隧道浅埋岩堆体ø108大管棚超前支护施工工艺编制：邵美华审核：张子菁宝达二级公路一合同段项目经理部二00九年十二月五日目录1.编制依据 (1)2.工程概况 (2)2.1概述 (2)2.2大管棚变更情况 (3)2。

3大管棚超前支护方法 (4)3.施工工艺 (7)3.1测量放样 (7)3。

2钻孔 (9)3.3配管 (11)3。

4送管 (12)3。

5下钢筋笼 (13)3.6管口封闭 (13)3。

7注浆 (13)3。

8沉降观测 (18)3.9事故预防和处理 (18)3.10机具设备和劳力 (19)4.安全措施 (20)5。

结论 (21)6。

相关知识点 (21)7。

主要参考书目 (24)1。

前言南京市宝剑至达川二级公路一标段下南城隧道全长900m（K5+100～K6+000)，但其进口处于破碎土岩堆地段长达182m,且最浅埋深仅2m,同时围岩含水量大,工程力学性质差，开挖后易坍塌，成洞困难.为确保开挖稳定，进口段55 m,隧道拱部120°范围采用ø108×8mm超前大管棚注浆支护辅助施工，共设两环,每环钢管总长度30m。

我公司施工类似大直径的长大管棚，并且达到两环以上（包括两环），这是第一次。

其施工工艺和方法尚无成熟的经验可以借鉴,需要进行摸索和研究。

因此有必要对ø108大管棚超前支护的施工方法、适用机械、劳动组织等进行研究和总结，以便更好地加以推广和应用.将ø108大管棚超前支护的施工工艺，形成一整套操作性强、系统完整、详实准确、技术含量高、有推广价值的成果.对于提高工程的科技含量，增强技术创新能力，全面贯彻“科技是第一生产力”,推动公司的科技进步和“科技兴企”战略的实施，都具有重大的意义。

2。

工程概况2.1概述宝剑至达川二级公路一标段下南城隧道位于宝剑县城南郊下南城，隧道穿越下南城山，进口里程K5+100，出口里程K6+000，全长900m,路线设计纵坡—3%、—0.094％。

进口30。

632m及出口段192。

75m分别位于半径为120m 及200m的曲线上，其余地段位于直线上。

进口K5+100段55m,为Ⅱ类围岩，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.于隧道拱部120°范围采用超前大管棚注浆支护辅助施工（大管棚共布置两环)，边墙及仰拱采用超前小导管注浆支护辅助施工。

且设2榀/m拱、墙、仰拱格栅钢架加强支护。

隧道开挖最大尺寸为宽×高=13.24m×9。

86m.隧道衬砌内净空宽度为9+2×1。

0米。

限界净宽:10。

5m，限界净高：5.0m。

2。

2大管棚变更情况原设计管棚里程段为K2+438～K2+488（50m)，管棚长度60m，分两环布置.变更一:管棚里程段由K2+438~K2+488（50m）变更为K2+433～K2+488（55m），形成两个方案：①按两环布置，管棚长度为65m（里程段+一个接头+超前量=55+5+5=65m）;②按三环布置,管棚长度为70m（里程段+二个接头+超前量=55+5×2+5=70m）。

考虑到按①施工，每环管棚长度都超过了30m,很难达到规范和质量要求。

故采用②，每环长度分别定为24m、24m、22m.实际施工时,钻孔记录显示，第二环管棚已有2m伸入岩层，这样，第三环管棚已无必要，将其取消。

变更二:钢管接头原设计为管子两头车公螺纹，对接后，外套厚壁管箍,将丝扣上紧.考虑到加工螺纹,费用很高,故变更为两种接头方法：外套管和丝扣法。

其中，外套管法用于第一环大管棚，丝扣法用于第二环大管棚.2.3大管棚超前支护方法2。

3.1管棚构造管棚由钢管和钢格栅拱架组成。

管棚是利用钢格栅拱架，沿着开挖轮廓线，以较小的外插角,向开挖面前方打入钢管，形成对开挖面前方围岩的预支护.见下图2。

3。

2管棚的性能特点及适用条件管棚是利用钢管作为纵向支撑、钢格栅拱架作为横向环形支撑，构成纵、横向整体刚度较大，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。

