长管棚预注浆超前支护施工工法在隧道施工过程中的应

1、兰州至海口国家高速公路武都至罐子沟段WG10合同段（K56+603K61+180)长管棚预注浆超前支护施工工法在隧道进洞施工中的应用总结中交一公局第一工程有限公司武罐10标项目经理部2011年11月19日目 录一、 前 言1二、 工法应用12.1施工方案设计参数12.2具体施工工艺12.3质量保证措施72.4安全保证措施8三、 总 结8长管棚预注浆超前支护施工工法在隧道进洞施工中的应用总结一、前言一公司武罐十标麻崖子特长隧道位于西秦岭中山区，隧道共有主洞左洞、右洞及斜井3个洞口，洞口区段围岩均为强风化片岩，节理发育，稳定性差，设计级别为V级浅埋，其中左洞处于偏压地段，斜井在开挖洞顶边仰坡时，发

2、生山体滑坡现象。在隧道进洞时，三个洞口均采取了长管棚预注浆超前支护施工工法，确保了洞口段围岩的稳定，顺利完成了洞口段施工。二、工法应用2.1、施工方案设计参数（1）管棚钢管采用89热轧无缝钢管，壁厚5mm，管节长度46m，采用丝扣相接，接头错开，单根管长20m。管口段2.5m钢管不开孔，其余部分按照15cm间距交错设置注浆孔，孔径12mm。（2）管棚钢管共设置31根，环向间距40cm，倾角13°。（3）超前注浆材料采用水泥浆，水灰比1:1，注浆孔压力初压0.51.0Mpa，终压1.52.5Mpa。2.2具体施工工艺2.2.1总体施工工艺流程图如图1。图1 长管棚预注浆超前支护工艺流程

3、图施工准备钻孔及清孔顶 管注 浆隧道开挖浆液制作钢管加工2.2.2施工准备（1）在参照设计图纸的基础上，进一步调查地质情况，熟悉施工条件；（2）准备原材料，准备施工机具和器材；序号名称规格单位数量备注1注浆水泥浆m ³41.42注浆管棚89m620壁厚5mm表1 每个洞口超前管棚工程数量表序号名称型号单位数量备注1空压机20.0 m ³台32潜孔钻KQ150台13制浆机2TGZ-60/210台14电焊机500交流台3表2 主要施工机具览表（3）测量放样完成定向、布孔和套拱施工。在开挖轮廓线以外拱部120°范围内施作套拱，纵向设置2m，套拱厚60cm，采用C25混凝

4、土浇筑，内设3榀间距75cm的I18型钢拱架，在套拱顶部沿隧道开挖轮廓周边准确定位预埋31个108×4的导向钢管。图2 套拱施工方案立面图图3 导向管与钢拱架连接示意图图图4 套拱施工方案侧面图套拱施工过程中注意做到以下几点：布设导向管时，确保相邻孔位误差不超过5cm；并固定在钢拱架上（如图3所示）。采取挂线定向，距离10m，通过前后两点挂线确定管棚方向，在定向时要考虑路线纵坡对插角的影响。2.2.3钻孔施工（1）钻孔施工工艺流程如图5图5 钻孔施工工艺流程图钻机就位测量布孔钻孔及接长钻杆钻孔及清孔退出钻杆钻机大臂矫正钻机固定（2）钻孔施工工艺操作要点钻孔前洞口开挖形成工作平台。完成

5、测量布孔，在设计孔位点上标记。钻机就位将钻机就位处的土层夯实，确保在钻进过程中，钻机不发生倾斜或滑动。钻机的底座应用水平尺或水准仪将其调平。钻臂的仰角保证与设计仰角相同。为了让管棚顺利顶进，钻孔直径比管直径稍大，采用100mm钻头。 钻进施钻时，钻机大臂必须顶紧在套拱外缘上，以防止过大颤动，提高施钻精度。钻机开孔时钻速宜低，钻深20cm后转入正常钻速。第一节钻杆钻入岩层尾部剩余2030cm时停止钻进，用两把管钳人工卡紧钻杆（并注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前段安装好联接套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联接成一体。每次接长钻杆

6、，均按照上述方法进行联接。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，不符合要求的要更换以确保正常作业。钻进过程中采用测斜仪量测钻孔放向，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。在钻进过程中对石粉进行收集分析，根据钻进深度对石粉取样并做好记录，对地质情况进行判断、描述，指导开挖。清孔验孔用钻机进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。用高压风、水从孔底向孔口清理钻渣。2.2.4顶管钢管施工（1）顶管施工工艺流程如图6图6 顶管施工工艺流程图顶入第一节钢管第二节就位连接顶入钢管下料下一根钢管（2）顶管前，根据施工方案设计指标，对钢管进行下料，钻注浆孔，孔径12mm，间

