管棚施工工艺流程设计.docx
《管棚施工工艺流程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《管棚施工工艺流程设计.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![管棚施工工艺流程设计.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/1/67e404e1-8465-45eb-a6db-a9c1112f3803/67e404e1-8465-45eb-a6db-a9c1112f38031.gif)
管棚施工工艺流程设计
隧道管棚施工工艺流程设计
管棚超前支护刚度大,可承受土体的垂直和侧向压力,管棚超前预支护具有棚架、锚固、固结地层的三种功能,它将部分荷载有效地吸收和传递到已封闭的支护结构上。
在软弱松散不良地质地带,通过管棚注浆补充固结土体,增强隧道上方土体的稳定性,保证隧道进洞安全,满足围岩开挖稳定的要求。
1、管棚施工原理
管棚一般是在地质较差的情况下,按开挖轮廓线,采用在地层中打入数根钢管的方法形成支护体系。
一般要求钢管入土深度必须穿过该类围岩,并要有一定的超前长度。
如果地质条件极差且裂隙水较大,则采用在管内注入化学浆液的方法,使该段软弱地层形成一个整体,可以有效地稳定开挖面。
在隧道施工中,管棚支护主要适用于以下几种情况:
围岩破碎,裂隙较多,洞口开挖难以成形时;隧道处于浅埋段,开挖易使地表失稳时;隧道内遇到断层需要穿过时;隧道洞口位于滑坡体而线路又无法避开时。
超前管棚示意图
2、管棚基本设计参数
五尖大山隧道施工图设计(送审图)在进、出口两端均采用了长20m的长管棚。
长管棚采用φ108×5的无缝钢管,入土深度18.5m,由3m、5m两种长度管节由丝扣连接组成,丝扣搭接长度15cm。
长管棚环向间距33.3cm,在开挖轮廓线外25cm处,拱部140°范围布置。
外插角1°,与隧道中线方相一致。
施工采用地质钻水平钻孔,风钻配合顶入,注浆泵注浆。
隧道必须在管棚施工以后才能进洞开挖。
五尖大山隧道超前管棚施工示意图
3、管棚常规施工工艺和施工方法
对于节理发育但较完整、容易成孔的围岩地段一般采用常规先钻孔、后插入的安设方法,其施工工艺如上页图所示。
注浆施工工艺流程图
根据管棚常规施工的过程,可以分为以下几个步骤:
制作导向架(套拱)钻孔顶管封口注浆。
3.1导向架(套拱)
导向架的作用是保证钻孔方向的正确,使其孔向不发生偏斜,要求自身要有足够的强度和刚度,可用型钢或混凝土制作而成。
五尖大山隧
道设计采用钢筋混凝土套拱作为导向架,纵向长度1.5m,套拱置于明洞之上。
施工时首先在洞外明暗洞的交界处架立两榀20b工字钢,间距60cm,用钢筋焊接成一个整体。
在钢支撑上安装Φ150mm,长2~3m的导向钢管,与管棚位置方向一致,然后浇注150cm厚的C30钢筋混凝土包裹钢支撑和导向管。
套拱完成后,喷射C25砼15cm厚封闭周围仰坡面,作为注浆时的止浆墙。
套拱施工工艺流程详见下图。
套拱施工工艺流程图
3.2钻孔
钻孔时间应在套拱混凝土强度达到75%之后,方可进行。
钻孔型号根据钻孔深度来选择。
因钻孔深度为20m,一般钻机很难达到,宜采用超前水平地质钻机。
钻机就位时,搭设平台所用的各种杆件应连接牢固,
保证钻机稳定。
钻机顺序由高孔位向低孔位进行,并间隔错开。
若由高到低连续钻孔,则因孔距过小,会造成前一个成型孔在未顶管时已出现塌孔现象。
在钻到一定深度时,要用测斜仪检查孔的倾角是否正确,以便及时进行纠正,深度达到要求后,应边退钻边清孔。
在钻孔过程中,如果出现卡钻、塌孔现象,可能是隧道地质发生了变化,此时应及时退钻,然后采用往孔内压注浆液的方法,待浆液凝固后,再行开钻;如果出现掉钻头、钻杆断裂的现象,可用打捞器取出。
