无工作室大管棚（精选七篇）
无工作室大管棚 篇1
小河沟隧道位于山西省太原市娄烦县, 该段为黄土梁、峁地貌, 山峰相连, 冲沟发育, 多呈“V”字形, 出露标高约1 266 m~1 170 m, 相对高差约96 m。地表多为种植土, 出露巨厚的第四系上更新统 (Qeol+al3) 风积冲积形成的砂质黄土;在地表下20 m~60 m为膨胀土, 膨胀潜势等级为弱, 在勘探深度内, 未发现地下水。隧道起止里程为DK73+754~DK75+557, 为全长1 803 m的双线隧道, 最大埋深约82 m。
2 工程地质及水文地质条件
1) 地形地貌。小河沟隧道所处地段主要为黄土梁、峁地貌, 山峰相连, 冲沟发育, 多呈“V”字形。地面高程1 164 m~1 269.6 m, 最大高差约160 m, 其中里程DK75+557~DK75+250为黄土梁地貌, DK75+250~DK75+000为一冲沟, 左岸为一老滑坡, DK75+000~DK74+150为黄土峁地貌, DK74+150~DK73+754为黄土斜坡, 整体坡度约45°, 右侧有一冲沟。2) 地层岩性。小河沟隧道隧址区主要地层有第四系上更新统 (Qeol+al3) 风积冲积形成的砂质黄土、粘质黄土、第三系 (N) 膨胀土。a.砂质黄土 (Qeol+al3) :黄褐色, 松散~密实, 稍湿, 成分以砂质黄土为主, 层厚大于50 m。b.膨胀土 (N) :棕红色, 硬塑, 结构致密, 呈菱形状, 土内分布有裂隙, 斜交剪切裂隙较发育, 由细腻的胶体颗粒组成, 局部夹钙质结核, 断口光滑, 膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石, 为一种高塑性粘土, 承载力为σ0=150 k Pa~200 k Pa, 该层位于地表下20 m~60 m, 层顶地形坡度平缓, 坡度小于12°, 无明显的自然陡坎, 膨胀潜势等级为弱, 隧道洞身开挖后根据膨胀土的自由膨胀率判定为强膨胀潜势。3) 水文地质条件。勘探范围内无地表及地下水, 勘察深度范围内无统一稳定水位, DK75+058~DK75+090段为人工开挖的深沟, 有上层滞水、裂隙水, 隧道洞身开挖后裂隙水发育, 土质含水量较大。
3 工程地质评价
膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性, 其工程特性极不稳定。一般来讲含水量较少的膨胀土, 膨胀土强度很高, 但遇水后强度降低速率较快, 稳定性较差, 从而导致结构发生破坏可能性较大。反之, 含水量较高的膨胀土, 由于大部分膨胀已经完成, 进一步膨胀将不会很大。但应注意的是, 在水位下降或暴露于地表时, 易发生失水收缩性, 其强度变化对结构也极为不利。小河沟隧道所经膨胀地层具有很高的膨胀潜势, 雨水下渗至膨胀土层, 膨胀土遇水产生垂直和水平两个方向的体积膨胀, 围岩变化速率急剧。
4 塌方情况及原因分析
小河沟隧道出口2011年7月31日由于暴雨, 雨水下渗至膨胀土使其遇水膨胀强度发生变化, 导致隧道初支发生变形, 出现拱顶下沉和水平收敛急剧变化, 导致DK75+193~DK75+262.7段山体发生滑移、坍陷, 隧道初支被破坏, 土体侵入、掩埋隧道。
5 大管棚施作方案比选
小河沟隧道滑塌发生后, 项目部组织专家论证会两次, 专家们实地踏勘, 并及时指出小河沟隧道塌方段进洞措施, 先对滑塌段进行超前大管棚支护加固, 稳定围岩。针对现场情况, 现有施作管棚技术有两种:一是普通施作管棚法及有工作室施作管棚, 二是由专业管棚机施作及无工作室施作大管棚, 由于对坍塌体了解情况不明, 如果采用有工作室施作管棚对施工及安全不利, 当务之急项目部决定采用金星9000专业管棚机施作及无工作室施作管棚, 及时对管棚进行注浆, 目的是对围岩起加固作用。
6 无工作室大管棚施作
1) 无工作室大管棚施作方案:为更好地固结塌方影响范围内松散土体, 在里程DK75+262~DK75+193段加设超前大管棚支护, 采用专业钻孔机金星9000钻孔, 该段初支预留变形量取70 cm, 依托1榀Ⅰ25a的钢架采取无工作室管棚施工。采用108超前大管棚, 长15 m, 环向间距40 cm, 外插角1°~3°, 31根并及时注浆。
2) 施工技术要点。a.施工工序与步骤。开挖一榀拱架间距→立带有钻孔的Ⅰ25工字钢→C25混凝土封闭钢架上→修筑钻孔机操作平台→钻孔→装管→安装止浆阀→施作止浆墙→管棚注浆。b.大管棚与预注浆。第一, 管棚参数。钻孔仰角1°~3°, 钻孔孔径135, 管棚间距30 cm, 管棚长度15 m, 采用108 (厚6 mm) 无缝钢管, 共计31根管棚, 钢管前端20 cm做成尖锥状, 尾部2 m设止浆段, 尾口设止浆塞、止浆阀。溢浆孔直径10 mm、间距15 cm, 梅花形布置。第二, 管棚注浆。注浆材料采用双液浆, 双液浆∶水泥浆 (W∶C) =0.8∶1~1.5∶1, 水玻璃浆35 Be', C∶S=1∶1~1∶0.7, 注浆终压0 MPa~7 MPa, 注浆原则:从下往上, 间隔跳孔注浆, 以加强钢管的刚度。
7 技术难点与关键
1) 钻孔时钻孔机就位, 由于围岩土体松散, 钻孔机本身角度不能自由调节, 只能靠加固土体, 牢固稳定的基础才能为钻孔机施作准确的角度提供有利条件, 加固基础是施作管棚的关键技术。2) 塌方体内围岩是膨胀土, 膨胀土含有丰富的蒙脱石与浆石, 且膨胀土长期在水的作用下, 失去粘性, 无强度, 基本呈流塑状态, 大管棚施钻困难, 成孔性差、容易卡钻、下管难度大。这些问题的解决直接关系到15 m管棚的安装成功率和注浆的效果, 也是管棚施作的难点所在。3) 塌方体松散度大, 且在塌方段存在二衬台车空腔段, 初支空腔段等。由于注浆区域广而连通性好, 因此必须对注浆顺序及注浆工艺进行详细计划, 以防止浆液向空腔地区扩散, 控制注浆量, 尽量以最小的注浆量获得最好的注浆效果。
