长管棚的施工控制.pdf

第3 0 卷第2 期2 0 0 4 年6 月湖南交通科技H U N A NC O M M U N I C A T I o NS C I E N C EA N D T E C H N O L O G YV 0 1 3 0N O 2J u n 2 0 0 4文章编号：1 0 0 8 8 4 4 X(2 0 0 4)0 2 0 0 8 7 0 3长管棚的施工控制周文(湖南省高速公路建设有限公司，湖南长沙4 1 0 0 0 1)摘要：介绍了长管棚的施工工序、注意事项以及检测方法等。关键词：长管棚；超前支护；钻孔；压浆中图分类号：U 4 5 5文献标识码：B常张高速公路1 0 A 合同段关口垭隧道张家界端洞口段因地质条件复杂，围岩破碎，右线隧道出口端在施工过程中出现大面积塌方，左线隧道仰坡及成洞面出现开裂，滑坡和开裂导致隧道不能按原设计方案进行洞口及洞身的施工，为此业主组织有关专家对施工方案进行修改。根据工程埋深浅、覆盖薄、跨度大、土质松散、自稳能力差，结构受力复杂的特点，采用以支护范围大，效果好的长管棚技术为主，辅以小导管注浆，格栅喷网等综合的初期支护系统，见图1。曲长蕾翱纵断面布置示意”长f 棚立面布置布置图l 关口垭隧道长管棚工程示意图1长管棚的施工工艺1 1施作套拱1)套拱开挖：施工时除须按照设计要求施工外，考虑管棚施工安全、方便、节约材料，视场地等情况，宜预留一定的核心土。套拱尺寸2 0 0c mx6 0c r f l o2)预埋导向管：由于管棚钢管设置较密(环向间距5 0c m)，施工精度要求又高，因此为保证施工质量，在施作套拱时，须沿埋设件(钢拱)外轮廓预埋一定量的导向管。加强钻孔导向。3)施作套拱注意事项：浇注混凝土前，导向管两端宜用编织袋等物堵塞，以防混凝土进入；洞门边坡一般须做喷锚网支护，但应注意锚杆不可对准导向管，给钻孔带来困难；套拱施作完后，沿套拱与地层内外接触面处应喷浆，目的在于防止管棚注浆时，由于压力作用使浆液过早从接触面处压出，而影响注浆效果。1 2 搭设平台管棚施工属高空作业，人员多，机械重，顶管推力大，平台受力大。要求平台搭设一定要稳固，方能保证施工安全和工程质量。1 3 设备定位虽然导向管对钻孔施工精度起决定性作用，但是钻孔用钻具与导向管之间仍存在一定的环状间隙，钻杆轴线能否与导向管轴线保持一致，将直接影响钻孔的施工精度，导致钢管在一定深度内下沉侵限或交叉。因此，钻机开钻前，对钻机的位置，钻杆倾角及方位角都要认真校对，保证钻具轴线与导向管轴线一致。钻机经测量定位后，应用固定件牢固固定在钻机平台上，否则，由于钻机立轴转动而使钻机摇晃，移动，以至影响钻孔质量。1 4 钻孔钻孔是管棚施工的关键环节，能否保证钻孔的质量，如施工精度，孔壁的光滑性以及不坍塌，不掉收稿日期：2 0 0 4 0 4 1 0作者简介：周文(1 9 6 8 一)，男，工程师，主要从事高速公路的建设与管理。万方数据8 8湖南交通科技3 0 卷块等都直接关系到管棚的支护效果，因此，施钻前要认真研究可能影响钻孔质量的各种因素，提前采取有效措施保证钻孑L 质量。1 5 测斜管棚施工钻孔为水平钻孔，性质上与勘探钻孔有所不同。对钻孔方向(空间位置)的精度要求很高，终孔测量一旦发现孔斜或超出设计允许偏差，会造成严重的后果：妨碍邻近管子的钻设；形状参差不齐，支护效果不好；若管子下沉侵限，开挖时需切除，造成间隔增大，易坍塌。