钻孔也可为超前地质预报提供一定的依据,因此每一个孔在开钻时,都必须有详细记录,包括开钻时间、结束时间及遇到的问题等。
3.3顶管
管棚钢管一般采用的是无缝钢管,每一节钢管应做成尖锥状,起导向和减小摩擦阻力的作用。
在钻孔成型后,顶管工作进行得越早越好,否则因拖延时间太长,则导致孔壁变形或孔内塌方,给顶管造成困难。
顶管由钻机顶进,钢管节段间用丝扣连接,顶进时,节长3m和5m管节交替使用以错开接头位置,这样可以保证后期开挖时管棚有足够整体强度。
管棚顶到位后,钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它堵塞严密,以防注浆冒出。
3.4注浆及封口
注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数,取得管棚最佳注浆参数。
浆液采用注浆机灌注。
管棚封堵塞设有进浆孔和排气孔,当排气孔流出浆液后,关闭排气孔,续灌注浆,达到设计注浆量或注浆压力时,方可停止注浆。
施工过程中,为了防止注浆过程中发生串浆,每钻完一个孔,随即就安设该孔的钢管并注浆,然后再进行下一孔的施工。
注浆结束后用C30水泥砂浆充实无缝钢管,以增强管棚强度。
注浆结束标准:
注浆压力逐步升高,达到设计终压(0.8Mpa)并继续注浆10min以上;进浆量,一般为20~30L/min。
4、管棚跟管钻进施工工艺和施工方法
当地质状况复杂,遇有卵石、漂石或破碎带不易成孔时,可采用顶驱动力头的跟管钻进工艺,首先将套管及钻杆同时钻入孔内,成孔后,取出内钻杆,放进管棚,最后取出外套管即可。
当围岩结构软硬不均时应采用潜孔锤配同心钻孔系统。
跟管钻进程序及跟管钻进图解说明如下图所示。
跟管钻进程序
跟管钻进程序图解说明
注:
第一孔套管跟进钻孔后,如了解孔壁很稳定,取出套管后亦不产生塌孔,那么可把钻杆与套管一同抽出,马上插放灌浆管,省却第2道工序。
常用的跟管钻进系统见各种跟管钻进系统示意图。
各种跟管钻进系统示意图
1、潜孔锤+偏心钻头扩底式跟管钻进;2、潜孔锤+潜孔锤钻头跟管钻进;
3、稳定器+三牙轮钻头跟管钻进;4、稳定器+刮刀钻头跟管钻进;
5、金刚石钻头+套管钻头跟管钻进;6、金刚石钻头+绳索取芯岩芯管跟管钻进
5、质量控制与检验
5.1管棚钻孔的允许偏差
5.1.1管棚方向与线路平行,方向角误差≤1°(不包括路线纵坡);
检验数量:
全部检查;
检验方法:
观察,钢尺、测量仪器检查。
5.1.2开孔定位误差≤4cm;孔口距允许偏差≤±50mm;
检验数量:
全部检查;
检验方法:
观察,钢尺检查。
5.1.3径向误差应≤20cm;
检验数量:
全部检查;
检验方法:
观察,钢尺检查。
5.1.4孔深误差≤±50mm;
检验数量:
全部检查;
检验方法:
观察,钢尺检查。
5.1.5隧道纵向同一断面内接头数≤50%,相邻钢管的接头至少错开1m;纵向两组管棚的搭接长度应符合设计要求并应大于3m。
检验数量:
全部检查;
检验方法:
观察,钢尺检查。
5.2管棚超前支护应满足的要求
5.2.1管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求;
检验数量:
全部检查;
检验方法:
观察,钢尺检查。
5.2.2管棚所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能(屈服强度、抗拉强度和伸长率)和工艺性能(冷弯)试验,其质量必须符合国家有关规定及设计要求;管棚应采用热轧无缝钢管制作,必要时钢管内安装钢筋笼;
检验数量:
以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管,每60t为一批,不足60t按一批计,每批抽检一次。
检验方法:
检查每批质量证明文件并进行相关性能试验。
5.2.3管棚用钢管直径宜为70~127mm,钢管中心间距宜为管径的2~3倍。
