《水平长大管棚超前支护施工工法》Word文档格式.doc
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3.适用范围
3.1适用于软弱围岩地层浅埋暗挖的地下工程超前支护。
3.2适用于地下工程的不良地质灾害的处理，如富水断层、隧道坍方、高应力大变形围岩。
3.3适用于城市下穿既有公路的地下工程的超前支护。
4.工艺原理
长大管棚是一种隧道及地下工程的超前支护技术，即按隧道开挖轮廓线外侧向前分地层按一定间距打入钢管，并通过钢管的出浆孔对土层进行注浆加固，钢管与地层形成承载拱，起到超前支护的作用，以控制洞室变形。
5.施工工艺及操作要点
5.1施工工艺流程（见图5.1-1）
5.2施工操作要点
5.2.1.施工准备
疏排地表水，洞口仰坡稳定地层，增设环型截水沟一道，拦截地表水建立枝状排水系统，使地表水尽快顺畅地排出洞口不稳定范围，以防积水下渗。
5.2.2引排地下水
为引排洞口段地下水，在适当位置钻设２个20cm降水井，利用深井潜水泵和螺杆泵抽取地下水以疏干土体，降低洞口周围地下水位。
测量放线
导向护拱施工
钻机就位
引孔
清孔
顶进钢管
注浆
封口
钢管加工
注浆参数选定
监测
图5.1-1长大管棚施工工艺流程图
5.2.3导向护拱施工
为确保大管棚施工的精度，使钻头、钻杆钻进时始终保持同一钻进角度、方向。
在管棚钻进前，先在隧道洞口浇注管棚施工导向混凝土护拱。
导向护拱内安设导向管，导向管根据管棚进出口坐标，焊接定位固定于护拱内钢筋格栅钢架上，焊接前对每一根导向管位置进行坐标测量定位，施工时注意调整导向坐标时考虑由于钻机沉落或其它因素而产生的各种偏差，取调整误差10，导向管调整3.5cm，用于角度控制，防止由于各种因素造成管棚下垂而导致侵入隧道界限。
5.2.4φ108大管棚加工及连接
为了使浆液充分渗入地层，使得隧道拱部围岩形成加固壳，管棚采用花管，即在钢管上布置φ10mm的注浆孔，孔眼排列呈梅花形，间距为25cm×
25cm。
钢花管加工见图5.2.4-1
每一根管棚在安装最后一节时，在钢管上要预留1.5m长不钻注浆孔，以起到止浆作用。
钢管连接采用套管连接法（见图5.2.4-2）。
5.2.4-1钢花管加工图
图5.2.4-2钢管连接图
5.2.5钻孔
钻孔选用0～3600的地质钻机，采取隔一钻一方式。
钻孔前应调整钻机位置，使钻杆能平顺地置于导向管内，开孔时低速慢进，保持钻干顺直，钻进过程中一般采取中压慢进，中等转速及中量循环液，防止钻速过快使钻道偏斜。
在钻孔过程中及时检查钻孔方向的准确性，经常用测斜仪测量钢管钻进的偏斜度，同时要把钻芯取出来，做好岩性记录，用以对隧道开挖提供超前地质预报。
5.2.6顶进钢管
使用钻机自身的伸缩进行顶管，一旦出现顶进困难时，采用手动葫芦固定于护拱上铺助顶进，下管时3m及6m钢管交叉使用。
5.2.7注浆
（1）注浆参数的选定
注浆参数水泥：
水玻璃=1：
0.5（体积比）
水灰比1：
1
水玻璃35玻美度
注浆压力初压0.5～1MPa；
终压2～2.5MPa
缓凝剂根据试验确定掺量
（2）注浆施工
注浆前先用浆液把孔中水压出管外，待浆液流出并且浆液浓度与浆池中相同时，再密封孔口钢板，加压并要稳定压力在0.5～1Mpa之间，每根管棚要连续注浆，以设计注浆量和注浆终压作为注浆结果标准，设专人做好注浆记录。
注浆结束后用M10水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
5.2.8体会