8 主要技术措施
1) 钻头革新。专业钻孔机结合空压机采用孔径为135的冲击钻对膨胀土隧道施工, 由于对现场情况调查不清楚, 膨胀土在水的作用下, 失去粘性, 基本呈流塑状态, 又加塌方体坍碴情况比较复杂, 冲击钻在施作钻孔6 m的位置卡钻无进尺, 为保证135管棚的顺利施作, 有必要对钻头进行改革, 采用镶有合金的三翼钻头, 三翼钻头在流塑状态下施工很顺利, 很快达到10 m, 膨胀土中还有丰富的蒙脱石加浆石, 三翼钻头无力, 只能换冲击钻, 在冲击钻和三翼钻头结合使用情况下, 135钻孔勉强钻进14.5 m, 在此期间耗费时间整整48 h, 为了提高钻进速度与质量, 有必要再次对钻头革新, 采用螺旋钻施钻, 在螺旋钻的施钻下, 15 m成孔只需4 h, 克服了冲击钻与三翼钻头的难题, 钻孔最深可达20 m, 施工事实证明, 螺旋钻为膨胀土隧道管棚成孔创造了有利的条件。2) 机械配合钻机旋转顶管。装管过程中, 钢管前端20 cm做成尖锥状, 采用机械配合钻机顶推装管, 由于钢管与成孔之间摩擦造成许多坍碴、碎石, 使管壁的摩阻力加大, 钻进负荷扭矩变大, 致装管困难, 同时也容易产生管接头因推力过大而发生断管等严重事故, 一旦发生断管现象, 则整个管将被废弃。根据以往经验与现场试钻情况, 钢管在顶推到不能掘进的里程后, 在距钢管尾部1 m的地方钻孔, 孔径22。使22螺纹钢穿过此孔, 利用专业管棚机钻孔底座, 旋转顶管以达到理想的装管情况。3) 总体施工工序的调整。按设计, 应首先钻孔、装管、安装止浆阀、施作止浆墙、注浆的顺序, 由于土体松散, 管棚注浆量大, 注浆工作时间长, 管棚施工完成后不得急于开挖。为此, 对施工工序进行了调整, 即在管棚机钻孔半幅完成后, 及时装管, 并做止浆阀, 封闭导向钢架, 施作注浆, 管棚机可调转方向进行下半幅的钻孔掘进与装管, 但为确保已施作好的半幅管棚孔的注浆加固效果不干扰相邻钻孔效果, 在注浆时采用由下往上、间隔跳孔注浆原则, 钻孔从上往下跳孔钻孔, 间隔装管的原则。总体施工工序的调整为施工工期争取了时间, 同时也保证了周边注浆加固与钻孔的效果。
9 结语
1) 采用螺旋钻钻孔以后, 管棚施工仅用了不足6 d时间即完成15 m管棚的装管、注浆全过程, 整个管棚施工过程安全顺利, 为隧道施工节约了时间。这进一步验证了螺旋钻在膨胀土隧道无工作室管棚施工中起到很重要作用。2) 根据开挖中揭示的情况, 注浆固结体与管棚的共同棚架护拱作用是确保开挖顺利, 防止塌方继续发展, 在管棚施工中必须重视注浆对地层的改良作用。3) 无工作室大管棚的施工技术为处理坍塌的膨胀土隧道提供了安全与质量保证。
参考文献
大管棚施工技术介绍 篇2
南水北调中线工程 (京石段应急供水工程) 惠南庄—大宁段穿越京石高速公路, 其水工隧洞位于北京市房山区长阳镇, 在京石高速公路进京方向长阳入口匝道下穿越, 隧道长度为69 m, 隧洞顶部至高速公路路面土层的厚度为5.3 m。隧道结构设计形式为正圆形双联单洞, 开挖直径为6 m, 两洞轴线之间的净距为4.85 m 。本工程采用浅埋暗挖法施工, 初衬结构为C30 钢拱架-喷射混凝土, 衬砌内径为5.4 m。
该隧道穿越的地层结构比较简单, 主要为第四系全新统砂壤土和更新统马兰组砂壤土层结构, 具有透水性弱、自稳能力较差等特点。隧洞两侧沟槽底部均低于隧洞下拱开挖线2 m, 隧洞施工不存在降水问题。
2大管棚施工方法
2.1施工工艺
大管棚施工采用水平定向钻技术, 可实现一次全长钻进, 且可控制大管棚的施工偏差。大管棚采用热轧钢管制作, 单根长度为69 m, 外径为108 mm, 壁厚为6 mm, 施工环向间距为300 mm。为了确保大管棚的施工精度, 采用了有线导向控制系统, 并在楔板钻头后200 mm的部位安装了探棒, 可将孔内大管棚的方位角和倾角直接显示在系统屏幕上。当施工出现偏离时, 可通过楔板钻头顶进纠偏, 从而将偏差控制在0.5%以内。在施工中, 由西侧向东进行一次全长钻进。为了防止大管棚就位后注浆时浆液从另一端渗漏, 在隧洞轴线的另一端预留了1 m厚的土层, 待大管棚施工完成后再开挖。大管棚钻孔采用跳孔的方式钻进, 为了防止出现串浆现象, 应采用隔孔灌注的方式。大管棚首件施工完成后, 应开展验收工作, 确认首件合格后方可继续施工。
水平定向钻是非开挖管线施工的技术之一, 采用该技术能在钻进过程中准确测定钻头在地下的位置和方向, 还可根据实际钻进与理论钻进的对比结果, 利用楔型钻头调整钻头的钻进方向, 从而按设计要求完成各种管线的铺设。此外, 该技术在大管棚施工中也较为适用。
水平定向钻的钻头内装有传感器, 系统屏幕上可显示钻头的实时状态。如果钻头在施工过程中出现了偏移的情况, 则可利用纠偏系统及时纠正。此外, 在正常钻进中, 钻机可匀速旋转钻进, 钻杆的轨迹也处于平直状态。
2.2 施工流程
平整施工场地后, 安装并调试钻进设备, 埋设孔口管, 调整钻机的方位、倾角;钻具组装完成后入孔钻进, 开启冲洗液循环系统, 并在钻进过程中随时检测钻孔偏差, 钻至设计深度后注浆, 单根管棚施工完成。
2.2.1 钻进设备的安装