检验数量:
全部检查;
检验方法:
观察,钢尺检查。
5.3管棚注浆应符合的要求
5.3.1注浆浆液的配合比应符合设计要求;
检验数量:
全部检查。
检验方法:
进行配合比选定试验。
5.3.2注浆压力应符合设计要求,注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙;
检验数量:
全部检查。
检验方法:
查施工记录的注浆量和注浆压力,观察。
6、主要施工用机具设备
序号
设备名称
型号
数量
备注
1
超前水平地质钻机
MKD-5S
1台
2
电动空压机
L3.5-8/20
8台
3
注浆泵
Y2B/18KW
2台
备用一台
4
搅拌机
JDY750BH
2台
5
电子计量配料机
HPL1200
1台
6
砼输送泵
HBT60
1台
7
砂浆搅拌机
HT200B
1台
8
交流弧焊机
BX1-500A
5台
备用一台
9
钢筋切割机
GQ40
1台
10
插入式捣固器
ZX-50
2台
7、劳动力组织
序号
人员
人数
职责
1
技术人员
1
掌握技术标准、负责施工指导、监督施工质量、记录
2
工班长
1
组织和协调
3
测量人员
2
测量放样、检查验收、并对整个施工过程进行摄像
4
钻孔人员
5
凿孔施工
5
安装人员
6
准备材料、安装导管
6
浆液制备人员
5
准备材料、制备浆液、搅动浆液、清洗设备
7
注浆泵司机
2
注浆泵的操作、维修保养及鼓掌排除
8
清洗废浆工
1
清理废浆
9
注浆记录工
1
记录注浆压力、注浆量、流量、胶凝时间及其他的情况
10
安全员
1
负责施工安全
11
搬运工
4
搬运材料、机具
12
其他
8
电工、管棚加工、空压机司机等
合计
35
8、相关记录表
8.1钻孔记录表
钻孔记录表
工作面里程:
起止时间:
年月日时分~年月日时分
钻机种类及型号:
孔号
孔深
起止时间
下管深度
地层情况描述
备注
记录:
工地负责人:
年月日
填表说明:
1)地层有变化时,一个孔可分段记录,并有小计;
2)情况描述:
地层地质情况(节理、裂隙、破碎情况等等),有无地下水;
3)备注:
钻孔、下孔等情况时异常情况记录;
8.2注浆记录表
注浆记录表
工作面里程:
孔号:
孔深:
注浆泵型号:
起止时间:
年月日时分~年月日时分
时间
浆液种类
配合比
凝胶时间
(分秒)
压力(MPa)
流量
(L/min)
备注
总注浆量:
材料消耗:
记录:
工地负责人:
年月日
填表说明:
4)改性水玻璃(SS)时,配合比填PH值;
5)C-S、TGRM、HSC浆液填凝胶时间,其他不填;
6)注浆型式填“小导管、长管棚、全封闭、径向注浆、充填、回填等等”;
7)备注栏填漏浆、串浆情况。
8.3注浆效果统计表
注浆效果统计表
注浆里程(工作面里程):
K+~K+
注浆时间:
年月日时分~年月日时分
注浆型式:
孔号
孔深(m)
浆液种类
终压
(Pa)
注浆管(m)
注浆量
(m3)
备注
记录:
工地负责人:
年月日
填表说明:
8)1个孔注两种以上浆液,可占2格以上,并有注浆量小计;
9)备注栏填注浆情况,有无漏浆,串浆等;
10)统计表后应附注浆记录。
9、施工安全
1、管棚施工前应检查工作环境的安全状态,检查钻机作业平台是否稳定,洞口仰坡及以上是否有危险性落物,以免落物伤人。
2、钻机、注浆机使用前应进行调试,确定技术性能及安全状态良好后方可使用。
3、应指定专人、专业人员进行机械的保管与保养。
4、操作人员应熟悉机械的性能及操作方法,并具有在机械发生事故时采取紧急措施的能力。
5、操作人员应按机械设备的操作规程作业,不得超出规定的使用范围或超负荷运转。
6、操作人员不得擅自离开工作岗位,严禁疲劳作业,严禁机械带故障作业。
7、钻机等施工设备在施工现场停放时,应选择安全地点,并将带负荷的部件全部放松,并设有制动、防滑措施。