超前大管棚施工工艺方法及技术措施

超前大管棚施工工艺方法及技术措施

隧道进出口每个洞口长管棚均采用48根长度为27m的Φ108、壁厚6mm无缝钢管，每节长度为6m，以长15cm的公母丝扣连接，施工中分段安装，同一断面接头不大于50％，相临接头距离大于1m，其仰角为1～2°。钢管环向间距为45cm。

隧道进洞施工前，按设计要求施作套拱及25米φ108大管棚，套拱内膜利用土模施工，外膜采用采用组合钢模板，强制拌和机拌制混凝土，人工浇筑，D50振捣棒振捣密实。长管棚采用φ1086mm无缝钢管，长管棚施工采用跟进式钻孔法施工。

利用管棚钻机钻孔，注浆孔采用干钻法成孔，利用高压水将孔内余碴清洗干净，以防塞管时卡管；钢管连接采用Φ114，15cm长套管丝扣联接。

首先施作套拱混凝土，用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I18b工字型钢支撑，间距0.5～1m（视围岩等级而定），拱架间用Φ22钢筋连接；钢支撑与管棚导向钢管焊成整体。导向钢管采用Φ133×4钢管，施工中严格控制导向钢管安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直。施工前用全站仪在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定导向钢管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。确保导向钢管牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。

长管棚预注浆采用水泥浆，注浆压力为0.5～1.0MPa，水泥浆水灰比1：0.75～1：1，水泥为425普通硅酸盐水泥。用注浆泵将浆液压入孔内，通过钢管壁注浆孔来加固地层并紧密填充管棚，增强管棚的刚度和强度。注浆过程采用双指标控制即注浆量和注浆压力。必须同时满足注浆总量达到钻孔体积的1.5倍，注浆压力达到1.0～1.5MPa时才符合要求。

1、钻孔

钻孔之前测量员在施工面上准确画出钻孔位置。钻孔顺序为由高孔位向低孔位间隔进行，钻孔深度25米，一次钻到位。钻孔采用直径φ130mm钻头，孔深大于管长0.5m以上。

钻机开孔时钻速宜低，钻深100cm后转入正常钻速。当第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20～30cm时停止钻进，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆，钻机退回本位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联结套，钻

机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联结成一体。

为确保杆接头有足够强度、刚度和韧性，钻杆联结套与钻杆同材质，两端加工成内螺旋，联结套的最小壁厚大于10mm。换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲、有无损伤，中心喷水孔是否畅通等，不符合要求的及时更换以确保正常工作。

钻进过程中要注意钻杆的方向和角度，防止相邻孔位发生对穿现象。同时在钻进过程中要注意围岩地质的变化，并适时记录，为以后的洞身开挖提供第一手资料。钻孔达到要求深度后，按照同样方法拆卸钻杆，钻机退回准备进行下一个孔的钻进。

2、安装管棚

奇数钢管每节长为6m，接长4次，管棚长度24m，再接长一根3m的管棚，管棚总长27m；偶数钢管先安装一根3m的管棚，再接长4次6m管棚，总长度27m。管棚接长时先将第一节钢管顶入钻好的孔内，再逐根联接。第一根钢管前端要焊接成锥状，以防止管头顶弯或劈裂。

当第一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，人工装上第二节钢管。人工持链钳进行钢管联结，使两节钢管联成一体。根据管棚的设计长度，按同样方法继续接长钢管。

3、管棚注浆

注浆前平整注浆所需场地，检查机具设备，并准备注浆材料。注浆材料严格按照实验室提供的配料单进行，且准备要足够充分。注浆要严格按照实验室提供的配合比进行，且注浆前必须向监理工程师报检。注浆顺序为先注无水孔，后注有水孔，从拱顶顺序向下进行。如遇窜浆或跑浆，则可间隔一孔或数孔灌注。注浆结束后，利用止浆塞保持孔内压力，直至浆液完全凝固。浆液的浓度、胶凝时间符合设计要求，不得随意变更。

4、保证施工工艺的技术措施

施工前根据地质情况用水平锚杆、挂网、喷混凝土等加固措施加固岩面，保证施工安全。

管棚施工前对主要材料进行材质检验，符合要求后方可施工。钢管内可增设钢筋笼，以提高导管的抗弯能力，钢筋笼由四根主筋和固定环组成。

在四榀钢拱架上，按管棚设计位置(间距和水平标高、仰角)，准确的焊上套管，套管外端焊一个法兰盘，用来平衡钻孔和压浆的后座力，里面一端用胶纸封

口，以防砂浆流入。导管的导向直接影响管棚的质量，必须严格按设计安装、焊牢。

导管全部焊好后即可灌注套拱混凝土，边墙部分不影响管棚施工，可以在洞身开挖后一并施作。

钻孔时随时检查孔眼的方向与仰角，确保管棚位置与方向在误差限度范围内，并作好每个钻孔的地质记录。钻眼达到设计长度后，检查管内钻碴是否冲洗干净，否则再用较小钻头加高压水在管内钻除余碴。

压浆时注意将压浆管伸入孔底，保证压浆饱满。待水泥浆达到70%设计强度即可进行洞身拱部开挖。