钻进设备与基础采用钢垫板连接, 并用胀栓固定, 钢垫板与基础的连接应牢固。钻机安装完成后, 工作人员应检查设备的安装质量, 比如, H形钢轨道的水平误差和底盘对角的距离差应控制在3 mm以内, 斜拉钢筋必须紧固, 交叉拉力基本相等, 所有螺母必须紧固。此外, 测量作业人员应测量钻机入孔的方位角和倾角, 以保证孔向的精确性。如果在调试过程中因遇到特殊情况而需要移动孔位, 则必须经过设计单位的同意。在组装钻具时, 钻头楔展板的旋转直径应≤115 mm, 楔形面与钻具 (钻杆) 的交角应≤20°, 水眼直径应为10~15 mm, 检查钻具前部的导向钻头, 确保其性能可靠, 并在探头盒后部加装灯光设备, 以备随时使用。
2.2.2 冲洗液流通系统的调试
冲洗液的具体配合比应根据施工现场的工艺试验结果确定。配制泥浆时, 工作人员必须严格按照配合比调配, 并搅拌均匀, 且严禁在使用过程中加入水等其他成分。在施工过程中, 施工人员应根据不同的地层情况调节泵压、泵量, 以免因冲洗液不足而引起通道堵塞, 或因冲洗液过多而导致泥沙外泄。
2.2.3 导向的钻进和加尺
钻进前, 施工人员应详细检查钻机的方位、倾角、孔口管以及冲洗液的流通情况, 待冲洗液流通正常后方可钻进;钻进时, 泵压应控制在0.6~1.0 MPa, 泵量应为10~30 L/min, 并保持中低压力下的匀速钻进状态。为了防止浆液流失, 应采用孔内保压措施, 始终保持回水量小于等于进水量。
随着钻机的钻进, 施工人员应随时观察探头角度的变化情况。当探头的角度偏差>0.3°时, 应及时纠偏。如果施工人员发现纠偏无效或角度偏差>0.6°时, 则应停止钻进, 并在执行技术人员制订的解决方案后恢复施工。当钻孔出现涌水现象时, 应保持设计压力, 以平衡孔内压力。
此外, 在施工前, 施工人员必须详细检查每根管, 管材应无弯曲, 丝扣四周的壁厚应均匀, 管材内的铁屑、锈皮等杂物必须清除干净。在钻进过程中, 应避免大管棚与硬物碰触, 以免损伤管扣, 每次加尺后, 必须先钻进后焊接大棚管丝扣的接缝, 并检查每条接缝的质量。在加尺、焊接的过程中, 不可将杂物遗留在管内。大管棚钻进就位后, 应采用预设的钢索取出探头盒, 检查合格方可使用。
2.2.4 大管棚注浆
大管棚就位后, 可对管内环状间隙和管外环状间隙灌注水泥浆液, 以提高大管棚的刚度和管棚间土体的强度。灌注的浆液一般采用水泥浆, 水灰比为0.5∶1, 注浆压力为0.3 MPa。在停止灌浆的过程中, 应在吸浆稳压5 min后结束注浆, 并在注浆完成后对管口进行封堵处理。
3 结束语
穆陵关隧道大管棚施工技术 篇3
国家高速公路网长春至深圳线青州至临沭段高速公路, 穆陵关隧道位于山东省沂水县境内, 为双线分离式隧道。隧道东线起讫里程为K75+620~K76+370, 全长750米, 西线起讫里程为K75+615~K76+390, 全长775米, 隧址位于构造剥蚀低山地貌区, 地表植被较发育, 齐长城穆陵关遗址位于山坡上, 隧道洞身地形中部高, 两出口地段地形低, 地形起伏较大, 局部呈陡崖状, 隧道最大埋深约32m。
根据新奥法原理开展隧道施工, 上、下行线临沭端洞口浅埋段最薄覆盖层分别是2.67m和4.05m, 强风化、弱风化花岗岩主要分布于洞口35m范围以内, 顶板是残坡积层, 风化裂隙, 发育具块状镶嵌结构, 局部为散体结构, 围岩容易坍塌, 稳定较差。用长30m的大管棚作为洞口段的超前支护。沿隧道衬砌外缘一定距离纵向打入一排钢管, 而且为了固结软弱围岩, 还要向钢管内注浆来填充钢管与孔壁之间的空隙, 从而提高钢管的强度。开挖后安装拱形钢架支撑, 构成棚状支护结构。
2 施工工艺
2.1 长管棚设计参数
(1) 管棚长度为30m;
(2) 钢管规格:热轧无缝钢管Φ108mm, 壁厚6mm, 节长3m、6m;管臂四周钻2排Φ12m m压浆孔, 梅花形。
(3) 管距:钢管环向之间保持40cm的距离;钢花管心和二次衬砌设计外廓线之间保持31.6cm的距离;
(4) 倾角:仰角1° (不包括路线纵坡) , 方向:与路线中线平行;
(5) 用长15cm的丝扣连接钢管接头。为使钢管接头错开, 钢管的编号是奇数, 则将第一节钢管的长度设置为3m, 偶数编号的第一节钢管长6m, 之后每节钢管的长度都为6m;
(6) 套拱孔口管为Φ133mm无缝钢管, 壁厚6mm, 节长2m;
(7) 管棚内安装Φ42×4mm钢管, 外侧焊接φ20钢筋4根。
2.2 施工机具选择
机具选择如表1所示。
2.3 施工工艺流程
2.4 操作流程
管棚施工工序主要是:喷锚防护明洞边坡和仰坡的开挖;施作套拱;制备钢花管, 搭建钻孔平台, 装设钻机;钻孔、清孔、验孔;装设管棚钢管;注浆。因为工序复杂, 为避免操作失误, 必须严格按照操作规范施工。
2.4.1 明洞边坡仰坡开挖支护
(1) 结束洞顶截水沟施工后再开始明洞段的开挖。
(2) 同时进行边坡防护和明洞开挖:明洞边坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土及时封闭坡面。
2.4.2 施作套拱
(1) 混凝土套拱是长管棚的导向墙, 要在明洞外廓线外施作, 套拱内埋设4榀I20b工字型钢拱架, 在其中布设51个Ф133孔口管, 孔口管通过Ф16钢筋固定在I20b工字上。
(2) 孔口管作为管棚的导向管, 要确保管棚的质量, 必须准确安装孔口管。利用坐标法通过全站仪在工字钢架上确定其平面位置;采用水准尺与坡度板相互配合以确定孔口管的倾角;通过前后差距法来确定孔口管的外插角。利用φ16钢筋在Ⅰ20b工字钢上焊接孔口管, 避免混凝土浇筑过程中发生位移, 确保孔口管位置准备。