管棚适用于特殊困难地段（如极破碎岩体、塌方体、岩堆地段、砂土质地层、强膨胀性地层、断层破碎带、浅埋大偏压等围岩）的隧道施工中采用.长管棚与短管棚相比，其一次超前量较大，可减少安装钢管次数,并减少与开挖作业之间的干扰,适用于大中型机械进行大断面开挖。

2。

3.3管棚支护结构要点⑴大管棚钻孔孔口位置沿隧道拱部开挖轮廓线外10cm 布置，环向中心间距40cm，外插角约,每环35根。

⑵钢管采用外径ø108、壁厚8mm的无缝钢管，每环钢管总长度为30m。

钢管分段安装。

第一段按奇、偶数分别编号，奇、偶数不同的管长相差2m（若奇数管长为4m，则偶数管长为6m）,其后各分段管长可取相等长度（6m）。

两段之间用丝扣连接，丝扣螺纹段长度不小于15cm。

钢管上钻注浆孔，孔径为ø10mm,孔间距50cm，呈梅花型布置。

钢管尾部2m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φ20mm螺纹钢筋和固定短环组成的钢筋笼，固定环采用外径ø42mm、壁厚8mm，长4cm的短管环，环向间距1m。

⑶纵向两组管棚间，应有不小于3。

0m的水平搭接长度。

钢拱架采用钢格栅钢架。

（4)在钢管内放置钢筋笼并灌注水泥浆单液浆或水泥-水玻璃双液浆，可增加钢管刚度。

(5)注浆浆夜采用水泥浆，水灰比为:W:C=0.5：1.当地下水较发肓或浆液扩散范围较大时，注浆浆液改为水泥—水玻璃双液浆.注浆压力采用0。

5～1Mpa。

2.3。

4大管棚施工工艺流程图3。

施工工艺3。

1测量放样①第一环大管棚（K2+432～K2+456）a.根据隧道进口布设的三角导线网,用坐标法测设管棚的起始中心里程(K2+433）,落点。

然后置镜中心点，测设中心线的垂线方向，在该方向上测设控制桩，每边各2个，以便随时恢复并检查方向的正确性.b.然后，在该方向上安设一钢格栅（其半径与大管棚半径相对应），以作定位用。

测设每根导管的中心线方向，并测设控制桩2个,同时在钢格栅上落点,于点位两端焊接Ф20的的短钢筋头（长20cm），以作导向用。

同时在钢格栅下边用Ⅰ18工字钢布设五道支撑加固，确保钢格栅稳固。

c．钻孔的方向和倾斜度控制方向控制：在每个导管中心线方向上，均钉设两个方向桩，以控制钻孔的方向。

倾斜度控制:孔外,通过测设大导管孔口及钻机中心的高程进行控制。

孔内,用精密水平陀螺仪控制倾斜度，分别在距孔口2m处、1/2孔深处、终孔处三处进行测量，不符合钻孔精度和要求的钻孔，必须封孔重钻。

②第二环大管棚（K2+452～K2+476）一般测设同第一环大管棚.不同之处如下：a．第二环大管棚增设工作室(K2+445~K2+453），长为8m（每节ø108×8mm大导管长6.0m,加钻机机身及主动钻杆必需的2。

0m)。

围岩开挖后，立即初喷混凝土,架设钢格栅支撑和打设锚杆，挂网并喷混凝土覆盖。

该工作室尺寸比设计轮廓线相应的增大，工作室纵断面示意图如下:b.由于第二环大管棚在洞内施做，工作空间狭小,且不能影响后续工序，所以不能象第一环管棚那样，将控制方向护桩钉设在地面上，而是在钻机机身中心上面的初期支护拱部设点，并用红油漆标记.同时，通过这些拱部点位的标高来反算钻机中心的高度，通过孔口及钻机中心两点的高程便于控制钻孔时的倾斜度（孔外).3。

