隧道管棚套拱施工作业指南

隧道管棚套拱施工作

业指南

4.1 设计参数

4.1.1 钢管规格：热轧无缝钢管Ф108mm，壁厚6mm，节长3m、6m。

4.1.2 钢管间距：环向间距40cm

4.1.3 倾角：仰角1°（不包括路线纵坡），方向：与路线中线平行。

4.1.4 钢管施工误差：径向不大于20cm。

4.1.5 隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少须错开1m。

4.1.6 灌注浆液：水泥-水玻璃浆液。注浆参数：水泥浆水灰比为1：1，水玻璃浓度为35玻美度，水玻璃模数为2.4，注浆压力：初压0.5～1.0MPa，终压为2.0MPa。

4.2 施工方法

4.2.1 套拱混凝土施工

洞口开挖至起拱线，采用4环I20a钢架紧贴仰坡放置，每环间距0.6m，Ⅰ20a工字钢两端均焊接在22×22×1cm钢板上，支撑均采用双面焊接，焊缝厚度不得小于4mm，工字钢段与工字钢段之间采用螺栓连接，螺栓型号M22×100 GB/T 5782-2000，螺母型号AM22×1 GB/T 6170-2000。纵向利用Ф22mm钢筋连接，连接筋环向间距1m，均采用纵向连接套管Ф30×2.5mm套管与工字钢架连接，连接处均焊接牢固，焊缝厚度不小于4mm。套拱内侧设置Ф18单层钢筋网，网格间距20×20cm，作为套拱的抗裂构造筋，全部与工字钢架焊接牢固。

套拱混凝土应预埋管棚导向管，导向管采用Ф127孔口管，长度不小于2m，见图4-1。其环向间距及倾角同设计的管棚环向间距0.4m 及外插角1º，经精确计算测量后焊接在钢拱架上固定，一排共计59个。左右侧均设100×50cm的托梁。套拱净空满足暗洞和明洞衬砌结构尺寸需求，并预留20cm的变形量。安装套拱底模和侧模，浇筑C25混凝土厚60cm，其它详细尺寸见图4-1。套拱施工时，必须对称分段浇注，以避免钢拱架变形而影响孔口导向管的方向。

1---1

图4-1 套拱布置细部图

套拱混凝土施工应注意以下注意事项：

a、套拱钢架安装定位，经测量检查后，采用Ф25固定钢筋与钢架焊接定位，固定钢筋与Ⅰ20a工字钢采用双面焊接，焊缝长度大于13cm，厚度不得小于4mm。

b、管棚注浆孔不准用电、氧焊烧割进行制作，只能采用钻孔。

c、套拱钢架拱脚应座于坚固的基底上，确保下沉受控，当地基有空隙时应用混凝土或其他材料填塞。

d、套拱内外模均采用2.5cm竹夹板，环向支撑采用10×10cm方木，扇形布置，方木纵横连接，确保混凝土灌筑过程中支撑系统稳定。

e、最后是混凝土的灌注必须对称分段进行，经常检查支撑是否松动，施工结束后注意混凝土的养护。

4.2.2 管棚施工

管棚采用节长3米、6米Ф108×6mm热轧无缝钢管，环向间距40cm，用Ф108×6mm丝扣钢管连接，丝扣长15cm。钢管设置于衬砌拱部，管心与衬砌设计外轮廓线间距67cm。要求钢管偏离设计位置的施工误差径向不大于20cm，沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%，相邻钢管接头至少须错开1m。为使钢管接头错开，从左边数起，编号为奇数的钢管第一节均采用节长为3m钢管，编号为偶数的钢管第一节均采用节长为6m的钢管，以后所有钢管均采用节长6m 钢管。

4.2.3 管棚注浆

1）管棚注浆，按固结管棚周围有限范围内设计，浆液扩散半径不小于0.6m，采用分段注浆。

2）灌注浆液：水泥-水玻璃浆液。注浆参数：水泥浆水灰比为1：1，水玻璃浓度为35玻美度，水玻璃模数为2.4，注浆压力：初压0.5～1.0MPa，终压为2.0MPa。

3）注浆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定，以利施工。

4）注浆结束后，应及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。

4.2.4 工艺流程

1）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，既能防止塌孔，又便于顶管。

施钻时，将减速器升到上限位置，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，待钻头置于工作面上，关闭推进气缸，再开启冲击器，徐徐钻进，待钻头钻进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钻器内，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钻器的长方槽对正时，插入叉子，反转马达，使上下两钻杆的联接螺纹脱开之后，拿走上一根钻杆，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，以避免砂土冲击机器内部，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。钻孔工艺流程见下图：

图4-2 钻孔工艺流程图

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。

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，以防管头顶弯或劈裂，钢管间连接用Ф108×6mm丝扣钢管连接。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。

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。

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，喷射混凝土时加入一定量的速凝剂，以满足施工要求。

注浆

进行管棚预注浆前，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。

拌浆

水泥浆液搅拌在拌和机内进行，严格按施工配合比，同时将缓凝剂加入搅拌，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之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，然后再作试验调整。采用水泥浆水灰比1:1。

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，