2.4.3 搭钻孔平台安装钻机
(1) 钻机平台用开挖碎石碴整平然后垫枕木, 采用2台型号为KQG165的钻机对称着从孔位较高的一端向孔位低的一端对钻孔, 这样有利于确定钻机的方位, 尽量节省搭建平台、移动钻机的时间。
(2) 平台支撑必须着地, 且要牢固连接, 以免在钻进过程中钻机摆动、发生位移和不均匀下沉, 破坏钻孔质量。
(3) 钻机定位:钻机必须平行于已设好的孔口管的方向, 钻机位置一定要准确无误。通过全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方式, 对钻机钻杆的位置进行调整, 保证孔口管轴线和钻机钻杆轴线相吻合。
2.4.4 钻孔
(1) 采用直径为Φ125mm的钻头, 以便顺利进行钢管的安装工作。
(2) 优质岩石的钻孔可一次成孔;钻进过程中, 若出现卡钻和坍孔事故, 应该在二次注浆后再继续钻进施工。
(3) 钻孔施工初期, 钻机要低速低压的运行, 成孔1.0m后再按照地质情况逐步提高钻速和风压。
(4) 钻进时, 一般都通过测斜仪测定钻机的位置, 然后按照钻机钻进的具体情况对成孔质量做出判断, 如存在偏孔现象, 要及时采取纠偏措施。
(5) 钻进时, 合金钻头、扶正器和动力器必须按照同心圆运作。
(6) 及时记录钻进过程, 并描述和判断孔口岩屑的地质状况。记录的资料将成为洞身开挖的地质预测, 对洞身开挖施工起到指导作用。
2.4.5 清孔验孔
(1) 地质岩芯钻杆与钻头 (Φ125mm) 相配合来回扫孔, 将浮渣清理干净, 保证钻孔的直径和深度满足施工要求, 以免堵孔。
(2) 通过高压气清理孔底到孔口的钻渣。
(3) 通过测斜仪、全站仪等仪器对外插角、倾角和孔深进行测定。
2.4.6 装设管棚钢管
(1) 通过专用管床对钢花管丝扣进行加工, 在棚管附近钻出Φ12、梅花型的出浆孔;另外, 为顺利入孔, 应将管头焊成圆锥形。
(2) 结合大孔引导以及棚管机钻进的方法进行棚管顶进施工, 首先钻出比棚管直径较大的引导孔 (Φ125mm) , 再通过钻机的推力及冲击力使钢管低速顶进。
(3) 接长钢管要符合受力要求, 同一横断面内的接头数不超过50%, 前后错开安排相邻钢管的接头, 且错位距离应在1m以上。
2.4.7 注浆
(1) 完成有孔钢花管的安装后, 在管棚注浆前插入钢筋笼, 以增强管棚的刚度和强度, 然后开始对孔内注浆。
(2) 注浆参数:水泥浆水灰比1∶1。
(3) 通过KBY50/70液压注浆机, 在管棚钢管内注浆, 初压和终压分别为0.5MPa~1.0MPa和2MPa, 经过15min的持压后结束注浆。注浆量往往是钻孔圆柱体的1.5倍, 如果注浆量大于规定的数值, 无法满足压力要求, 则重新设定浆液浓度后继续注浆, 直到达到注浆要求, 当浆液填满钻钢管附近的孔隙和钻孔附近的岩体时停止注浆。
(4) 完成注浆后管内浆液要尽快清理掉, 然后用型号为M30的水泥砂浆填充, 以提高管棚的强度及其刚度。
2.5 劳动力组织
管棚施工的操作流程较为复杂, 且工种较多, 技术要求严格, 操作人员必须独立操作, 同时能及时解决管棚施工时的常见性问题。一般情况下, 钻孔及注浆施工的质量决定管棚施工的质量。本次管棚施工采用了一台钻机三班作业的施工模式, 安排了24名施工人员, 其中包括8名注浆工和12名钻工, 机长、技术工人、电焊工和电工各1人。
3 进度情况
3.1 本次管棚施工共用时20天, 钻孔51个。
3.2 钻机就位、加固:钢管3.5h/t。
3.3 钻进:钢管11h/t。
3.4 扫孔、顶管:钢管12h/t。
3.5 注浆:钢管6h/t。
4 质量控制
4.1 开始钻孔时, 首先对孔的平面位置、外插角、高程和倾角进行准确测定, 然后逐孔编号。
4.2 根据钻孔深度及钻杆强度确定钻孔仰角。正常情况下的钻孔仰角为1°~15°, 钻机的左右偏移量和最大下沉量一般是钢管长度的1%, 本次钻孔施工中不应该超过20cm~30cm。
4.3 必须精确测定钻孔的平面位置, 尽量避免管棚侵入隧道开挖线内, 防止相邻钢管之间发生碰撞及立交。
4.4 实时检测孔的斜度, 如存在误差要及时采取纠偏措施, 如果到终孔还是超限, 就必须封孔, 原位重钻。
4.5 准确把握开钻和钻进的速度、压力, 注意避免断杆问题的出现。
5 结语
5.1 实践表明, 将长大管棚作为该隧道洞口的软弱破碎围岩地段及浅埋地段的支护, 运用注浆加固地基, 预先起到超前支护的作用, 提高了施工的安全系数以及隧道的长期稳定性, 取得的经济效益较为显著。
5.2 在管棚支护下开挖, 有效避免了围岩坍塌、地表下沉等事故。
5.3 可将管棚钻孔作为一种地质预探预报的途径, 为进一步探明前方地质情况, 及时变更施工方法提供了依据。
5.4 管棚施工工艺的引用, 为浅埋、弱地质、大断面隧道开挖提供安全保证。
摘要：介绍30m长大管棚超前支护的施工技术, 并在隧道施工参数、钻孔机具选择、施工进度、质量控制四个方面作了具体介绍。
关键词：隧道,大管棚,超前支护,施工技术,质量控制
参考文献
[1]长深高速青州至临沭段两阶段施工图纸.山东交通规划设计院设计.
[2]《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) .人民交通出版社.2004年7月9日.
[3]《公路隧道施工技术规范》 (JTG F60-2009) .人民交通出版社.2009年8月25日.
[4]李德武.《隧道》.主编.中国铁道出版社.2004年4月.