2钻孔①检查开挖的断面中线及高程，确保开挖轮廓线符合设计要求。

在开挖工作面处安设受力拱架，并在其上正确标明管棚位置;②钢架安装垂直度允许误差为±20,中线及高程允许误差为±5cm。

在钢架上沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔,其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好。

钻孔顺序见下图：两台钻机钻孔顺序示意图说明:Ⅰ部和Ⅱ部同时开孔,同时结束；Ⅲ部和Ⅳ部同时开孔，同时结束。

方向前进如上图所示.原则为：任何时候都必须保证有两台钻机同时工作。

因为上导坑需人工开挖掘进，工效很低，是控制整个隧道工期的关键因素，所以必须千方百计地加快管棚施工进度，为人工开挖掘进，赢得一定的时间.③按照布好的孔位及钻孔的方向和倾斜度开始钻孔.孔口位置与设计位置的允许偏差为±5cm；孔底位置偏差小于孔深的10‰。

④刚开孔时，要低压、慢转，以便于控制方向，然后逐渐地提高钻速，保持正常压力。

如遇到大孤石时，则需高压、低速进行。

总之，要随着地质的不断变化,相应地调整钻进参数。

⑤钻进时，用清水护壁，中间定期将取芯管取出,取出岩芯.当快成孔时，用水将孔内的悬浮物或泥浆、石碴等清洗出来，做到孔壁圆、角度准、孔身直、深度够、岩粉清洗干净.⑥当出现严重卡钻、孔口不出水时停止钻孔,立即注浆。

⑦钻孔结束后，掏孔检查，在确认无塌孔和探头石时，才可安设钢管。

⑧钻头采用φ130的合金钻头，遇孤石时，则采用金刚石钻头.⑨大管棚施工完成后,成伞形辐射状。

详见下图:3.3配管为了使大管棚的整体受力效果更好，在接长管棚钢管时，钢管接头在隧道纵断面上错开2m。

下管时，由于φ108×8mm的大导管从4~6m不等，故必须将管子相互连接起来，才能达到设计长度。

管子连接采用两种方法：第一环管棚使用外套管法；第二环管棚使用丝扣法.①丝扣法:即在一根管子的两端，分别车出一个公螺纹，一个母螺纹，螺纹长度不小于15cm，螺纹深度不大于1/2壁厚（4mm）。

连接时，前一根管的母螺纹与后一根管的公螺纹套在一起，用力拧紧,以防止松动，引起质量事故。

②外套管法：即管子两端不车螺纹，只在两根管子的接头外边套一φ127×4mm的外套管，长40 cm，然后用电弧焊将缝隙焊满、焊牢。

优缺点:①法,省时、省力、方便，但加工费用较高.②法，费时、费力、不方便,但加工费用较低。

3.4送管：只要具备足够的场地或空间，就可充分利用大型机械送管，以提高效率,并减少工人的劳动强度.第一环大管棚，利用CAT320挖掘机挖斗向前送管.但第二环大管棚由于在洞内，场地狭窄，大型机械无法操作，只能用钻机送管。

成孔后，通过异型接头，用主动钻杆带动φ108×8mm的大导管，边旋转（克服磨擦阻力）边向前推进，直至将全部管子送到位。

两环大管棚纵断面布置如下图:这样,每一环大管棚都正好搭在两环衬砌头上，相当于过梁。

可以更好地起到预支护的作用。

3。

5下钢筋笼钢筋笼由4根φ20的螺纹钢筋组成，中间内衬一φ42×8的导管环，间距1m。

钢筋笼主要是为了增强大导管的整体刚度和强度。

3．6管口封闭3．6。

1在管子端部焊一带眼的钢板，然后将φ32×4mm(长50cm）的注浆管与该钢板相焊，就可以了。

3．6。

2注浆管构造注浆管须是三通构造：一通接φ108×8的大导管。