管棚超前支护-未开挖先支护的施工方案

一、工艺概览在隧道开挖之前，我们需要在开挖轮廓线外部的一定范围内，以特定的外插角，插入直径介于70至180毫米的钢管。这些钢管在压注水泥浆或水泥砂浆后，会与钢架焊接，从而形成一个预支护结构，该结构能够拱起并覆盖在隧道顶部。这种管棚超前支护的方法特别适用于洞口浅埋段、软弱破碎地层、断层破碎带以及破碎富水地层等复杂地质条件。在洞口施工时，我们会直接建造套拱和导向管，并在其上搭建作业平台进行施工；而在洞内，则需要通过扩大标准断面来形成管棚室。二、作业流程首先，我们需要架设起稳固的拱架，这是整个工艺的基础。紧接着，安装导向管，为后续的施工提供方向。之后，浇筑导向墙的混凝土，确保施工的稳固性。在钻孔、清孔和验孔的环节中，需要严格控制孔洞的质量，为后续的大管棚安装奠定基础。当这些准备工作完成后，就可以进行大管棚的安装了。最后，进行注浆作业，确保管棚与周围环境的紧密结合。三、质量标准与验收对于管棚所使用的钢管，必须经过严格的力学性能和工艺性能试验，确保其质量符合国家规定和设计要求。同时，钢管的品种和规格也必须与设计相符。在施工过程中，要严格控制管棚的搭接长度，以及注浆浆液的配合比和注浆压力，确保注浆浆液能够充分填充钢管及其周围的空隙。此外，管棚钻孔的允许偏差也必须符合设计要求。四、工艺流程图管棚的施工工艺包括引孔顶入法和跟管钻进法两种不同的流程。在实际施工中，可以根据具体情况选择合适的工艺流程。

首先，进行大管棚的引孔作业，为后续的管棚安装提供通道。接着，利用顶入设备将钢管逐节顶入孔内，同时注入水泥砂浆，以固定钢管并增强其与周围环境的结合力。最后，进行注浆作业的补充和完善，确保管棚的稳固性。采用引孔顶入法施工，可以有效地控制管棚的安装质量和精度，提高施工效率。同时，通过注入水泥砂浆，可以增强管棚与周围环境的整体性，提高其支撑效果和耐久性。

五、施工准备在施工前，务必熟悉施工图纸，并进行必要的技术交底和培训。同时，要确保施工人员和机械准备就绪，现场劳动力组织得当，各种设备完好可用，以满足施工要求。六、施工材料准备水泥应选用普通硅酸水泥或硅酸盐水泥，且其强度等级不低于42.5Mpa。细骨料宜采用坚硬耐久的中砂和粗砂，细度模数应大于2.5。粗骨料应选用级配合理、粒径适当、质地均匀坚固且线状系数小的洁净碎石，或使用碎卵石，避免采用砂岩碎石。钢架的规格、型号和材质必须符合设计要求和技术标准，且不得在受力较大的部位分节。钢管则应选用热轧无缝钢管，壁厚至少为6mm。七、导向墙的施作在导向墙的施工中，首要步骤是按照设计图纸所规定的间距，稳固地架立起导向墙的钢架。这些钢架通过钢筋被纵向焊接成一个连续的整体，以确保结构的稳固性。随后，在钢架的拱部外缘，需要精准地安装导向钢管。安装前，应进行细致的测量定位，确保导向管与管棚的设计方向保持一致。之后，浇注厚度为60至100厘米的C20混凝土，将钢支撑和导向管包裹其中。待导向墙施工完毕，还需喷射C20混凝土来封闭周围的仰坡面，以形成注浆时的止浆墙。最后，使用红色油漆在导向墙面上清晰地标注出每个钻孔的编号，以便后续施工的准确进行。八、钻孔平台架的搭设与钻机的安装在导向墙施工完成后，下一步是搭设钻孔平台架并安装钻机。平台架必须稳固地支撑在地基上，以确保钻机在施钻过程中不会发生摆动或位移，从而影响钻孔的质量和施工人员的安全。安装钻机时，需要将其方向与已设定好的孔口管方向保持一致。通过结合仪器、挂线和钻杆导向等多种方法，反复进行调整，直至精确核定钻机的位置。九、钻孔、清孔、验孔1、钻孔