浅谈公路隧道大管棚施工技术 篇4
关键词：隧道,大管棚超前支护,施工工艺,注浆
一、工程概况
承 (德) 朝 (阳) 高速公路第十五合同段保神庙隧道长度1 395 m/1 405 m (左洞/右洞) , 隧道为两车道分离式隧道, 两洞轴线相距35 m, 最浅埋深为2.8 m, Ⅳ、Ⅴ级围岩占50%, 是该项目重难点工程之一。隧道洞口处岩体埋深相当浅, 设计采用40 m大管棚对洞口段进行超前支护。
二、大管棚超前支护在洞口浅埋段的重要性
由于隧道洞口处覆盖岩体只有2 m左右, 由此可见施工进洞十分困难, 所以设计采用大管棚超前支护施工技术对洞口段进行注浆固结后再开挖进洞, 可以有效的保证洞口边仰坡稳定性, 而且使开挖轮廓线外圈形成一层混凝土立柱棚架, 从而很大程度上增加了进洞施工的安全性。
三、设计参数
(1) 钢管规格:热轧无缝钢管Φ108 mm, 壁厚5 mm, 节长6.0 m, 管长40 m。
(2) 管距:环向间距为0.4 m, 共布置35根;外插角:1°~2°。
(3) 管棚注浆采用M30水泥砂浆, 水灰比为1:1。
四、大管棚施工工艺
1. 施工工艺流程
施作套拱→钻孔→顶进钢管→清孔→注浆。
2. 施工前的准备工作
(1) 套拱施作
待洞口边仰坡加固稳定后, 施作套拱, 套拱开挖不得再随意切坡, 只有在管棚施作完毕后, 才能扩挖。在管棚施工中, 必须保持套拱的稳定, 不偏移, 不沉降, 必要时增加一些临时支撑, 以确保管棚施工安全和孔口管就位准确
(2) 钢管加工
按照材质要求钢管进场后, 按照设计要求制作。为确保接头质量, 管口加工成锥形, 并以长15 cm的丝扣连接, 同时起连接、导向的作用。为了有效防止浆液外流, 每根钢管尾部均要求焊接止浆板, 止浆板宜采用2 cm厚钢板制作, 中间钻有φ20螺纹眼, 以备注浆用。
3. 管棚施工
(1) 注意事项
1) 大管棚施工前编制详细的专项施工组织设计。
2) 钻孔前, 按设计图纸要求实地标出钻孔位置。
3) 严格控制钻孔角度。
4) 注浆过程应随时注意注浆压力的变化。
5) 施工时设专人统一指挥。
(2) 钻孔施工
钻机平台必须夯实, 搭设必须牢固, 使钻机安装稳定, 以防作业时钻机摆动、位移或下沉。机具采用KR50412-3管棚钻机, 钻机就位, 按照已标注的孔位布置, 钻机立轴方向准确控制, 施钻时可采用导向管进行导向等措施, 保证孔口孔向正确。钻孔要遵循由高孔位向底孔位、隔孔施钻的原则进行。
(3) 清孔
1) 利用岩芯钻杆配合钻头扫孔, 清除浮渣。
2) 用空压机向孔内送风清除浮渣。
(4) 顶进管棚钢管
钢管在专用的管床上加工好丝扣, 利用专用机械把钢管打入岩土层内, 以确保钢管不易滑出孔口。钢管插进完毕后, 取出套管。钢管口与孔口周壁用水泥密封。
接管时, 人工装上后一节钢管, 重新对正, 钻机缓慢低速前进对准前一节钢管端部 (严格控制角度) , 人工持链钳进行钢管联接, 使两节钢管在联接处联成一体, 凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。确保同一横断面内的接头数不大于50%。
管棚安装完毕后, 检查钢管与围岩紧密程度, 有松动处用锚固剂将空隙封闭。
4. 管棚注浆
(1) 施工程序及方法
1) 首先检查机械是否正常运转, 管路是否通畅。确认正常后先做压浆试验, 确定注浆参数无误, 正式压浆。
2) 注浆顺序由两端管棚钢管开始注浆, 自下而上, 跳孔进行注浆。
3) 水泥浆拌制均匀, 注浆采用间隔形式进行, 过程中要随时检查孔口、邻孔、其他坡面处有无串浆现象, 如有串浆, 立即停止注浆, 采用锚固剂、速凝水泥砂浆等进行封堵。
4) 注意调试好浆液的配合比, 控制注浆压力和注浆量。
5) 开挖检查浆液渗透及固结状况, 根据压力浆量曲线分析判断, 没达到设计要求时, 应进行补孔注浆, 同时注浆固结12 h后方可进行开挖施工。
五、结语
实践证明, 大管棚施工方法在保神庙隧道中的应用起到了至关重要的作用, 这充分说明大管棚超前支护对各种特殊地段围岩具有很好的适应性, 并起到良好的效果。
该洞口围岩采用大管棚施工技术后, 对围岩的加固达到了预期的目的。
(1) 加固围岩, 提高其支护能力。
(2) 有效的组成支护体系, 对防止围岩变形、下沉、坍塌有显著的效果。
(3) 隧道管棚施工工艺的应用, 对隧道施工技术、施工安全的完善具有积极意义。
参考文献
[1]JTGD70-2004, 公路隧道设计规范[S].
[2]TLEJGF-93-27, 岩溶隧道管棚支护工法[S].
[3]JTJ042-94, 公路隧道施工技术规范[S].
[4]韩文忠, 长管棚在临吉高速公路隧道浅埋段施工中的应用[J].