（1）城市浅埋隧道洞室开挖时，围岩的应力场和位移将发生调整，使洞室发生收敛变形，并波及地表，引起地表的沉降，根据开挖理论分析计算及地下工程现场监测数据表明，开挖导致的瞬时位移在施加初期支护形成受力之前，洞室的收敛位移增长很快，约占总位移的60%以上，因此浅埋暗挖隧道超前大管棚支护是控制地表沉降关键措施，对防止隧道塌方十分有效。
（2）管棚在成孔过程中会产生一定程度的“超挖”，设计采用φ108管棚，孔直径将比钢管直径大15mm左右，此部分空间将由管棚注浆进行填充；
本工程管棚穿越土层为粉质粘土和混合土，在注浆之前存在塌孔的危险，会产生一定的地表沉降，根据国内大管棚施工经验和数据分析，从最不利角度考虑，管棚塌孔引起的沉降在9mm左右，实测最大沉降量为6.3mm（此部分沉降渐变累计形成），对路面行车安全没有影响。
5.3劳力组织（见表5.3-1）
表5.3-1劳动力组织
序号
作业班组
主要工作内容
人数
现场管理人员
现场组织、指挥和协调
2
技术人员
施工方案的编制和实施
3
测量员
现场测量控制及监控量测
4
试验员
各种原材的检测，注浆参数的选定，现场试件的制作及强度试验等
5
钢筋班
钢筋加工，顶进及焊接
10
6
钻孔班
负责引孔
12
7
注浆班
管棚注浆
8
6.材料与机具配备（见表6.1-1）
表6.1-1机械设备
机具名称
规格型号
单位
数量
钻机
TXU-200
台
注浆机
BW-250
电焊机
BX-400
水泥搅拌机
350型
手动葫芦
潜水泵
XQY-15
7.质量控制
1.导向管的定位误差应＜10mm，倾角＜10，每钻进4～6m校正一次方位，及时纠偏。
2.钻机工作平台要牢固，保证钻机处于稳定的工作状态。
3.清孔后及时下管，防止坍孔。
若遇孔内涌水涌泥，立即停钻，注浆封孔。
4.钢管接头应错开，同一截面接头数不超过50%.
5.为防止地表变形，应严格控制注浆压力和注浆量，及时调整注浆参数，同时进行地面变形监测。
6.为提高管棚钢度，钢管内下钢筋笼或套管，管内注水泥浆。
7.施工过程中认真记录钻进、钻渣、注浆情况，原始记录应作到全面、正确、及时。
8.安全措施
1、建立健全安全岗位责任制，从指挥部到作业班组，实行安全责任检查制，专人负责制，对违章者严加惩处。
2、未经岗前教育和安全教育者不得上岗工作，考试不合格者也不得上岗工作。
3、施工现场的工作人员要戴安全帽，非人作工员不得进入施工现场。
4、加强对围岩进行动态监控量测及地表道路沉降观测，实行信息化管理，科学地组织施工。
5、拆卸钻杆时，要有统一指挥、明确联络信号，扳钳卡钻方向应正确，防止管钳及扳手打伤人。
9.环保措施
1、网管内注浆时，操作人员应戴口罩、眼镜和胶手套。
2、施工过程中产生的废渣、废料，工后需认真清理，防止造成环境污染。
3、夜间施工，需有良好的照明条件，并降低噪音污染。
10.效益分析
城市浅埋暗挖隧道采用水平长大管棚超前支护，有效控制洞室变形和地表沉降，确保了城市道路干线的行车安全，综合效益显著，并形成一整套成熟的施工方法，对类似工程具有指导意义。
11.工程实例
青岛海底隧道接线工程超前支护为拱部φ108大管棚，长度为30m长，管棚间距0.4m，总计51根。
根据工程进度安排，每天同时投入3台钻机，每台钻机每天完成1根管棚施工。
连接线隧道开挖后，证明了水平超长大管棚超前预支护效果显著，地表最大沉降18mm，避免了隧道开挖后临空面失稳而导致塌方，施工安全得以保证，效果很好。
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