浅谈隧道施工跟管大管棚施工技术控制

浅谈隧道施工跟管大管棚施工技术控制
隧道跟管大管棚施工技术控制
李多伦中铁十四局雅安苍平山隧道项目经理部
摘要:介绍跟管大管棚施工在雅安市苍坪山双联拱隧道工程中的施工与应用,针对本隧
道的实际情况和地质条件，采取相应的施工技术措施，证明了该施工方法在隧道施工中具
备相当的优势。

关键词：大管棚；跟管；施工1项目概述
1.1地理位置
隧道位于雅安市雨城区，穿越苍平山。

苍平山一般由西北向东南延伸。

山顶相对平坦。

现在它被用于军事目的，山脚下有居民。

山顶高程632.50m，山脚高程590.00m，高差约42.50m。

地貌单元属于低山地貌。

项目位于雅安市城区青衣南侧苍平山。

隧道北面连接先
前街，南面连接成后街。

是雅安市规划路网中重要的城市主干道。

1.2规模及现状
道路全长398.52m（K0+000-K0+398.52），其中隧道全长224m（K0+046-K0+270）。

设计道路等级为城市主干道三级。

双向四车道，总开挖跨度30m。

隧道结构为双跨双连拱
结构。

隧道是从北口挖出来的。

2022年3月2日，隧道塌方，右隧洞开挖约60m，隧道面
里程约K0+ 200，左隧洞开挖约30m，隧道面里程约K0+ 230。

隧道坍塌后，形成长度约
60m、宽度约33m的坍塌区域。

崩塌体上堆积了大量碎石、砂卵石和灌木。

崩塌的后缘形
成了一个垂直陡峭的视野，并且有持续下降的迹象。

2.管棚施工方案
根据实际地质条件，由于隧道土质均为松散岩体，因此大管棚施作采用跟管（ф146
套管）施工工艺进行成孔。

管棚长度为35m，直径为ф108mm的超前钢管管壁四周钻三排
或四排ф10-16mm的圆孔，圆孔间距为15～20cm，梅花形布设，注浆采用单液注浆泵。

3
施工方法
1.1大管棚超前支护
超前大管棚工法就是为了保证隧道开挖的安全，利用隧道管棚机在隧道拱顶区域钻设
水平孔，埋设超前支护钢管，并进行注浆固结土层，使隧道拱顶预先形成一伞状保护环的
大管棚。

此结构的抗弯、抗剪功能可有效承载局部松驰的地层荷重，适时提供隧道开挖后，而支护尚未施作或发挥作用前这一空档所需的支撑力，使隧道开挖面得以稳定安全施工，
可减少隧道开挖引起的地面沉降。

北洞口采用φ108大管棚进洞（35m/根），1.5m套拱（200cm
（厚）大管流到洞里。

1.2施工机具的选择和参数
本坍塌体内含有大量砂卵石、工字钢、钢筋以及树木等杂物，经过对多种可以进行管
棚施工设备的综合能力的分析，由于导向跟管钻进能根据需要调节钢管的打设方向，可控
制钢管按设计要求埋设。

一般情况根据管棚钻机类型、钢管类型及地层情况设计初始外扩
角及钢管打设过程中钻头角度的变化。

确定本工程超前大管棚采用mg-40工程跟管钻机（146mm套管），利用动力钻头实现内钻杆、套管同时跟进，冲击利用高压气动潜孔锤配
偏心/对心扩孔钻头，把高压水通过冲击器注入孔内。

注浆设备为bw-250、bw-150单液注
浆泵和浆液拌合机。

大管棚设计环向间距为30cm，垂直角度为90，外插角为1°，注浆采用1：1纯水泥浆，注浆压力1-3mpa，必要时提高。

1.3施工工艺
大型管棚施工工艺流程见图3-1。

钻机就位钻机固定测量布孔钻孔及接长钻杆钻杆分节退下管棚跟进撤管棚机清孔注浆
机准备注浆检查退机图4.2-2大管棚施工工艺流程图
钻机大臂矫正跟管跟进钻孔接长准备钢管准备
拔管机拔管后，灌浆材料的制备是否合格
1.4施工方法
（1）设置钢架混凝土拱：在需要超前大管棚施工的地段末端设置定位钢架混凝土拱，并在钢架背面（φ150）设置孔口管控制钻孔方向。