无工作室大管棚 篇5
关键词：大管棚,超前支护,效果评价
1、工程概况。
某设计为上下分离式4车道高速公路隧道, 左线全455 (明洞20) 米, 右线全长470 (25) 米, 按新奥法设计施工。隧道左、右洞进口属浅埋地段, 最薄覆盖层分别为2~20米, 3~18米, 地表冲沟发育, 左右洞暗洞洞口5米范围内为松散碎石土, 稳定性极差, 左洞浅埋地段50米, 右洞浅埋段70米, 岩性除进口段部分为松散碎石土外, 均为元古界强一弱风化片岩, 灰-灰黄色, 松散结构, 岩体破碎, 节、片理极发育, 围岩稳定性差。地下水为裂隙水, 接收大气降水, 沿裂隙渗入洞内, 施工中在雨季时洞内有明显滴水或线状流水。设计采用φ89mm大管棚对洞口段软弱围岩一次性超前支护, 沿隧道衬砌外缘一定距离打入一排纵向钢管, 向管内注浆以固结软弱围岩, 充填钢管与孔壁之间的空隙, 使管棚与围岩固结紧密, 以提高钢管的强度。开挖后架设拱形钢架支撑, 形成牢固的棚状支护结构。
2、施工工艺
2.1 施工顺序
2.1.1 明挖至暗洞里程桩号
2.1.2 按设计坡比开挖仰坡, 并完成边仰坡锚喷加固及洞顶的排水工作
2.1.3 按设计尺寸及位置埋设好导向管, 施工混凝土护拱, 打入管棚, 注浆。
2.2 管棚施工工艺流程 (见图1)
2.2.1完成明洞开挖及边仰坡的加固后, 在明暗洞交接处准确测量定出护拱3榀工字钢位置, 架立内外模板, 完成护拱混凝土的浇筑。在浇筑之前, 将导向管 (φ108mm) 按照外插5°的角度固定在工字钢上, 并做好密封工作, 防止混凝土进入导向管。
2.2.2 管棚参数
大管棚采用φ89mm热轧无缝钢管加工制成, 壁厚5mm, 节长4m、6m;管眼直径12mm, 间距15cm, 按梅花形交错布孔以加大浆液的渗透能力, 管头加工成锥形以便于送入。管棚布设在129°的隧道拱顶, 每根钢棚之间的横向间距为40cm, 钢管接头采用丝扣连接, 丝扣长15cm, 为确保接头质量, 连接好后, 用电焊将接头满焊。接头要求在隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%, 相邻钢管的接头至少需错开1m。为防止浆液倒流, 每根管棚尾部均焊有止浆板, 止浆板采用2cm厚钢板制作, 中间钻有φ20mm带有螺纹的孔, 以备注浆时用。钢管施工误差要求径向不大于20cm。钢花管示意图 (图2) 。
2.3 施作混凝土护拱
2.3.1混凝土护拱作为长管棚的导向墙, 护拱在明洞轮廓线以外, 紧贴掌子面施作, 护拱内埋设3榀工字钢支撑, 工字钢之间用钢筋连接成一个整体。
2.3.2孔口管作为管棚的导向管, 它安设的平面位置、倾角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置;用水准仪配合坡度板设定孔口管的倾角。孔口管牢固焊接在工字钢架上, 防止浇筑混凝土时产生位移。
2.3.3 架立混凝土内外模完后浇筑护拱。
2.4 搭钻孔平台安装钻机
2.4.1钻机平台可用方木和钢管脚用架搭设, 平台应一次搭好, 采用一台钻机由高孔位向低孔位对称进行, 可缩短移动钻机与搭设平台时间, 便于钻机定位。
2.4.2平台支撑在预留的核心土上, 连接要牢固、稳定。防止在施工时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
2.5.1 为便于安装钢管, 钻头采用φ100mm。2.4.3 钻机要求与已设定好的孔口管方向平行, 必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合, 反复调整, 确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
2.5.2 岩质较好的可以一次成孔, 钻进产生坍孔、卡钻现象时, 需补注浆后再钻进。
2.5.3为避免钻杆太长, 钻头因自重或遇到孤石钻进方向不易控制等现象, 开钻时上挑角度将其控制在外插角5°范围之内, 并随时用测斜仪量测角度和钻进方向;根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量, 并及时处理钻进过程中出现的事故。
2.5.4认真作好钻进过程的原始记录, 及时对孔口岩屑进行地质判断、描述, 作为开挖洞身的地质超前预报, 指导洞身开挖。
2.6 清孔验孔
2.6.1 用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔, 清除浮渣至孔底, 确保孔径、孔深符合要求, 防止堵孔。
2.6.2 用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
2.6.3 用全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。
2.7 安装管棚钢管
2.7.1棚管顶进采用先钻于棚管直径的引导孔, 然后用人工配合挖掘机慢慢顶进。
2.7.2接长钢管应满足受力要求, 相邻钢管的接头应前后错开, 同一断面内的接头娄不大于50%, 相邻钢管接头至少错开1米。
2.8 注浆
2.8.1 注浆前先检查管路和机械状况, 确认正常后做压浆实验, 确定合理的游资参数, 据以施工。
2.8.2注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象, 如发生串浆现象, 应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口, 也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵, 直到不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如突然升高, 可能发生堵管, 应停机检查。
2.8.3注浆参数
水泥浆水灰比0.8:1, 采用GHB2挤压式注浆机将浆液注入管棚钢管内, 初压0.5Mpa~1.0Mpa, 终压2.0MPa, 持压5min后停止注浆。浆液扩散半径不小于0.5m, 若注浆量超限, 未达到压力要求时, 应调整浆液浓度纠结注浆, 直到符合注浆质量标准, 确保钻孔周围岩体与钢管周围间隙均匀为浆液填充, 方可终止注浆, 并及时封堵注浆口。
2.8.4注浆过程派专人负责填写《注浆记录》, 记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据, 观察压力表值, 监控连通装置, 避免因压力猛增而发生异常情况。
2.8.5注浆效果评定
在进行相邻钢管钻孔时观察孔内涌水颜色及涌水量, 水颜色如较澄清或带水泥渣块, 涌水量小, 则注浆效果好, 如涌水为水泥浆颜色或涌水量较大时, 就补注或重注。
3、效果评价
该段暗洞采用上下导坑法进行开挖后, 为保证施工安全及检查大管棚的实施效果, 对V级软弱围岩的净空收敛进行量测, 在右洞洞口20米埋设了2条收敛基线, 监测数据分析如表1所示。从量测情况看, 埋设初期2条曲线收敛增长较慢, 下导坑开时收敛变形急剧增长, 然后趋于稳定, 均满足设计要求。充分说明了大管棚预注浆超前支护对防止围岩恶化, 控制隧道变形作用是显著的。
