(完整版)管棚施工工艺工法

管棚施工工艺工法

QB/ZTYJGYGF-SD-0302-2011

第五工程有限公司陶赞旭

1前言

1.1工艺工法概况

管棚超前支护法是近年发展起来的一种在软弱围岩中进行隧道掘进的新技术。管棚法作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。管棚是利用钢管作为纵向支撑，钢拱架作为横向环形支撑，构成纵、横向整体，不仅沿隧道纵向具有梁结构的作用，在横断方向还具有拱形结构支护效果。由于其刚度较大，因此能够很好的阻止和限制围岩变形，并能提前承受早期围岩压力。

目前，管棚在隧道工程中较常采用，尤其是洞口位置处，围岩多风化破碎，岩质较差，为保证其进洞安全，常采用管棚作为超前支护。对于一些松散破碎的软弱围岩，采取常规的管棚施工工艺，成孔困难，套管推进不到位，管棚施工质量无法保证，可采取跟管钻机对于软弱围岩管棚施工。

管棚的成孔方式主要有两种：一是管棚引孔顶入法，当钻进地层易成孔时，一般采用先钻孔、后插管得方法，即钻孔完成经查合格后，将管棚连续接长，由钻机旋转顶进将其装入孔内；二是管棚跟管钻进法，当地质状况复杂，遇有砂卵石、岩堆、漂石或破碎带不易成孔时，可采用跟管钻进工艺，即将套管及钻杆同时钻入，成孔后取出钻杆，顶入管棚，拔出外套管。

1.2工艺原理

管棚支护结构，一般按松弛荷载理论进行设计。根据围岩地质条件和施工条件进行力学计算。钢管直径多选用80～180mm，钢管中心距离一般为30～50cm。钢管长度视软弱破碎围岩的厚度而定，一般为10～45m。钢管以较小的仰角沿岩面打入，形成

了一个梁结构来承担围岩的压力。钢管采用内注水泥浆、化学浆液或细石混凝土、劲性骨架来增加钢管刚度。

2工艺工法特点

2.1在管棚超前预支护的作用下开挖，可以防止地表下沉和围岩坍塌，以保证施

工过程中的安全。

2.2管棚一次超前量较大，支护过程中搭接较少，节省材料。亦可减少安装钢管

次数，并减少与开挖作业之间的干扰。

2.3施工速度快，支护效果好。

3适用范围

管棚适用于特殊困难地段，如在极破碎岩体、断层破碎岩体、塌方体、岩锥地段、

砂土质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育岩体、浅埋大偏压等围岩的隧

道施工中。

4主要引用标准

4.1《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）、《铁路隧道施工规范》（TB10204）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）、《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753）。

4.2相关设计图纸、合同文件。

φ10～16注浆孔铁箍圆锥状前端

10 20 20

预留止浆段≥30

图1管棚棚管构造示意图

图2管棚封口示意图

注浆孔

导管

钢筋笼

固定环

Φ18主筋

20cm 20cm

图3内放置钢筋骨架示意图

5施工方法

管棚施工方法主要有：管棚引孔顶入法、管棚跟管钻进法。

每循环管棚施工前，应开挖管棚工作室，工作室大小根据钻机要求确定。管棚施

工前，在长管棚设计位置安放至少三榀用工字钢组拼的管棚导向架，导向拱架设置孔

口管作为长管棚的导向墙，要求在钻机过程中导向拱架不变形、不移位。管棚节间采

用焊接或丝扣连接，管棚单序孔第一节长6(9)m，双序孔第一节长3(4.5)m、，其余管

节长度均为6(9)m，管棚安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，连接

压浆管及三通接头；管棚注浆前，应向开挖工作面、拱圈及孔口管周围岩面喷射

厚的C25混凝土，以防钢管注浆时岩面缝隙跑浆。

6工艺流程及操作要点

10cm 6.1施工工艺流程

施工准备

测量放样

安装导向管、浇筑套拱

搭设工作平台、钻机就位

钻孔

清孔补孔

钻孔验收

不合格

合格

管棚加工顶入管棚、安装止浆塞

喷射混凝土封闭工作面

连接注浆管路、调试

原材料进场检验初选浆液配合比初配浆液试验注浆

压水试验

注浆作业 确定浆液配合比 浆液制备

调整注浆参数

注浆效果分析 不合格 合格

封孔、连接钢架结构

结束

图4管棚引孔顶入法施工工艺流程图

施工准备

测量定位

导向管定位、套拱施工

钻机就位

跟管钻进作业

注水清洗内杆

退内杆

棚管制备 下棚管

退套管

安装止浆塞

原材料进场检验 初选浆液配合比 初配浆液实验注浆 确定浆液配合比

喷混凝土封闭工作面

安装、调试注浆管路

压水实验

注浆作业

注浆效果分析管尾与钢架焊接

浆液制备

调整注浆参数不

符

合

结束

图5管棚跟管钻进工艺流程图

6.2管棚施工序操作要点

6.2.1开挖管棚工作室

1工作室确定

工作室应选择设置在围岩稳定地段，尽量接近加固地段，以缩短管棚长度；在软

弱围岩中开挖工作室，要加强支护，必要时进行混凝士衬砌。

2工作室尺寸

为便于架设钻机，安设钢管，工作室断面应挖至隧道开挖线以外

钻孔以下1m。工作室长度应满足设备施工需要。

1～1.5m，最低

6.2.2钻孔施工工艺

1准备工作

首先，在开挖轮廓线以外施作混凝土套拱作为长管棚导向墙。浇注前，应在套拱

内按设计仰角安设孔口管起导向、固定作用。孔口管的直径应大于长管棚直径。导向

管由定位筋焊接固定在钢拱架上。

2钻机就位

钻机就位处的土层应进行夯实，确保在钻进过程中，钻机不发生倾斜或滑动。钻

机的底坐应用水平尺或水准仪将其调平。钻臂的仰角与设计仰角相同。

3钻进

1）施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动，提高施钻精度。

2）钻机开孔时钻速宜低，钻深20cm后转入正常钻速。

3）换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不

符合要求的应更换以确保正常作业。

4）由于软弱围岩的厚度，无法准确的判定，有时达到了设计深度，可岩质仍然

比较差。因此，在钻进过程中应注意对石粉的收集分析，根据钻进深度对石粉取样，