隧道长管棚施工工艺

长管棚施工工艺

长大管棚主要用于软弱砂砾地层或软岩、岩堆、破碎地带层，多用于隧道及其它地下导坑辅助施工，其支护原理是：在预计开挖断面外周，以一定间距、一定的外插角度，用钻孔方法先行设置钢管，通过管壁四周压浆孔，压入水泥-水玻璃单液浆，先行加固松散围岩体，边开挖边利用钢拱架喷锚等共同支护，对隧道开挖起到有效超前支护的方法。

超前长管棚，采用节长3米、6米Ф108*6mm垫轧无缝钢管，环向间距30cm，丝扣连接。钢管设置于衬砌拱部，管心与衬砌设计外轮廓线间距大于30cm，平行路面中线布置。要求钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm，沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%，相邻钢管接头数至少须错开1m。为增强钢筋的刚度，管内以30#水泥砂浆填充。管棚布置见图1。

3.1、主要机具设备

主要机具设备见表1。

主要机具设备表

表1

3.2、确定管棚距开挖轮廓线间距

浆液扩散半径设计为50cm，故取管棚距开挖轮廓线间距为43cm。

3.3、设置长管棚导向墙

先行开挖明洞断面，在明洞衬砌外缘施作C25钢筋混凝土套拱.

考虑钻进中的下垂，钻孔方向应较钢管设计方向上偏1度，为保证钻孔方向以及成洞面稳定，有明洞衬砌外设置了长工2.0m，厚60cm的25#钢筋混凝土套拱。在套拱内按长管棚立面图中设ф150孔口管。

导向墙施工时，必须对称灌注，以避免钢筋骨架变形而影响孔口管的方向。

3.4、施钻

钻孔顺序为先从两侧拱脚开始，对称向拱顶钻孔顶管，使下部注浆体有力地支托其上部钻进和顶管，既能防止坍孔，又便于顶管。

施钻时，将减速器升上限位置，把钻杆旋紧后，开启气动马达，待空载正常后，再慢慢开启推气缸，待钎头置于工作面上，关闭推进气缸，再开启冲击器，徐徐钻进，待钎头钻进100mm左右时，再以全风门冲击。在钻进过程中，视进展快慢，慢慢开启或关闭推进气缸，使钻具始终保持一定推进力。

钻完第一根钻杆后，停止气动马达的转动，关闭冲击器停止钻进，将

减速器置于下限位置，用叉子把钻杆固定在卡钎器内，反转减速器，使钻杆与减速器的接头脱开，然后将减速器升到上限位置装入第二根钻杆，连接牢固后，方可进行钻孔作业，直到设计深度。

当钻杆到卸杆器与卡杆器接触时，使钻杆尾端的第二个扁槽对正卡杆器的长方槽，插入叉子反转马达，使减速器上的接头与钻杆脱开，再调整到钻杆尾端上的第一个扁槽对上卸杆器的长方槽，插入另一个叉子，然后取出卡杆器的叉子，让卸杆器和另一个叉子带动钻杆后退（可用马达慢慢运转，切不可反转），当下一根钻杆尾端的第二个扁槽与卡钎器的长方槽对正时，插入叉子，反转马达，使上下两钻杆的联接螺纹脱开之后，拿走上一要钻杆，缓缓放下减速器，并使卸杆器的长方槽对正下一根钻杆尾端的第一个扁槽。然后重复以上动作，依次卸下钻杆。

依照上述方法，完成钻孔作业。钻孔时严禁反转，以免钻杆脱扣，加接钻杆时，要特别注意孔内清洁，以避免砂土冲击器内部，损坏机体引发故障。在钻进过程，严禁突然快速开启推动气缸，以免顶起钻机，造成事故。

钻孔工艺流程图

3.5、顶管

（1）清孔：成孔后先利用高压风或高压水进行冲洗，然后用特制清孔钩认真进行清孔。

（2）管件制作：管棚ф108mm无缝钢管，管节长为3m和6m，预制钢管时，第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头（如图3-3所示），以防管头顶弯或劈裂，钢管间联接用加工好的管节联接套，预先焊在每节钢管两端，以便于联接。相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面上，隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%，且两相邻管接头必须错开1m 以上，以满足管棚受力要求。