结语
无工作室大管棚 篇6
1 技术原理分析
隧道大管棚超前支护技术,即把钢管顺着隧道开挖的外轮廊打入地层,通过布置在钢管上的注浆孔,把浆液材料注入地层中,确保软弱的破碎带能被有效加固,提升地层的稳定性,将隧道棚架预支护体系构造出来,对管棚上部的荷载予以承担,保证开挖施工安全。该技术的主要作用为以下几点。
1.1 梁拱作用优异
将前端嵌入地层中,尾端支撑在已安装的钢架上,环绕隧道拱部洞身形成壳状构造,能够很好地控制围岩的垮塌与松动。
1.2 加固效果好
沿钢管将浆液材料注入到隧道围岩裂隙当中,能够很好地固结松散的岩体,改善围岩物理力学性质,提升围岩的承载能力。
2 施工准备工作
2.1 预备施工技术环节
会审施工图纸,是该项施工技术的重要准备环节。组织施工技术人员,对关键施工工序及图纸的设计意图进行熟悉和掌握,完成大管棚超前支护施工组织设计。然后在设计施工图纸的基础上开展施工测量工作,特别是认真地复测平面控制三角网基点桩、高程控制的水准点和隧道轴线桩等工作,并且完成洞顶沉降观测点的布置工作。
2.2 现场预备工作
依据隧道作业施工的具体要求,提前规划施工作业场地,同时,做好洞顶上方危石清除工作及洞顶截水沟排水系统工作。此外,还需按照工程具体需求,做好施工现场试验准备及材料准备工作。
3 具体施工分析
3.1 套拱施工
套拱指在洞口位置进行施工过程中,对管棚端部进行支撑的拱形结构,是确保后续施工能有效完成的重要所在,所以,此项施工环节必须高度重视,具体可以按照以下步骤完成施工作业。
3.1.1 开挖套拱基础
主要用机械作业方法完成套拱基础开挖施工,开挖完成后,试验检测基底承载力,一般应大于等于0.3MPa。若地基承载力不符合设计或规范要求,一般用换填法进行处理,提升地基的承载力。套拱基础一般用环形开挖法进行,确保以后更加容易地设置套拱内模。套拱基础开挖施工完成后,需要尽快预埋埋筋及施工套拱基础模板。验收合格之后,才可以进行基础混凝土浇筑施工。
3.1.2 安装施工模板与导向管
通常采用二至三榀工字钢钢架支撑底模,用钢筋纵向焊接连接钢架,保证有相应的整体性。在搭设加固完成钢架以后,将钢筋固定模板放在工字钢上,当作底模模板。在安装施工完成底模之后,依据设计施工图纸,对导向管的位置进行测量,安装导向管。导向管长度通常为lm左右的钢管,外插角控制在1°～3°,用钢筋将导向管焊接固定在钢架上。此外,密实封住导向管管口,防止浇筑混凝土时堵塞。绑扎完套拱钢筋后,通过外箍筋对外模模板进行加固。
3.1.3 浇筑套拱混凝土
套拱一般采用C20～C30混凝土,为了保证套拱强度及刚度都满足相关规定,通常采用早强混凝土,保证尽快地形成混凝土早期强度。混凝土的浇筑施工应该连续进行,间断时间不得超过混凝土的初凝时间。在浇筑作业施工中,应及时振捣,不得过振或漏振,直到表面平整、出现薄层水泥浆、没有明显的气泡上升、混凝土面下沉现象为止。模板拆除后,一般按从左到右的顺序对导向管进行编号,奇数孔位为钢花管,偶数孔位为钢管,并喷涂在套拱混凝土上。
3.2 施工钻孔
3.2.1 钻机就位
在套拱施工完成后,利用脚手架搭设钻孔平台或预留的核心土作为平台。施工钻孔时,需按不断变化的孔位对钻孔作业平台的高度及时进行调整。钻机设备就位后,通过挂线、钻杆导向及全站仪测量结合的方式,保证能够在正确的位置放置钻机,孔口管线和钻机钻杆轴线保持一致,并且,在钻机平台之上固定钻机。
3.2.2 钻孔施工
钻孔施工通常从两边拱脚起按从下到上的顺序进行,并且确保钻孔之间有着一定的间隔。先钻奇数孔,再钻偶数孔。一个孔的钻进完成以后,马上利用管棚钻机将一根钢花管顶进去,并及时进行注浆,浆液充分凝固后,再钻设偶数孔。
在钻孔的时候,一旦发生卡钻、塌孔等情况,应即刻暂停,进行技术分析并补注浆液,再完成钻进施工。此外,在钻进时,需要实时定位,这就会应用到测斜仪,对成孔的质量进行监测。并根据孔口排出岩屑情况对隧道的地质情况进行描述和判断,记录归档,为后续施工提供基础资料。
3.2.3 清孔施工
钻孔施工完成后,需要利用钻机多次扫孔,进而有利于将钻孔内的浮渣彻底清除掉,重点是确保孔深和孔径等同施工质量要求能相符合。通过高压风将钻渣从孔底往孔口吹扫,保证孔内清洁。
3.3 安装大管棚钢管
3.3.1 安装施工管棚钢管
通常将热轧无缝钢管作为管棚钢管,其中4m和6m分节长度是应用最多的两种,钢管分普通钢管和钢花管两种,为了有利于注浆灌注,花管式钢管上按一定间距,梅花形沿钢管圆周布置注浆孔,此外,为能够轻松地将钢管送入孔内,通常将钢管端头制作成锥形。用人工与管棚钻机相结合的方式进行安装。钢管接长采用丝扣连接,需要保证相邻的钢管接头前后避开2m以上,且同一截面内的接头数量不超过钢管总数的50%。
3.3.2 注浆作业
管棚超前支护的施工质量同注浆的效果有着非常密切的联系。故一定要将注浆施工作为关键控制环节。通常按照水泥:水按照重量比1:1的比例进行配制,注浆压力控制在0.5～2.0MPa范围内。在将注浆管路连接好之后,应首先通过注浆泵完成压水试验,认真地检查管路的密闭性、工作性,然后开展现场注浆作业施工。
为了合理地掌控注浆时间及注浆量,在施工时,需按设计文件及地质参数率先计算出注浆量,从而保证注浆效果。当注浆压力在注浆中不断提升后,与设计终压保持一致,然后持续完成15min以上的注浆,同时,在设计量的95%以上控制注浆量,进而注浆施工才算真正完成。最后采用水泥砂浆填充钢管,以增强管棚整体刚度。注浆结束后,及时清洗管路及设备内的胶凝浆液。
4 结束语
在改善和提升松软破碎岩层物理力学性质方面,大管棚超前支护施工技术发挥着重要的作用,并且,其作业施工速度非常迅速,很少会应用一些大型的设备机具,所以,较为广泛地应用在隧道工程超前支护中。在具体的施工当中,需要相关的技术人员严格按照施工技术标准及设计文件的有关规定,完成现场的监督与管控,确保各个工序都能够非常科学、合理地衔接起来,进而保证有效地提升施工质量、开挖的安全系数与支护的稳定度。通过本文上述内容的分析与论述,进而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的帮助作用,为隧道工程能够安全、保质的施工提供基本的技术支撑。
摘要：社会经济的发展与技术的进步,为我国各项工程事业的发展带来了极大的推动作用。并且,在一些工程施工时,因为自然环境的限制,很多时候需要修建隧道,其中地质物理参数、地下水、断层、复杂的地质条件都会对隧道的施工带来一定影响。在具体的施工当中,必须要采取一些安全有效的措施,才可以确保隧道工程施工安全、顺利贯通。对此,文章对当前一种常用的措施——隧道大管棚超前支护措施的施工技术及实施要点进行了探究,从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的借鉴作用。
关键词：隧道大管棚,超前支护,关键技术,实施要点
参考文献
[1]曹虎.大管棚超前支护在隧道下穿高速公路中的应用[J].山西科技,2011(12):569-570.
