钢管桩山体滑坡治理工程施工总结

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长大管棚在隧道浅埋段的施工技术
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陈荣典 林爱芬
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(福建省第一公路工程公司,福建泉州362000) 摘要:介绍福建省首例采用40 m长大管棚超前支护的施工技术,并在参 数确定、机具选择、进度情况、质量控制与成本分析5个方面作了具体 介绍。 关键词:长大管棚;施工技术;参数确定;机具选择;质量控制;成本 分析 1 工程概况 杨梅岭隧道设计为上下行分离式4车道高速公路隧道,隧道左线长1 365 m,右线长为1 340 m。全隧道按新奥法设计和施工,进口左洞和出口右 洞洞口浅埋段最薄覆盖层分别为367 m、405 m,在洞口35 m范围内 为强风化、弱风化花岗岩,顶板为残坡积层,风化裂隙,发育具块状镶 嵌结构,局部散体结构,围岩不稳定,易塌。福建省首次采用40 m长大 管棚对洞口段进行超前支护。沿隧道衬砌外缘一定距离打入一排纵向钢 管,并且在插入钢管后,再往管内注浆以固结软弱围岩、充填钢管与孔 壁之间的空隙,使管棚与围岩固结紧密,以提高钢管的强度。开挖后架 设拱形钢架支撑,形成牢固的棚状支护结构。 2 施工工艺 2.1 施工工艺流程 施工工艺流程略。 2.2 管棚参数 (1)钢管布设在圆心角为150°的隧道拱部; (2)钢管环向间距为50 cm; (3)管心与衬砌设计外廓线间距为40 cm; (4)倾角:仰角1°(不包括路线纵坡); (5)钢管施工误差:径向不大于20 cm; (6)管棚长度为40 m,热轧无缝钢管Φ 108 mm,壁厚6 mm,节长3 m、6 m; (7)孔口管为天缝钢管Φ 127 mm,壁厚6 mm,节长2 m。 2.3 机具选择 机具选择如表1所示。 表1机具选择表 管棚长度(m)〖〗管棚机型号〖〗管棚机参数8~16〖〗KSZ100型 〖〗钻杆外径50 mm16~40〖〗MK5型〖〗钻杆外径80 mm 2.4工艺说明
号。 (2)钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定,一般控制在1°~ 15°,钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右,并控制在 20 cm~30 cm。 (3)严格控制钻孔平面位置,管棚不得侵入隧道开挖线内,相邻的钢管不 得相撞和立交。 (4)经常量测孔的斜度,发现误差超限及时纠正,至终孔仍超限者应封 孔,原位重钻。 (5)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度,防止断杆。 (6)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。 5 管棚费用评价 管棚费用主要包括管棚的套拱费用、管棚施工的人工费、管棚施工的机 械台班费、管棚施工的材料费4大部分。现以福宁高速公路杨梅岭隧道 进口左洞40 m 管棚(沿拱顶150°范围内布设33根长度各为40 m 注浆钢 管,管棚的钢管总重量为21 t)为例,分析管棚在现场施工中的实际费 用。 5.1套拱费用 (1)套拱Ⅰ18工字钢:1567 5 t×6 000 元/t=9 405元; (2)孔口管(Φ 127×4mm无缝钢管):0800 58 t×5 000 元/t=4 0029元; (3)固定钢筋(Φ 25钢筋):0457 38 t×4 000 元/t=1 8295元; (4)普通混凝土(C 25):4126 m3×400 元/m3=1 650 4元。 5.2 人工费 (1)加工管棚钢管:2145 工日×40 元/工日=8 580 元。包括割、焊钢 管锥形探头,钢管施钻Φ 8 mm出浆孔等; (2)加工钢管丝扣接头:20 元/个×231 个=4 620元; (3)搭工作架、布设水、电、气管路等准备工作:18 工日×40 元/工日 =720 元; (4)钻机就位、钻孔、扫孔、顶管、注浆:5 1576 h×4 元/h=20 6304 元。 5.3 机械台班费 (1)地质潜孔钻机:5376 台班×432 元/台班=23 22432 元;
管棚施工主要工序有开挖支护明洞边坡、仰坡;施作套拱;搭钻孔平 台、安装钻机;钻孔;清孔、验孔;安装管棚钢管;注浆。工序技术要 求高,工艺复杂,现分别叙述如下。 2.4.1 明洞边坡仰坡开挖支护 (1)明洞段开挖应在洞顶截水沟施工完成后进行,应尽量避开雨季施工。 (2)边坡防护应与明洞开挖同步进行:及时施工明洞边坡的锚杆、挂设钢 筋网、喷射混凝土及时封闭坡面。 (3)对边坡渗水要及时排、引到坡面外,加强对坡面的防护。 2.4.2 施作套拱 (1)混凝土套拱作为长管棚的导向墙,套拱在明洞外廓线以外施作,套拱 内埋设4榀工字型钢支撑,钢支撑与管棚孔口管焊成整体。 (2)孔口管作为管棚的导向管,它安设的平面位置、倾角、外插角的准确 度直接影响管棚的质量。用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位 置;用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角;用前后差距法设定孔口管 的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上,防止浇筑混凝土时产生位 移。 2.4. 