1 6 顶管施工隧道管棚顶管施工，由于机台高，不利重设备上下，因此，顶管时不必购进专用顶管设备，可利用水平钻孔设备进行顶进施工，速度快，且操作方便。1)管棚钢管加工：根据地质条件、注浆工艺需要，管棚钢管采用有孔钢花管和无孔钢管两种，并且两种钢管间隔交替设置，为方便注浆，钢花管孔眼采用梅花形分布。2)管棚钢管的编组：管棚钢管安设时，考虑管棚受力，整体结构等因素，要求在同一断面内的钢管接头数不应大于5 0，并且相邻钢管的接头至少要错开11 1 3。3)钢管顶进：钢管顶进前，应先检查钻孔孔道是否干净，可用岩芯管再一次扫孑L，清除孔道内的岩渣、碎块等。特别是冲击成孔，孔壁一般不光滑，扫孔后，可有利于顶管工作。安设钢管时，应认真检查钢管质量。丝扣加工不好或钢管有轻微弯曲等避免使用，对有些钢管丝扣加工表面上可以，但在顶管期间由于阻力大等原因，会出现滑丝或折断现象。因此，顶进前宜加焊。由于目前隧道管棚设计钻孑L 直径与钢管直径相近，间隙甚小，顶进时特别是在岩层段阻力相当大，反推力也一样大，因此，在钻机与套拱之间宜用“葫芦”拉紧。钻机加压不要过大过猛，发现顶进阻力大时，可边旋转边顶进，甚至借冲洗液辅助顶进。1 7 管棚注浆管棚注浆是管棚施工的关键环节之一，注浆效果的优劣同样影响着整个管棚的施工质量。因此，在设计给出浆液种类、预期注浆效果等条件下，为保证施工质量，在实际注浆施工前应进行现场原位注入试验，确定科学的注浆工法，最优注浆参数等来指导注浆工法，以保证注浆效果。1)管棚钢管孔口安装：注浆前，为防止浆液从导向管和钢管间隙内外流，要把此间隙密封。为保证注浆效果，孔口宜设排气孔。如果管棚下倾，在特制封头上设一排气孔加上排气阀即可；如果管棚上仰，则需在钢管内安设一根排气管至孔底，孔口装置一样。注浆时，把排气阀打开排气，等浆液从排气阀流出时，再把排气阀关掉。2)注浆顺序：采用钻一注一的方法。原则上先注钢花管孔，再注实管于孔，用以检查注浆扩散范围及效果等。3)管棚注浆：注浆浆液必须搅拌均匀，然后经滤网注入储浆桶，再由注浆泵经管路注入到钢花管中。注浆时，要控制好注浆压力和速度，在注浆泵及钢管孔口处要设专人操作，认真观察压力表和孔口有无异常现象。每注完一桶，就要把孔口注浆阀关闭，以防浆液倒流。浆液按要求注完后，应用M 3 0 砂浆进行充填。对无孑L 实管只注砂浆进行充填，要求充填要饱满密实。4)注浆结束标准：钢花管注浆一般按单孑L 注浆量达到设计注浆量作为注浆结束标准；当注浆压力达到设计终压不少于2 0m i n，进浆量仍达不到设计注浆量时，也可结束注浆。另外，当注浆压力达到终压的8 0 时，出现较大的跑浆，经间歇注浆后，也可结束注浆。5)注浆施工注意事项：注浆前认真检修机具，对管路系统如混合器、接头、阀门等，如有破损应予以更换；注浆所有材料无杂物，水泥无结块；在注双液浆时，为防止管路堵塞，先开水泥浆泵，后开水玻璃泵。结束注浆时，先关水玻璃泵，后关水泥浆泵；注浆作业要前后配合，统一指挥，才能保证注浆计划的实现，以期达到预期的目的和效果；注浆作业完毕后，所有的机具设备都应认真清洗干净；认真作好注浆记录，记录每孔注浆量、注浆压力、有无跑浆、窜浆情况等及时填写清楚。本工程采用单液单系统和双液双系统两种注浆工法进行了施工。首先试验了加固土体。经摸索，不管采用何种材料的浆液，都应采取从孑L 口一次注入。具体工艺如为：搅拌均匀的浆液通过注浆泵、输送管路、孔口控制阀进入钢管内，在孔口上部设一排气孔，以便浆液进入管内时，将管内空气排出管外，待浆液充满钢管时，把孔口上部的排气孔堵塞，进行终压注浆。