墙，一般情况为便于施钻和提高钻孔精度，常在明挖和暗挖交界处（或隧道坍塌位置）施作混凝土导向墙。（1） 导向墙在隧道外廓线以外施作，内埋设3〜4榀工字型钢支撑，钢支撑与管棚孔口管焊成整体。孔口套管沿拱圈环向布设，孔径比管棚钢管大20〜30mm。（2） 孔口套管间距、位置及方向

应准确。用经纬仪以“坐标法”在工

字钢钢架上定出其平面位置；用“水准尺配合坡度板”设定导向管的倾角；用“前后差距法”设定导向管的外插角。导向管施工时注意将导向管向前方打入土体10~20cm,并将尾端进行预先封堵。防止砼流入管内，并将导向管牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。（3）套拱施工：套拱模板可采用木板、钢模、竹胶板等。模板安装前，确保钢架、导向管复核无误。外模板固定采用外背钢筋，钢筋与工字钢连接焊牢，堵头板与工字钢固定牢固并环向成线。砼浇筑采用泵送或普通砼，两侧对称浇筑。4、钻机配置：管棚钻机的选择要求：1） 应具备可钻深孔的大扭矩，又要有能破碎地层中坚硬孤石的高冲击力2） 能准确定位、可多方位钻孔、深孔钻进精确度高。3） 轻便、移动灵活方便。二）钻孔1、钻机就位

钻机平台借用预留的台阶进行底面平整，也可肜用钢管脚手架搭设。平台搭设长度为钻机长度(单根管棚长度)加50cm。搭设平台应一次性搭好，可同时采用多台钻机进行钻孔；钻孔时应避免钻机互相影响，便于钻机定位。平台支撑连接要牢固、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的现象发生。平台上可准备短方木若干，以备调准钻机高度时使用。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、激光导向仪导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻进时的倾角、仰角。钻孔用钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。2、钻孔管棚应按设计位置施工，应先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜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。钻机开钻开始时低压低速，待成孔1米以上可升高到正常压力，每钻一节续接一节，直至设计深度。钻孔时，推力要严格控制，不能过大，否则容易出现掉钻头、卡钻等现象。施钻时，防止钻机过大颤动，提高施钻精度。换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的更换，以确保正常作业。第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20-30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆(注意不得卡丝扣)，钻机低速反转，脱开钻杆，钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆。钻孔达到要求深度后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回。(6)在软质泥岩中，潜孔钻受介质影响钻进非常困难，必须保障中心孔的通风，用螺旋钻头或梅花钻头为宜。（7）成孔后宜及时安装管棚，防止长时间暴露或钻机振动造成局部塌孔。（8）认真作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，为指导洞身开挖提供依据。3、钻进技巧⑴为了便于安装钢管，钻头直径采用比大管棚钢管直径大5〜10mm的钻头。钻孔前先检查钻机机械状况是否正常。⑵根据预埋的钢套管作为导向管进行钻孔。掌子面必须按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙，以确保掌子面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌。⑶钻机开钻时，可低速低压，待成孔达到一定深度后，可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。钻孔时根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进。岩质较好可以一次成孔。⑷钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。⑸钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层时，应控制钻进速度，避免发生夹钻现象。当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如不能成孔时，可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻进。⑹为避免钻杆太长，钻头因自重下垂或遇到孤石钻进方向不易控制等现象，开钻上挑角度控制在1°〜3°之间，并随时用测斜仪量测角度和钻进方向。⑺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。在塌方体钻进时由于有大量钢格栅、锚杆、注浆小导管，一般钻头遇到这种情况无法继续钻进，所以在钻孔初期用专门设计的合金钻头进行切割。这种合金钻可切割螺纹钢、小导管、钢板等。一般当钻孔深度达到2m后，受倾角控制，钢格栅、锚杆、注浆小导管已基本不再出现，此时改用潜孔锤钻进，压缩空气清孔，潜孔锤后连接4m长扶正器，以便保证钻孔方向与孔的轴线吻合。4、 清孔验孔⑴通常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、孔深符合要求、防止堵孔。⑵用高压风从孔底向孔口清理钻渣。⑶用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。（三）安装管棚钢管1、管棚根据设计加工，一般分有孔钢管和无孔钢管，有孔钢管在壁上加工注浆花孔，孔径一般为屮6〜屮8mm，间距10〜15cm,—周4排左右，呈梅花形排列，尾端100cm范围内不钻孔作为止浆段。管棚前端做成锥状，以方便顶入。2、 管棚钢管单节长度通常为3〜6m，接头采用15〜20cm长丝扣连接（套管采用内丝扣，钢管端采用外丝扣），以保证连接强度和顺直；钢管接头位置应错开，避免设置在同一横断面上。3、 管棚顶管前，要用高压风将已钻好的孔吹干净。4、 棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，然后利用钻机冲击和推力（顶进棚管时钻机不使用回转压力，不产生扭矩）沿引导孔顶进。5、 管棚接长时先将第一根锥尖钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接。直到孔底。6、 管棚安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，连接压浆管及三通接头。7、 当设计有无孔钢花管和有孔钢花管时，应先打有孔钢花管注浆后再打无孔钢花管。无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。每钻完一孔便顶进一根钢管。五、注浆管棚注浆前，应向开挖工作面、拱圈及孔口管周围岩面喷射厚10cm厚的C25混凝土，以防钢管注浆时岩面缝隙跑浆。（一）注浆材料及浆液配比要求1、注浆材料及浆液配比应根据工程地质、水文地质条件、注浆目的、注浆工艺、设备和成本等因素选择和调整。在无水的条件下采用水泥砂浆单液注浆，在泥质、粉质粘性土有水的条件下宜采用普通水泥-水玻璃双液浆。2、 注浆材料应来源广、价格适宜。注浆材料形成的浆液具有良好流动性、可灌性。3、 注浆材料凝胶时间可根据需要调节、固化时收缩小，浆液与围岩、混凝土、砂土等粘结力强，固结体具有高强度和良好的抗渗性、稳定性、耐久性。4、 注浆材料和固结体无毒、无污染、对人体无害。5、 注浆前检查注浆材料数量能否满足连续注浆要求，如不能保证连续注浆要求，则要等补足数量或有运输保障供应的情况下才能注浆。（二）注浆施工要求1、注浆施工前，进行试泵与注水试验，安装注浆管路和止浆塞。应对不同水灰比、掺加不同掺和料和不同外加剂的浆液进行试验，选择适合的浆液和配比，按照配比准确计量，严格按顺序加料，拌合后的浆液必须经筛网过滤后方可进入注浆机。2、分段注浆时，应设置止浆塞，止浆塞可采用气囊、水囊或橡胶止浆塞，并能承受注浆终压的要求，亦可采用孔口止浆方式。3、注浆过程中应根据浆液扩散情况、注浆量、注浆压力等参数调整注浆材料和配比。4、注浆过程中应做好施工记录，包括孔位、孔径、孔深、浆液配比、注浆压力、注浆量、跑浆、串浆等。（三）当注浆施工中出现异常情况时，应采取下列方法进行处理：1、钻孔过程中遇见突泥、突水情况，立即停钻，进行注浆处理。2、在开挖工作面有小裂隙漏浆，先用水泥浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间，若仍跑浆，在漏浆处用风钻钻浅孔注浆固结。3、当注浆压力突然升高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复