3搭钻孔平台安装钻机 (1)钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设,搭设平台应一次性搭好,钻孔 由两台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)平台支撑要着实地,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。 (3)钻机定位: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、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻 机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合。 2.4.4 钻孔 (1)为了便于安装钢管,钻头直径采用Φ 115 mm。 (2)岩质较好的可以一次成孔;钻进时产生坍孔、卡钻,需补注浆后再钻 进。 (3)钻机开钻时,可低速低压,待成孔10 m后可根据地质情况逐渐调整 钻速及风压。 (4)钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的现象及时判 断成孔质量,并及时处理钻进过程中出现的事故。 (5)钻进过程中确保动力器,扶正器、合金钻头按同心圆钻进。 (6)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,作为指导洞身开挖的依据。 2.4.5 清孔验孔
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(2)电动空压机(20 m3/h):5376 台班×674 元/台班=36 23424 元; (3)压浆机(50 L):1449 台班×36 元/台班=52164元; (4)拌浆机:1449 台班×20 元/台班=2898元。
5.4 材料费 (1)锯木:352 m3×800 元/m3=14 080 元(按两次摊销); (2)钢管:21 t×4 200 元/t=88 200 元; (3)砂浆(30#):10 m3×240 元/m3=2 400 元; (4)水泥(325级):4371 t×330 元/t=14 4243 元; (5)水玻璃(35波美度):3848 t×900 元/t=34 632 元; (6)磷酸氢二钠(缓凝剂):088 t×4 600 元=4 048 元。 4项费用合计:284 3461元; 管理费与税收按15%计:42 65191 元; 管棚费用按每吨钢管计: (284 3461+42 65191 元)/21 t =15 57133元/t。 按隧道延米计: (284 3461+42 65191 元)/40 m =8 17495元/m。 6 结语 6.1对于隧道洞口的软弱破碎围岩地段、浅埋地段采用长大管棚施工工 艺,提前发挥超前支护作用,增加了施工安全度,提高隧道的长期稳定 性,具有显著的经济效益和社会效益。 6.2在管棚支护下开挖,可减少地表下沉和防止围岩坍塌。 6.3管棚钻孔可作为地质预探预报,地质资料可指导洞身开挖提供依 据。 6.4管棚施工工艺的引用,对福建省隧道施工技术的探索迈开新的步 伐。
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(1)用地质岩芯钻杆配合钻头(Φ 115 mm)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。 (2)用高压气从孔底向孔口清理钻渣。 (3)用经纬仪、测斜仪等检测孔深,倾角,外插角。 2.4.6 安装管棚钢管 (1)钢管应在专用的管床上加工好丝扣,棚管四周钻Φ 8出浆孔(靠掌子面 45 m的棚管不钻孔);管头焊成圆锥形,便于入孔。 (2)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(Φ 115 mm),然后可用10 t以上卷扬机配合滑轮组反压顶 进;也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。 (3)接长钢管应满足受力要求,相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面 内的接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1 m。 2.4.7 注浆 (1)安装好有孔钢花管后即对孔内注浆,注浆后再施工无孔钢管,无孔钢 管可以作为检查管,检查注浆质量。 (2)注浆参数:水泥浆与水玻璃体积的比例为1∶05;水泥浆水灰比 1∶1;水玻璃浓度35波美度;水玻璃模数24。 (3)采用KBY50/70液压注浆机将双液浆注入管棚钢管内,初压05 MPa~10 MPa,终压2 MPa,持压15 min后停止注浆。注浆量一般为 钻孔圆柱体的15倍,若注浆量超限,未达到压力要求,应调整浆液浓 度继续注浆,直至符合注浆质量标准,确保钻孔周围岩体与钢管周围孔 隙均为浆液充填,方可终止注浆。 (4)注浆结束后及时清除管内浆液,并用30号水泥砂浆充填,增强管棚的 刚度和强度。 2.5 劳动力组织 管棚施工工序多,工种杂、技术性强、要求技术工人具有各方面独立操 作能力,又能处理管棚施工中一般的故障,管棚施工的质量很大程度上 取决于钻孔和注浆的质量。一台钻机三班作业劳力组织为:技术人员1 人、机长1人、班长3人、修理工1人、电工1人、电焊工1人、钻工15 人、合计23人。 3 进度情况 钻机就位、加固:钢管47 h/t 钻进:钢管95 h/t 扫孔、顶管:钢管11 h/t 注浆:钢管55 h/t 4 质量控制 (1)钻孔前,精确测定孔的平面位置、倾角、外插角。并对每个孔进行编
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