（3）顶管：顶进钢管利用电动机启动液压马达，以及挖掘机配合人工作业。

当第一根钢管推进孔内，孔外剩余30~40cm时，人工进行接管，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。然后再低速推进钢管，根据管棚设计长度，按同样方法继续接长钢管。

3.6、止浆墙制作

注浆前，必须进行堵露处理。沿插管周围喷射20cm厚C20混凝土一圈，封闭该工作面，再用木塞和纸塞把无缝钢管未注浆的管头堵死，这样，止浆墙便形成。注浆时，浆液就不会从管壁周围沿掌子面渗露，也不会从其它管露出，注浆效果明显提高。由于施工要求，喷射砼时加入一定量的速凝剂，以满足施工要求。

3.7、注浆

进行超前长管棚预注浆前，对注浆地段的岩性，涌水量、涌水压力、水温、涌水的化学特性等进行认真研究，据此确定注浆参数。

现场试验确定注浆终压力，以便浆液能够充分扩散填充，从而达到堵水和加固围沿作用。注浆方式采用全孔一次性注浆。

①拌浆

水泥浆液搅拌在拌和机内进行,严格按施工配合比进行投料单液浆中水玻璃含量为5%（重量比），放入的同时将缓凝剂一并加入搅拌，待水量加足后继续搅拌1min，再将水泥投入，搅拌时间不少于3min，并于注浆过程中不停搅拌。

配制水泥浆或稀释水玻璃浆液时，严防水泥包装纸及其杂物混入。拌好的浆液在进入贮浆槽及注浆泵这前均应对浆液进行过滤，未经过滤网过滤的浆液不允许进行泵内。

注浆时要充分考虑浆液扩散半径，凝结时间要先予以确定，然后再过试验调整。施工时要通过变换单液浆比例、变换水灰比，变换水玻璃浓度控制单液浆的凝胶和凝结时间。采用水泥浆水灰比1:1。

②注浆

注浆管路连接好后，先压水检查管路是否漏水，待设备正常后，对围岩做压水实验，以冲洗岩石裂隙，扩大浆液通路，增加浆液扩散密实性，核实围岩的渗透性。注浆时要记录注浆时间及注浆量。

注浆中密切注意注浆压力表，初始阶段压力较低，正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏，但总的比较平稳，当达到压密性注满阶段，注入量迅速递减，而压力迅速升高，直到达到注浆终压合理范围，则停止该孔注浆，进行封堵后，转注下一孔，直至完成注浆作业。

4、施工中几个问题

①施钻时钻头选择：必须大于棚管外径1~2cm，以便于顶管。

②由于长管棚长度为40m，一般在钻进到30m左右时，都不间断性不

同程度的遇到1~2m厚的弱风化夹层，要严格按设计长度施工。

③钢管制作应避免同一截面，施工时钢管采用奇偶数编号进行制作，顶管时应实行“对号入座”。

④注浆时如遇窜浆或跑浆，必须及时进行封堵处理，然后方可注浆。

⑤注浆时如发现泵压突然升高，先判断是否堵塞，若堵管则进行堵管

处理，否则往管道内注入清水，待泵压正常后再继续进行单液注浆。

⑥注浆时，一定要做好注浆量及注浆时间的记录。

⑦注浆一般采用由下向上、左右交替进行。

⑧施工时，要针对长管棚施工的作业工序（钻孔、运料、配料、注浆），制定详尽的劳动力组织计划及作业工序的安全保证措施。

5、技术质量标准及要求

①钻孔前按设计准确钻孔位置。

②钻孔角度误差控制在0.5°以内，平面误差小于或等于1 cm。

③钻进速度严格控制，成孔要孔壁圆顺，孔深符合要求。

④钢管管节联接丝扣要认真检查，有脱扣裂纹的管节弃用。

⑤注浆时应准确掌握浆液配合比，并使浆液在管内充填密实。

⑥长管棚接头要错开，避免同一截面，以利整体受力。