（1）在开始钻孔之前，必须根据测量结果准确确定钻孔的范围和平面位置，并对每个钻孔进行编号，以便于管理和记录。

（2）钻孔作业应遵循从高孔位向低孔位的顺序进行，开钻时务必保持低速低压，以确保钻孔的稳定性和安全性。

（3）在钻进过程中，如遇到坍孔或卡钻等异常情况，需要谨慎处理。每钻进1米后应退钻检查，若卡钻现象频繁，则需先注浆后再继续钻进，以确保钻孔的质量和下管顺利。

（4）钻孔过程中应不断量测钢管钻机的偏斜度，一旦发现偏斜超过设计要求，应立即采取措施进行纠正。若至终孔时偏斜仍超限，则需补注浆后再在原位重新钻孔。

（5）钻孔时务必做好记录，并实时绘制孔位布置图，以便于后期管理和验收。

（6）使用地质岩芯钻杆配合钻头进行扫孔和清除浮渣工作，确保孔壁清洁、无杂物。

（7）钻机作业时需注意用电安全，同时确保人身安全，防止机械伤害事故的发生。

2、清孔

（1）利用地质岩芯钻杆与钻头的组合，对孔洞进行反复扫孔，彻底清除浮渣，从而确保孔径和孔深均达到预定要求，防止因钻渣堵塞孔洞。

（2）通过高压风力，从孔底向孔口方向清理钻渣，保持孔洞清洁。3、验孔

（1）管棚的安装位置必须严格控制在隧道开挖线以内，同时，相邻钻孔之间不得出现相撞或立交的情况。

（2）对钻孔的各项参数，如间距、直径和深度等，进行详细检查。允许的偏差范围为：方向角误差不超过1°，孔口距离偏差±50mm，孔深偏差±50mm。此外，还需使用经纬仪、测斜仪等设备检测孔深、倾角和外插角，同时用钢圈尺测量孔口距离。十.安装管棚钢管管节制作：钢管节长分为3～6m两种规格，其两端均加工有车内、外丝，采用丝扣连接方式，丝扣长度为15cm，丝纹深度不小于2mm。钢管壁四周钻有10～16mm的注浆孔，孔间距为15～20cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于插入孔洞。顶进施工：在钻孔合格后，应立即进行钢管安装。安装前需对每个钻孔的钢管进行配管和编号，然后按照编号分段进行施工。初期阶段可依靠人工送管，后期则借助钻机进行顶进，直至钢管达到设计长度并紧贴孔底。钻机顶进过程中需注意人员安全，并采取措施防止机械伤害。若地质条件不佳，应确保下管过程迅速且安全；或采用套管下管法进行施工。连接与搭接：钢管节与节之间通过丝扣进行连接，并确保相邻钢管的接头前后错开，同一横断面内接头数不超过50%，且相邻钢管接头至少错开1m。为便于钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3m钢管，编号为偶数的第一节管采用6m钢管，其余每节均采用6m长钢管。焊接时需确保电焊机线路安全可靠，并遵循“一机一闸、一箱一保护”的原则。孔口封堵：在钢管内插入注浆管和排气管，并确保排气管深入孔底。对预留的管口进行保护后，对孔口空隙进行封堵，并施作掌子面喷射砼止浆墙。同时，需用速凝水泥或其他材料严密堵塞钢管与导向管间隙，以防浆液外溢。在堵塞过程中应设置进浆孔和排气孔，以确保施工安全和质量。十一.注浆施工准备：施工人员需佩戴手套、水鞋等防护装备，确保人身安全。在注浆前，应先彻底清洗管棚内的残留物，遵循自下而上的顺序进行。浆液配制：操作人员需佩戴胶手套、护目镜，穿着长筒胶鞋，以确保在配制浆液时的安全。浆液必须搅拌均匀，无结块和沉淀，且应在现场即时使用，保持其良好的流动性和可注性。对于化学浆液，需特别留意防腐和防毒措施。管棚注浆：采用隔孔灌注的方式进行注浆。初始压力控制在0.5～1.0Mpa，最终压力达到2Mpa，并持续15分钟以确保浆液充分填充。注浆过程中应遵循由低至高、由下往上的交错顺序，并确保注浆压力符合设计要求。若注浆量超出限制而压力仍未达到要求，应调整浆液浓度并继续注浆，待持压15分钟后停止。同时，注浆孔管不得对准人员，以防高压浆液造成伤害。注浆记录：在注浆过程中，应详细记录相关数据，以便技术人员进行分析和作业改进。异常情况处理：若在注浆时发现支护变形或损坏，应立即停止注浆并采取相应措施。对于串浆现象，应及时堵塞串浆孔。若注浆泵压力突然升高，可能表明管道堵塞，此时应立即停机检查并清洗注浆管路。十二.其他工艺要求1、管棚超前支护需遵循以下规范：

（1）棚管应选用热轧无缝钢管进行制作，若有必要，可在钢管内增设钢筋笼进行加固；

（2）钢管的直径通常在φ70～127mm范围内，而钢管中心之间的距离宜设定为管径的2～3倍；

（3）棚管的长度需依据地层条件来选定，其范围通常为10～40m；

（4）棚管的方向应与线路保持一致，其仰角通常控制在1～3°（不包含路线纵坡）；

（5）棚管的末端位置应延伸至防护对象的全长，再加上因开挖而产生的开挖工作面松弛范围。同时，纵向相邻两组管棚的搭接长度应满足设计要求，且不得小于3m。

（6）管棚钻机需具备大扭矩以钻深孔，同时拥有高冲击力以破碎地层中的坚硬孤石。此外，钻机应能精准定位、多方位钻孔，并确保深孔钻进的高精确度。其设计需轻便且移动灵活。（7）在地层易于成孔的情况下，通常采用先钻孔后插管的方法，即引孔顶入法。（8）面对地质状况复杂、砂卵石、岩堆、漂石或破碎带等不易成孔的情况，可采取跟管钻进工艺。该工艺中，套管与钻杆同时钻入，成孔后先取出内钻杆，再顶进棚管，最后拔出外套管。十三.施工工艺要点（1）小直径管棚适宜用钻机成孔，而大直径管棚则可采用夯管或顶管方式布设。（2）管棚的环向间距通常设定在30～50cm范围内，但在超浅埋地带，为确保稳定性，可采用密排方式。管棚一般沿隧道周边布设，外倾角控制在1～5°，同时，管棚开孔的径向误差不得超过5cm。（3）钻进过程中，需密切监控钻机立轴方向，并定期使用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度。一旦发现偏斜超过设计要求，应立即采取措施进行纠正。（4）管棚材料应选用热轧无缝钢管，壁厚至少6mm，节长控制在3