浅谈软弱围岩管棚施工技术
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中图分类号 ： ４ ５ ７ Ｕ ５ ． 文献标 识码 ： Ｂ
２ ３ ＭＰ ． ａ一３ １ ＭＰ 。 ． ａ
０ 引言
岩变形 的一种 预支护手段 。其主要 原理是在 隧道 开挖之前 ， 沿着
管棚 工法是隧道 开挖施 工 中用 以防止 掌子 面坍 塌并 限制 围 ４ 跟管钻机管棚施工与常规钻机管棚施工区别
・１ ９ ・ ７
浅 谈 软 弱 围 岩 管 棚 施 工 技 术
单 慧 强
摘 要： 结合 具体 工程 实例 ， 分析 了跟管钻进 管棚施工与常规钻机 管棚ｄ＿ 的区别， 细介绍 了跟 管钻机 管棚施 工工艺 ， ｚ － 详 成 功解决 了常规钻机卡钻、 塌孔的难题 ， 提高 了施 工效率及施工质量 ， 对于软 弱围岩条件下管棚ｄ＿ ， ｒ 具有积极的推广 意义。 － 关键词 ： 隧道 ， 弱围岩 ， 软 管棚 支护 ， 跟管钻机
桅 杆 滑移 行 ：／ ￣ ｍｍ Ｅ
动 力 头最 大起 拔 力／ Ｎ ｋ
动 力 头最 大给 进 力／ Ｎ ｋ
５０ ０
４ ５
３ ０
液 压 系统 额 定 压 力／ ａ ＭＰ 电机 型 号 电机 功 率／ Ｗ ｋ
】 ８ Ｙ ｏ Ｌ４ ２ ｏ ． ３ ０
３ 施 工情 况
光华 隧道 出 口洞 口段处在极为松 散 的滑坡 碎石 土地层 ， 采用 常规钻进方法 容易造 成 钻孔坍 塌埋 钻 、 卡钻 等复 杂的孔 内事故 ，
为保证钻孔质量 ， 顺利成孔 ， 采用 了特 殊的 同步跟管施 工工 艺 ， 以
主机外形尺寸／ ｍｍ 钻机 重 ｔ－ｋ ／ｇ
３４ Ｏ×ｌｏ ０×１５ ｏ Ｏ ０ ｏ １７０ ０
３ 钻机特点 ： ） ａ 钻机钻进能力强 ， ． 适用范 围广 ； 孔速 度快 ， 钻 处理事 故能力 强， 钻进效率高 。ｂ 钻 机 动力头 输 出轴设 有伸缩 机 构 ， 以有效 ． 可
３５ ０ ｏ １８ ｏ ｏ
图 １ 衬砌 断 面 示 意 图
２ 管棚 设计 参数
１ 套管采用 ＋ ０ ｍ， ４ ５ｍ 的无缝 钢花 管作套管。 ） １８ｍ 厚 ． ｍ ２ 管棚设计孔 深 ３ ） ３ｍ。
３ 孑 间距 ３ ｍ， 角 １ ～ 。 ）Ｌ ５ｅ 夕 插 。 ２。
１ 施工原 理 区别 ： ） 常规钻 机 管 棚施 工 为先 用钻 机 钻进 成孔 隧道 开挖 轮廓 线外 的设定部位水 平铺设钢 管 ， 通过钢 管 向围岩 后 ， 并 再将钢管推进 形成 管棚 ； 跟管 钻机 管棚 施工 为钻头 推进 时 套 注浆 ， 对管棚周 围的 围岩 进行 加 固 ， 管棚 成为 隧道后 续开 挖 的 管直接跟进 ， 使 管棚一次成 型。 防护伞 （ ） 达到安全施工 的 目的。对 于一 些松散破碎 的软弱 围 棚 ，
施工质量无法保证 ， 本文介绍 的跟管钻 机施 工技术 对于 软弱 围岩