单液单系统注浆工艺为搅拌机拌浆一储浆桶一注浆泵一孔口阀一排气孔。双液双系统注浆工艺流程图见图2。浆液的配比受凝胶时间的直接控制，控制原则 万方数据2 期周文：长管棚的施工控制8 9图2 双液双系统注浆工艺流程图一般是先稀后浓，逐渐变换调整，实践中应注意保证钻孔有足够的进浆量和不堵塞钻孔为前提。在施工中对水泥一水玻璃我们根据理论将双浆液的配比作了调整，其注浆参数水灰比为1：1；水泥浆与水玻璃浆体积比为1：0 5；水玻璃浆浓度为3 5 波美度；水玻璃模数为2 4；水泥标号为4 2 5 8；注浆压力初压为0 5 1 0M P a，终压为2 0 2 5M P a。在注浆过程中，还应随时检查经过混合器混合后的双浆液的凝结时间，若和要求的不一致，要及时检查，找出原因，予以排除。2注浆效果检测1)钻探取芯法：钻探取芯法是检测注浆效果最直接最有效的方法之一。在管棚钻孔顺序中要求，先钻单号孔，后钻双号孑L，其中心意图就是在单号孔钻完后，接着下钢花管和注浆，最后通过钻双号孔进行取芯来检查单号孔的注浆效果。由取出的岩芯可以直观地观察并判定浆液扩散半径以及通过对岩芯做室内一、三轴强度试验、剪切试验等，准确评价是否满足设计要求，从而判定注浆效果的好坏。2)根据开挖后实际情况进行判定：这种方法是在管棚施工完成后，通过隧道开挖，对周围裸露土(岩)体内的注浆情况进行直观的判定。此方法虽为推迟检测法，不能及时对已施工完成的管棚所存在的缺陷加以补救，但可以此来进一步调整完善下一循环的管棚施工，改进注浆参数。采用以上注浆工艺，注浆施工除个别边坡漏浆外，其余基本达到了预期加固目的和效果。参考文献：1 王星华粘土固化浆液在地下工程中 M 武汉：中国地质大学出版社，1 9 9 7 2 张景秀坝基防渗与灌浆技术 M j E 京：中国铁道出版社，1 9 9 8 万方数据长管棚的施工控制长管棚的施工控制作者：周文作者单位：湖南省高速公路建设有限公司,湖南,长沙,410001刊名：湖南交通科技英文刊名：HUNAN COMMUNICATION SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2004，30(2)被引用次数：1次 参考文献(2条)参考文献(2条)1.王星华 粘土固化浆液在地下工程中 19972.张景秀 坝基防渗与灌浆技术 1998 相似文献(10条)相似文献(10条)1.期刊论文 夏邦瑶.代金旭.罗家详.XIA Bang-yao.DAI Jin-xu.LUO Jia-xiang 隧道长管棚超前支护施工工艺及其对钻机性能要求探讨-探矿工程-岩土钻掘工程2007,34(12)结合65 m长管棚超前支护的施工实例,介绍了海王星-508型钻机在长管棚施工中采用的施工工艺,并探讨了长管棚施工对钻机的性能要求.2.期刊论文 王凯 软弱围岩隧道长管棚超前支护施工技术研究-西部探矿工程2005,17(3)介绍并探讨一种新型支护技术措施-长管棚(30m)超前支护注浆施工技术在京珠高速公路G标段某隧道开挖支护施工中的应用.经工程实践证明,该技术支护效果优良,技术措施的选择可以为类似工程提供一定参考.3.会议论文 萧岩.梁建宁 浅埋暗挖隧道超前支护长管棚的受力计算分析 1998 在浅埋暗挖工程中常有采用长管棚做超前支护的情况下。该文结合穿越铁路高填方路基双孔大断面排水隧道浅埋暗挖法施工的实测数据，讨论了长管棚的受力和变形，对长管棚的作用和地面沉陷估算方法进行了分析。