孔口钢筋的安装必须准确测量，放线
定位，使孔口轴线与管棚设计轴线重合，保证孔口钢筋稳定牢固，确保大型管棚施工符合
设计要求。

（2）钻机设置的工作平台或钻机在方型钢上设置的工作平台。

操作平台的高
度应根据隧道拱顶和拱脚处大管棚的设计尺寸和钻机操作高度的要求设置。

操作平台必须
牢固、稳定，以防止钻机在钻井过程中的摆动和倾斜影响钻井质量。

(3)钻机就位：钻机安置的位置距工作面的距离以不小于2m为宜。

钻机安置后，根据
钻孔要求进行严格定位定向，钻杆穿过孔口钢管，把钻杆的平行线延伸固定下来，以达到
钻机钻进的导向作用。

（4）钻孔：由于塌方体中隐藏着大量的钢格栅、锚杆、灌浆小导管、树木等杂物，
一般钻头无法继续钻孔。

Yxz-70全液压工程管随钻作业。

钻头为φ146mm合金偏心钻头。

从最低孔位开始，从两侧到中间施工，最后在拱顶钻孔。

钻井时，速度不宜过快，应先进
行低速低压均力推进。

然后加速增压至正常钻井。

当钻孔遇到前面塌陷体中的钢筋或拱时，不能钻孔。

随管随钻，按钻孔长度成孔，并做好记录，以便隧道开挖时加固。

(5)跟管：在钻进过程中跟管随钻头进行跟进，跟管直径为φ146mm，长度为1.5m分
段式无缝钢管，跟管连接采用螺旋套丝连接。

在钻进过程中禁止钻杆回转，防止钻头、钻
杆脱节，造成掉钻现象。

（6）扫孔：钻孔时用高压空气扫孔，清除孔内及孔内杂物，使钢管顶入。

（7）顶
管作业：钢管安装初期采用人工送管。

当阻力增大且无法运送人力时，应使用钻机进行顶升。

当顶进困难时，应使用卡钳锤击或扭曲钢管，以达到更好的顶进效果。

铺管前，将要
顶起的钢管接头按设计长度配对并试拼，并做好记录，确保接头在同一截面上错开。

然后
根据钢管截面逐个顶入。

由于地质条件较差，铺管应及时、快速，以确保钻孔稳定时，将
管道送至孔底。

(8)拔出跟管：当大管棚顶入到位之后，将跟管拔出，拔管时采用两个200吨液压千
斤顶进行拔管，在拔管中注意大管棚的固定，防止管棚随着跟管一起拔出。

（9）灌浆：采用BW-250/150单液体灌浆泵进行灌浆。

灌浆从低到高进行。

灌浆采
用1:1的纯水泥浆。

通过设计、监理和理论计算，最终确定合适的灌浆压力和灌浆量。

灌
浆压力一般为1-3mpa。

由于崩塌体中存在空洞，灌浆量无法控制压力。

注浆可以单管也可以多管并联注浆。

1.5施工注意事项
（1）按设计配合比施工。

（2）灌浆施工从低到高进行。

(3)考虑坍塌体可能存在空洞，拟采用循环多次注浆进行施工。

（4）对于长时间未响应灌浆的管棚，估计与未坍塌的空腔相连，因此难以填充，因
此可以标记。

在开挖过程中，根据实际情况，采用小导管进行超前支护和钢筋灌浆。

（5）灌浆前，工人必须穿戴各种防护用品（橡胶手套、防护眼镜等）。

1.6施工安全措施
(1)钻机钻进时注意安全，钻机工作中旁边不要站人；(2)在扫空时，空口不要站人，
防止孔内泥浆以及沙石飞出伤人(3)拔出跟管时注意拔管器压力以及行程，防止压力过大
爆管伤人(4)上下施工人员注意施工安全，进入施工现场必须佩戴安全帽。

(5)注浆管接头
处一定要连接牢固，避免压力过大管节脱离伤人。

(6)注浆口附近尽量不要站人，防止管
口脱离伤人。

(7)用电设备必须装设漏电开关。

(8)禁止向转动的搅拌机内进行人工搅拌。

2结束语
对于隧道塌方的处理，大管棚支护有着非常安全可靠的作用，但如何经济快速地实现
这一点呢
是施工单位面临的实际问题，此施工方法在雅安市苍坪山隧道施工中，20天时间内顺利完成管棚施工112根共计3920m，这一成功案例证明了该施工方案法的可行性，在设备
的选用和人员组织安排的合理性。

当然，在更复杂地段如何进一步提高施工速度，我们将
还得继续探索。