２ 钻头 区别 ： ） 常规钻 机钻头 直接用 常规 冲击钻 头 ， 管钻机 跟 ３ 套管 区别 ： ） 常规 钻机 套管 采用 普 通无 缝钢 管 ， 每节 ５ｍ ～ ６ｍ 长度 成孔 后推进 ； 管钻 机 套管 采用 Ｄ ４ 跟 Ｚ ０高频 淬 火 的无缝 钢管 ， 每节长度 １ ５ｍ随孔跟进 。 ．
临吉高速公路 ｓ ７标光华 隧道起讫里程 Ｚ １４＋ ３ Ｚ １５＋ ５ 跟 管钻 机 介绍 Ｋ ９ ６０一 Ｋ ９ Ｉ 钻机型号及配套设备 ： ）
双 帆 Ｙ 一０型锚 固工程钻 机 ， Ｇ８ 钻头采用 １０ｍ １ ｍ单偏心跟管
ｂ ５ｍ １ Ｌ 潜孔锤用 Ｊ０ Ｂ型 。跟 １０ １９ｍ （ ０ 断面形式见图 １ 。隧道洞身 通过的底 层主要为三叠系 中 钻头和 （ １ ｍ潜孑 锤单偏心扩底钻 头 ， ） 统板 岩 、 岩夹灰岩 ， 板 三叠 系下统 板岩 。隧道 出 口端 坡 顶覆 盖有 管套管采用 Ｄ ４ Ｚ ０高频 淬火 的无 缝钢管 ， 厚 ４ ５ｍ 反丝 套管 壁 ． ｍ，
第３ ７卷 第 １ ３期 ２０ １１ 年 ５ 月 文章编号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ） ３ ０ ７ —２ １ ０ －８ ５ ２ １ １ － １９ ０ １
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｈｎ’ Ｔ Ｅ ＥＣ ＵＲ
Ｖ０． ．１ １３７ Ｎｏ ３
Ｍａ ． ２ １ ｙ ０１
岩 ， 取常规的管 棚施 工工 艺 ， 孔 困难 ， 采 成 套管 推进 不 到位 ， 棚 选用单偏 心跟管钻头 。 管 管棚施工 比较 实用 。
１ 工 程概 况
８ ０ 全长 １２０ Ｉ， ３， ０ Ｉ是临吉高速公路重 点隧道之一 ， Ｔ 隧道 内轮廓设 计 按行车速度 目标值 ８ ｍ ｈ的双线 公路隧道 ， ０ｋ ／ 断面开挖方 量为 工程钻机 为全 液压 驱动动力头式钻机 。适用于水 电 Ｇ８
站、 铁路 、 公路边坡 大 吨位预应 力锚 固孔 、 水孔 、 排 隧道超 前 管棚 的施工 ， 以及 预防滑 坡 、 岩石坍 塌 等地质 灾 害治理 工程 。也适 用
于小型水井 的施工 、 高压旋喷引孔 的施工 。
丝扣长 ６ ｍ， 型采 用标 准地质套管螺纹 。 ０ｍ 牙 第四系全新统坡 积 细角砾 土 、 洪积粗 角砾 土及 碎石 土 ， 上更 新统 用接箍连接 ，
风积 砂质黄土 。洞 口围岩等级 为 Ｖ级软 岩 ， 若按 常规 方法 进 洞 ， 极 易发生塌方 ， 了保 证 正常顺 利进 洞 ， 为 拱部设 计一 环 大管 棚作
表 １ 主要技术参数
名 称 钻 孔 深 度／ ｍ 参数 ８ ０～ｌ０ ０
钻孔直径／ ｍｍ 钻杆直径／ ｍｍ 钻 孔 倾 角／（ ） 。 动 力 头 输 出转 速 （ 正反 ） ｒｍ ／ｐ
动 力 头输 出 最 大扭 矩 ／ ・ｍ Ｎ 动 力 头 行 程／ ｍｍ