4.期刊论文 季常煦.王凯.王信刚.蔡茂涛 长管棚超前支护技术在软弱围岩隧道施工中的应用研究-国外建材科技2006,27(4)结合某高速公路G标段过山隧道开挖支护工程实例,探讨了一种新型支护技术措施-长管棚(30 m)超前支护注浆施工技术在软弱围岩隧道开挖支护施工中应用.结果表明,该技术可以克服传统施工技术存在的缺点,支护效果优良,可以为今后类似工程施工提供参考.5.期刊论文 冯勇.FENG Yong 长管棚技术在艺坡岭隧道施工中的应用-山西建筑2009,35(10)结合海南东环铁路三标段艺坡岭隧道开挖支护工程实例,探讨了长管棚(40 m)超前支护注浆施工技术在软弱围岩隧道开挖支护施工中的应用,结果表明,该技术可以克服传统施工技术存在的缺点,支护效果优良.6.期刊论文 李琼 浅析停车线暗挖隧道超长管棚的施工技术应用-广西质量监督导报2008,(7)近几年我国城市地铁建设迅速发展,鉴于地铁大部分规划在老城区的基础上,旧有的城市道路规划与地铁线路规划布局不一定吻合,加之地铁一般埋深浅,且时常下穿既有建构筑物,使工程建设增加了危险系数.本文结合工程实例对超长管棚超前支护的施工技术进行探索.7.期刊论文 邓雄业.巫锡勇.朱宝龙.Deng Xiongye.Wu Xiyong.Zhu Baolong 砒霜坳隧道左洞浅埋地段施工技术-路基工程2009,(1)介绍了处于岩溶发育区的砒霜坳隧道左洞LK63+130+260地段.采用地表设置截排水沟及洞内长管棚超前支护的施工技术,取得了显著成效,保证了施工进度和安全.8.会议论文 李卫民 京珠高速公路粤境北段洋碰隧道施工 2002 京珠高速公路粤境北段洋碰隧道左线长2053m,右线长2110m.工程所处的地质条件十分恶劣,灰岩地段岩溶发育,砂岩地段风化严重、节理发育.整个隧道范围内有大小断层20多处,大多位于砂岩和灰岩交汇处,部分断层为富水断层带,内含全风化的断层角砾岩.施工过程中分别出现了突水突泥以及已完成的二衬和初期支护受承压水破坏等现象.隧道进口段为浅埋软弱围岩,长度180m,埋深为4.930 m,围岩为软塑至硬塑状.对这些问题分别采用了长管棚超前支护、小导管补强等超前措施以及CRD工法开挖、周壁注浆、长孔注浆加固坍塌体及周壁围岩等方法.对承压水的问题采用设泄水洞的方式进行减压并加强洞内的初期支护及二衬等方法予以解决.9.会议论文 宫全美.周顺华.王炳龙.陈力 软流塑地层浅埋暗挖地铁区间隧道的施工工法研究 2002 对穿越软流塑粉质粘土地层的某城市地铁区间隧道的两种超前支护方案进行了平面开挖效应分析,认为长管棚、水平旋喷无论采用哪一种支护方案形成承载拱后,再进行断面开挖均能有效控制地面沉降,且在施工质量保证的前提下,由于水平旋喷法的隧道间土体的加固范围较大,使得开挖引起的地面沉降、洞周塑性区均小于长管棚法.10.期刊论文 黄丽琴.Huang Liqin 大直径长管棚超前支护技术在北京地铁10号线花园东路站中的应用-铁道勘察2009,35(1)介绍了北京地铁10号线花园东路站中大直径长管棚超前支护技术的施工工艺和技术保障措施,实践表明:超前大管棚施工速度快,支护及时有力,能有效阻止和限制围岩变形,可很好地保护开挖面上方的重要管线.引证文献(1条)引证文献(1条)1.吴浩.徐海宁.丁文其 箱涵与管棚间合理建筑空隙取值研究期刊论文-施工技术 2007(7)本文链接：http:/