无工作室大管棚 篇7
1 工艺特点
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、横向整体刚度结构, 开挖前起到预支护的作用, 以保证施工过程中的安全。管棚刚度大, 能阻止和限制围岩变形, 并能提前承受早期围岩压力的一种超前支护形式。管棚采用潜孔钻机施作, 不仅速度快, 而且安全性好, 机械化程度高, 节省大量的人力。
2 适用范围
管棚适用于极破碎岩体、塌方体、岩堆地段、砂土质地层、强膨胀性地层、断层破碎带等围岩的隧道施工。
3 施工工艺
3.1 管棚布置
管棚沿隧道拱部开挖轮廓线外10 cm布置, 环向中心间距40 cm, 外插角约3°～5°, 在拱腰以上部位设置, 见图1。
3.2 管棚工艺流程
管棚工艺流程见图2。
3.3 操作要点
1) 定位套管:
首先在洞口段设1.5 m定向套管, 控制管棚角度及方向。套管内径大于管棚外径4 mm～5 mm。套管采用全站仪与精密水准仪放样、定位。
2) 钻孔:
管棚孔采用水平潜孔钻机, 由拱顶向两侧, 间隔跳孔顺序进行钻孔。钻孔顺序见图3。开孔时, 要低压、慢转, 便于控制方向, 然后逐渐提高钻速, 保持正常转速与压力。推进压力控制在4.0 MPa～6.0 MPa。随着地质的不断变化, 要相应调整钻进参数。钻进施工中, 用清水护壁, 每钻进1 m～2 m进行一次取芯。成孔后, 用水将孔内的悬浮物或泥浆、石碴等清洗干净。大管棚施工完成后, 呈伞形辐射状。
3) 管棚加工:
由于管棚长度大于单节钢管长度, 由几节组合而成, 管棚连接钢管分段采取错位搭接安装。同一截面搭接数量不大于50%, 错位长度不小于2 m。两节钢管之间采用丝扣法连接, 丝扣螺纹段长度不小于15 cm。丝扣深度控制在不大于1/2壁厚的范围。钢管上均匀布设注浆孔, 机械钻孔, 孔径为10 mm, 孔间距50 cm, 呈梅花形布置。钢管尾部2 m不钻孔, 作为止浆段。为提高钢管的刚度和强度, 钢管内增设由4根ϕ20 mm螺纹钢筋和固定短环组成的钢筋笼, 固定环采用外径42 mm、壁厚8 mm、长4 cm的短管环, 环向间距1 m。
4) 送管:
由钻机主动钻杆推动导管末端头, 将导管推进管孔内, 直至将全部管棚送到位。导管末端头安装旋转接头, 与导管、钻杆连接。
5) 管口封闭:
导管内安装一根注浆塑胶管, 塑胶管 (ϕ32 mm) 送至孔底, 管口安装止浆塞, 止浆塞留一ϕ20 mm排气孔。
导管塑胶管与注浆机注浆管由三通连接, 一通接注浆机注浆管, 一通接塑胶管, 一通为冲洗用 (冲洗口主要为防止水泥浆凝固, 造成堵管, 可以及时地将管道用水冲洗干净) 。
6) 注浆:
用M400注浆泵注浆, 采用孔底返浆工艺。
注浆浆液:采用水泥单液浆, 水灰比为:W∶C=0.5∶1, 每立方米水泥用量约1 100 kg。注浆压力控制在0.5 MPa～1 MPa (注意:当地下水较发育或浆液扩散范围较大时, 注浆浆液改为水泥—水玻璃双液浆。加快浆液凝结时间) 。浆液扩散半径范围为0.5 m～1.0 m。根据地质松散系数及裂隙率计算注浆量 (Q=πr2 Hηa, 其中, r为浆液扩散半径;H为管棚长度;η为岩体孔隙率, 根据地质孔隙试验结果确定;a为充填率系数, 一般取0.3) 。根据注浆量与注浆压力参数判定注浆效果, 确定注浆结束标准。当注浆量已达到规定注入量时即可结束注浆。
7) 注浆效果检查:可采用以下两种方法进行检查:
a.分析法:即分析注浆记录, 看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求;在注浆过程中, 漏浆、跑浆是否严重;以浆液注入量估算浆液扩散半径, 分析是否与设计相符。b.检查孔法:用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔, 取岩芯进行鉴定。
4 施工异常处理
1) 坍孔处理。若地层中含水量大, 或地质较差时, 经常发生坍孔现象, 采用以下两种方法进行处理:a.泥浆护壁法:对于地层中含水量不是特别大, 地质属于碎石土层时, 可采用泥浆护壁。b.套管护壁法:对于地层中含水量特别大, 地质属于碎石层或地下暗河的地段, 可采用套管护壁。
2) 串浆处理。在注浆时, 如发现注浆压力较小, 注浆量较大, 可能发生串浆现象。首先, 进行漏浆点寻找, 采取堵塞;其次, 采用间歇式注浆, 使浆液在裂隙中有相对停留时间, 以便凝胶;第三, 采用水泥—水玻璃双液浆, 加快浆液凝胶时间。
5 质量控制
1) 严格控制管棚的偏角与深度:偏角误差小于1°, 孔位偏差小于1 cm, 钻孔深度小于10 cm。2) 管棚注浆效果是本工法的重点, 通过注浆量及注浆压力确定浆液的填充率, 注浆量不小于设计要求的80%是控制注浆效果的关键。3) 通过浆液配比的选择确定浆液的凝结时间是注浆效果的另一关键。
6 安全措施
1) 制定详细的机械操作规程, 严格执行操作程序。
2) 编制详细的脚手架搭设方案, 要经过安全检算。
7 经济效益
同明挖法、地表注浆法、帷幕注浆法相比, 可以减少环境的污染, 同时降低施工成本。
8 工程实例
1) 彭 (水) 酉 (阳) 二级公路A标段下南城隧道进口洞55 m, 为Ⅴ级围岩, 隧道位于坡积碎石土层上, 含水量大, 埋深浅, 工程力学性质差, 围岩开挖后易坍塌, 成洞困难。采用超前大管棚注浆支护辅助施工, 隧道开挖过程中安全通过此段不良地段。
2) 重庆轻轨三号线一期工程新牌坊—郑家院子区间隧道, 暗洞洞口段地表为含水量较大的黏性土层, 埋深4 m～5 m。距重庆主干道新溉路回填土坡脚2 m～3 m, 如隧道发生塌坍现象, 将引起新溉路回填土滑坡, 中断交通。洞口段20 m采取超前大管棚注浆超前支护辅助施工。隧道开挖过程中, 经监控量测, 地表沉降均控制在允许范围内。
参考文献
[1]TB 10204-2002, 铁路隧道施工规范[S].