＋２０～＋１０ ２ ３ ｌ４×１５ ０．，９ｘ１５ ０ １ ０ ４ ０ ８ ０—１０ ２ ５～ｌ０ ８
２ ３ ＭＰ ． ａ一３ １ ＭＰ 。 ． ａ
０ 引言
岩变形 的一种 预支护手段 。其主要 原理是在 隧道 开挖之前 ， 沿着
管棚 工法是隧道 开挖施 工 中用 以防止 掌子 面坍 塌并 限制 围 ４ 跟管钻机管棚施工与常规钻机管棚施工区别
・１ ９ ・ ７
浅 谈 软 弱 围 岩 管 棚 施 工 技 术
单 慧 强
摘 要： 结合 具体 工程 实例 ， 分析 了跟管钻进 管棚施工与常规钻机 管棚ｄ＿ 的区别， 细介绍 了跟 管钻机 管棚施 工工艺 ， ｚ － 详 成 功解决 了常规钻机卡钻、 塌孔的难题 ， 提高 了施 工效率及施工质量 ， 对于软 弱围岩条件下管棚ｄ＿ ， ｒ 具有积极的推广 意义。 － 关键词 ： 隧道 ， 弱围岩 ， 软 管棚 支护 ， 跟管钻机
桅 杆 滑移 行 ：／ ￣ ｍｍ Ｅ
动 力 头最 大起 拔 力／ Ｎ ｋ
动 力 头最 大给 进 力／ Ｎ ｋ
５０ ０
４ ５
３ ０
液 压 系统 额 定 压 力／ ａ ＭＰ 电机 型 号 电机 功 率／ Ｗ ｋ
】 ８ Ｙ ｏ Ｌ４ ２ ｏ ． ３ ０
３ 施 工情 况
光华 隧道 出 口洞 口段处在极为松 散 的滑坡 碎石 土地层 ， 采用 常规钻进方法 容易造 成 钻孔坍 塌埋 钻 、 卡钻 等复 杂的孔 内事故 ，
为保证钻孔质量 ， 顺利成孔 ， 采用 了特 殊的 同步跟管施 工工 艺 ， 以
主机外形尺寸／ ｍｍ 钻机 重 ｔ－ｋ ／ｇ
３４ Ｏ×ｌｏ ０×１５ ｏ Ｏ ０ ｏ １７０ ０
３ 钻机特点 ： ） ａ 钻机钻进能力强 ， ． 适用范 围广 ； 孔速 度快 ， 钻 处理事 故能力 强， 钻进效率高 。ｂ 钻 机 动力头 输 出轴设 有伸缩 机 构 ， 以有效 ． 可
３５ ０ ｏ １８ ｏ ｏ
图 １ 衬砌 断 面 示 意 图
２ 管棚 设计 参数
１ 套管采用 ＋ ０ ｍ， ４ ５ｍ 的无缝 钢花 管作套管。 ） １８ｍ 厚 ． ｍ ２ 管棚设计孔 深 ３ ） ３ｍ。
３ 孑 间距 ３ ｍ， 角 １ ～ 。 ）Ｌ ５ｅ 夕 插 。 ２。
１ 施工原 理 区别 ： ） 常规钻 机 管 棚施 工 为先 用钻 机 钻进 成孔 隧道 开挖 轮廓 线外 的设定部位水 平铺设钢 管 ， 通过钢 管 向围岩 后 ， 并 再将钢管推进 形成 管棚 ； 跟管 钻机 管棚 施工 为钻头 推进 时 套 注浆 ， 对管棚周 围的 围岩 进行 加 固 ， 管棚 成为 隧道后 续开 挖 的 管直接跟进 ， 使 管棚一次成 型。 防护伞 （ ） 达到安全施工 的 目的。对 于一 些松散破碎 的软弱 围 棚 ，
施工质量无法保证 ， 本文介绍 的跟管钻 机施 工技术 对于 软弱 围岩