7、距15cm，呈梅花状布置，尾部止浆段2.5m（如图7）。按照编号，奇数的第一节为3m，其他为每节6m。图7 89钢管加工图 （3）钻孔完成后，及时安装钢管，避免出现塌孔。顶入采用人工，借助挖掘机、手动液压千斤顶、凿岩机、液压钻的冲击力等机具辅助进行顶入施工。（4）连接采用焊接连接，先将两根钢管端头精确切割出对接槽，对接槽长度1015cm，完全咬合并保证两根管中心在同一直线上，然后进行焊接，焊缝不小于5mm（如图8）。钢管1钢管2图8 钢管咬合焊接示意图（5）接长钢管要满足受力要求，相邻钢管的接头前后错开。按照编号，奇数的第一节采用3m钢管，偶数第一节采用6m钢管，以后每节均采用6m长钢管，保证

8、隧道纵向同一截面内接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1.5m（如图9）。图9 钢管接头布置示意图（6）接管完毕后，外露钢管口采用钢板焊接封堵。钢板中间焊接注浆用的八分管，并安装止水阀门（如图10）。图10 封管示意图2.2.5注浆施工（1）注浆施工工艺流程图（如图11）图11 注浆施工工艺流程图注浆准备注浆持压卸管封堵拌制浆液安装注浆管（2）注浆施工工艺注意要点注浆材料：素水泥浆（42.5（R）普通硅酸盐水泥），水灰比1:1。注浆前，导向管与钢管端部应用较粘的素水泥浆封堵严密，待其凝结硬化后方可开始注浆。注浆时要徐徐加压，初压控制在0.51.0Mpa之间，终压控制在1.52.5Mpa之间

9、，达到压力后，表示已注满，注满后，浆液有时会从封口处均匀溢出，有时也会从周围的岩隙裂缝处溢出。注浆量完毕后，把注浆量与理论数值相比较，当注浆量小于理论数值时，说明管内未注满，此时应停止注浆查明原因后再进行压注（按照注浆量为钻孔圆柱体1.5倍来控制）。压注过程中，有时刚刚压注，就有浆液不断溢出，这时可用锚固剂或干水泥浆出浆口堵住，然后再进行注浆。有时注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆。注浆时先灌注“单”号浆孔，再灌注“双”号浆孔，做好记录，防止漏注。（3）检查验收及封孔在注浆过程中，现场要有专人留守检查，看注浆量、注浆压力是否达到要求。注浆完成后，采用砂浆及时封闭注浆孔，避免出现

10、空漏现象。2.3质量保证措施（1）挑选熟练工人进行作业，严格执行技术交底。（2）根据现场需要，施工中可适当增加套拱中锚固钢筋，确保套拱施工质量。预埋导向管要与套拱钢拱架焊接牢固，确保浇筑混凝土时位置不发生变化。套拱浇筑时要加强振捣，确保混凝土外光内实。套拱拱架安装垂直度误差应在±2°。（3）钻孔施工时，严格控制钻进方向，以保证外插角满足要求。钻孔中经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，钻杆晃动时，降低钻速，防止因扩孔导致改变仰角，钻孔结束后应对孔深进行量测。孔位偏差不得超过±50mm，孔深偏差不超过±50mm。钻头直径大于钢管直径并小于孔口管直径。钻孔方向

11、由高孔位向低孔位进行（由上而下）。要打一眼，装一管。（4）第一节钢管前端要加工成尖锥状，以利导向插入。接管时，两钢管断面应相吻合，并保证中心线在同一轴线上。钢管接头焊接，要保证质量，焊缝饱满，无漏洞。钢管插入长度不得短于设计长度的95%。钢管插入后，应外露孔口管0.1m。（5）出现卡钻、塌孔时，可注浆后再钻。水泥浆搅拌在拌和机内进行，配置水泥浆要在规定时间内完成，要拌制均匀，具有良好的流动性和粘稠度。严格保证持压时间。注浆应连续进行，中途不得间断，如被迫中止时，应用清水将孔内浆液冲净。卸管后应立即进行封堵，并在注浆过程中随时观察岩隙或其他外露部位有无溢浆现象，待浆液均匀流出时，再进行封堵。（6）施工前对各孔进行编号，认真做好注浆记录。制作浆液试件，为开挖时间提供依据。2.4安全保证措施（1）加强对作业人员安全教育，并经培训后才能上岗。进入现场施工必须正确佩带安全帽，高空作业必须系好安全带，并保证附着物的牢固、安全。（2）套拱施工时支架应坚固、稳定。（3）拆卸钻杆时，要统一指挥，扳钳卡钻方向正确，防止管钳及扳手打伤人。（4）注浆过程中，需观察注浆施工对周围岩层的扰动，发生险情时，立即暂停施工，组织人