隧道管棚注浆

管棚注浆作业指导书

一、管棚注浆的意义

在隧道施工中，衬砌和开挖是两大主体工作，而开挖工作能否顺利进行，又直接取决于支护工作的好坏，在浅埋、严重偏压、岩溶流泥地段，砂土段、砂卵（砾）石层，自稳性差的软弱破碎地层、断层破碎带以及大面积淋水和涌水地段进行施工时，都必须采取措施对地层进行预加固，超前支护或止水。

结合我队合同段隧道设计要求，要求对Ⅴ类围岩及洞口进洞地段进行超前管棚预注浆支护，使洞口进洞时安全得到保障，也使洞内软弱围岩地段施工能顺利进行，确保人员、机械的安全，也使隧道开挖工作能顺利进行具有现实的意义。

二、管棚设计参数

施工时，应严格参照设计要求备料、施工，以保证注浆的质量。设计参数为：

1、大管棚采用Φ108mm，壁厚6mm的热轧无缝钢管，长度为20m，堆积体范围内共3环大管棚，布置在拱顶180°范围内，管棚环向间距为30cm，距开挖轮廓线30cm，外插角3~5°。钢管上钻注浆孔，孔径10mm，孔间距50cm，梅花形布置，尾部2m范围内不钻孔作为止浆段。

2、倾角：平行与路线纵坡，方向：平行与路线中线。

3、钢管施工误差：径向不大于20cm。

4、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错开1m。

三、注浆参数设计

1、注浆材料及配合比：注浆浆液采用水泥－水玻璃双液浆，水泥采用425普通硅酸盐水泥，水玻璃采用Ⅱ型水玻璃，体积质量为1.25g ／cm3，水玻璃浓度为35Be°，水泥浆液水灰比为0.6:1~1:1，水泥与

水玻璃浆体积比为1:0.5；

2、注浆压力：0.5~1.2MPa；

3、浆液扩散半径：R＝0.7×0.3=0.21m，取0.3m；

4、单根钢管注浆量

Q＝π·r2·L＋π·R2·L·η·α·β

式中：r—钢管半径，0.108／2＝0.054m；

L—钢管长度，考虑与钻机连接，取24m；

R—浆液扩散半径，取0.3m；

η—地层孔隙率，堆积体经测试为11％；

α—浆液有效充填率，取0.9；

β—浆液损耗系数，取1.15。

经计算，单根钢管注浆量：Q＝0.992m3。

5、注浆前应先进行现场注浆试验，参数通过试验后可适当调整。

6、技术措施

为加强管棚刚度，在钢管内放入钢筋笼。

四、施工方法

1、坡面处理

1）坡面如果能达到自稳要求，并且对下部施工不造成重大安全隐患的尽量不刷坡，采用加固措施进行防护。

2）钻孔前将坡面杂草、危石清除干净。

3）按设计要求锚-网-喷护坡，喷砼厚度15cm，锚杆长度3.0m，间距 1.0×1.0m成梅花型布置；φ8mm钢筋网满铺坡面，网格间距20×20cm。

4）必要时在坡面设重型轨排防护，防止坡面局部危石失稳。

5）坡面有大孤石时，先在孤石周围注浆固结周边砂石，待注浆达到设计强度时再将孤石清除。

2、人员准备

1）管棚施作必须具备以下人员（按三班计算）

钻孔15人/台钻

钢筋笼制安3人

钢管加工3人

注浆工6人

搅拌浆液人员8人

修理工2人

电工3人

2）管棚施作需用机械设备（见表1）

表1、机械设备配备

3、管棚注浆施工工艺流程图

五、孔位测定

钻孔前按五寸台画出管棚位置轮廓线（按开挖轮廓线放大30cm），按孔间距定出孔位，并能满足和设计要求，如开始位置在软弱带或夹泥砂带时，可适当变动孔位，但范围不能超过30cm；钻孔面必须按要求先喷一层素砼作为止浆墙，并确保钻孔面不出现坍塌。

六、钻孔

1、钻孔前先检查钻机各部位运转是否正常，对非正常部位进行更换，检查水压能否达到施工要求；然后埋设钢拱架，并固定套管，将套管与钢拱架焊接在一起，套管固定前，先调整管位至正确位置。安设钻机，顺序由两边至中间，钻机安设要牢固，防止摆动位移，倾斜和下沉，钻机距工作面的距离一般情况不小于2米。

2、钻孔时，为克服钻深后因钻具自重而产生的下垂现象，钻孔应与导向管一致，比线路中线上仰角1°，即外倾角1°，以确保钻进后管棚不侵入界限，钻孔定位可压罗盘、经纬仪、挂线相结合的方法，确保钻机钻杆轴线与开孔角度一致。开钻时，先低速低压，待成孔几米后，再加速加压。

钻孔测斜用罗盘仪测方位角，控制水平偏差，成孔一半时，用Ф108mm套管测量控制上仰或下垂侧斜，确定偏斜情况。

3、钻孔根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进，当钻至砂层易坍孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如坍孔较严重时，可加水泥浆或化学浆液护壁继续进行；如不能成孔时，可加套筒或将钻头直接焊在钢管前端钻进。

4、钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层时，控制钻进速度，避免夹钻现象。

5、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，开钻上挑角度就控制在3°~5°之间，并随时检查角度值和钻进方向。

6、钻孔完毕后，要及时清理孔内的余渣即扫孔，用Ф108岩芯管扫孔，岩芯管长度一般为2.5m左右。

7、扫孔完毕后，即安装打入管棚、钢管。

七、安设管棚、钢筋笼

1、钻孔好后及时安设管棚钢管，避免出现坍孔。

2、管棚钢管采用Ф108mm孔径，节长3m、6m，壁厚6mm，钢管接头采用丝扣连接，丝扣长度不小于15cm，同一断面上的接头至少错开1m。

3、管棚施工时先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可作为检查管，以检查注浆质量。

4、钢管安装困难时，可用卷扬机反压顶入或用其它方式将钢管顶至设计位置。

管棚钢管安装示意图

5、钢管和钢筋笼应在场外先行预制加工，到施工场地后再接长。

6、钢管逐节顶入，采用丝扣连接，保证钢管间的连接强度；钢管安装到位后，再将钢筋笼放入钢管内，钢筋笼采用焊接连接，焊接长度满足规范要求。

7、及时将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实，在钢管外露端焊上法兰盘，并检查焊接强度和密实度。

八、管棚注浆

1、注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆试验，确定合理的注浆参数，据以施工。

1）单液注浆配合比参数：

水泥：水：水玻璃1：1：0.5

C30砂浆：