２ 钻头 区别 ： ） 常规钻 机钻头 直接用 常规 冲击钻 头 ， 管钻机 跟 ３ 套管 区别 ： ） 常规 钻机 套管 采用 普 通无 缝钢 管 ， 每节 ５ｍ ～ ６ｍ 长度 成孔 后推进 ； 管钻 机 套管 采用 Ｄ ４ 跟 Ｚ ０高频 淬 火 的无缝 钢管 ， 每节长度 １ ５ｍ随孔跟进 。 ．
临吉高速公路 ｓ ７标光华 隧道起讫里程 Ｚ １４＋ ３ Ｚ １５＋ ５ 跟 管钻 机 介绍 Ｋ ９ ６０一 Ｋ ９ Ｉ 钻机型号及配套设备 ： ）
双 帆 Ｙ 一０型锚 固工程钻 机 ， Ｇ８ 钻头采用 １０ｍ １ ｍ单偏心跟管
ｂ ５ｍ １ Ｌ 潜孔锤用 Ｊ０ Ｂ型 。跟 １０ １９ｍ （ ０ 断面形式见图 １ 。隧道洞身 通过的底 层主要为三叠系 中 钻头和 （ １ ｍ潜孑 锤单偏心扩底钻 头 ， ） 统板 岩 、 岩夹灰岩 ， 板 三叠 系下统 板岩 。隧道 出 口端 坡 顶覆 盖有 管套管采用 Ｄ ４ Ｚ ０高频 淬火 的无 缝钢管 ， 厚 ４ ５ｍ 反丝 套管 壁 ． ｍ，
第３ ７卷 第 １ ３期 ２０ １１ 年 ５ 月 文章编号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ） ３ ０ ７ —２ １ ０ －８ ５ ２ １ １ － １９ ０ １
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｈｎ’ Ｔ Ｅ ＥＣ ＵＲ
Ｖ０． ．１ １３７ Ｎｏ ３
Ｍａ ． ２ １ ｙ ０１
岩 ， 取常规的管 棚施 工工 艺 ， 孔 困难 ， 采 成 套管 推进 不 到位 ， 棚 选用单偏 心跟管钻头 。 管 管棚施工 比较 实用 。
１ 工 程概 况
８ ０ 全长 １２０ Ｉ， ３， ０ Ｉ是临吉高速公路重 点隧道之一 ， Ｔ 隧道 内轮廓设 计 按行车速度 目标值 ８ ｍ ｈ的双线 公路隧道 ， ０ｋ ／ 断面开挖方 量为 工程钻机 为全 液压 驱动动力头式钻机 。适用于水 电 Ｇ８
站、 铁路 、 公路边坡 大 吨位预应 力锚 固孔 、 水孔 、 排 隧道超 前 管棚 的施工 ， 以及 预防滑 坡 、 岩石坍 塌 等地质 灾 害治理 工程 。也适 用
于小型水井 的施工 、 高压旋喷引孔 的施工 。
丝扣长 ６ ｍ， 型采 用标 准地质套管螺纹 。 ０ｍ 牙 第四系全新统坡 积 细角砾 土 、 洪积粗 角砾 土及 碎石 土 ， 上更 新统 用接箍连接 ，
风积 砂质黄土 。洞 口围岩等级 为 Ｖ级软 岩 ， 若按 常规 方法 进 洞 ， 极 易发生塌方 ， 了保 证 正常顺 利进 洞 ， 为 拱部设 计一 环 大管 棚作
表 １ 主要技术参数
名 称 钻 孔 深 度／ ｍ 参数 ８ ０～ｌ０ ０
钻孔直径／ ｍｍ 钻杆直径／ ｍｍ 钻 孔 倾 角／（ ） 。 动 力 头 输 出转 速 （ 正反 ） ｒｍ ／ｐ
动 力 头输 出 最 大扭 矩 ／ ・ｍ Ｎ 动 力 头 行 程／ ｍｍ
＋２０～＋１０ ２ ３ ｌ４×１５ ０．，９ｘ１５ ０ １ ０ ４ ０ ８ ０—１０ ２ ５～ｌ０ ８