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长大管棚在隧道浅埋段的施工技术
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内容提示：介绍福建省首例采用40m长大管棚超前支护的施工技术，并在参数确定、机具选择、进度情况、质量控制与成本分析5个方面作了具体介绍。
摘要：介绍福建省首例采用40m长大管棚超前支护的施工技术，并在参数确定、机具选择、进度情况、质量控制与成本分析5个方面作了具体介绍。（参考《建筑中文网》）
关键词：长大管棚；施工技术；参数确定；机具选择；质量控制；成本分析
1、工程概况
杨梅岭隧道设计为上下行分离式4车道高速公路隧道，隧道左线长1365m，右线长为1340m.全隧道按新奥法设计和施工，进口左洞和出口右洞洞口浅埋段最薄覆盖层分别为3.67m、4.05m，在洞口35m范围内为强风化、弱风化花岗岩，顶板为残坡积层，风化裂隙，发育具块状镶嵌结构，局部散体结构，围岩不稳定，易塌。福建省首次采用40m长大管棚对洞口段进行超前支护。沿隧道衬砌外缘一定距离打入一排纵向钢管，并且在插入钢管后，再往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施工工艺流程
2.2管棚参数
（1）钢管布设在圆心角为150°的隧道拱部；
（2）钢管环向间距为50cm；
（3）管心与衬砌设计外廓线间距为40cm；
（4）倾角：仰角1°（不包括路线纵坡）；
（5）钢管施工误差：径向不大于20cm；
（6）管棚长度为40m，热轧无缝钢管φ108mm，壁厚6mm，节长3m、6m；
（7）孔口管为天缝钢管φ127mm，壁厚6mm，节长2m.
2.3机具选择
管棚施工主要工序有开挖支护明洞边坡、仰坡；施作套拱；搭钻孔平台、安装钻机；钻孔；清孔、验孔；安装管棚钢管；注浆。工序技术要求高，工艺复杂，现分别叙述如下。
2.4.1明洞边坡仰坡开挖支护
（1）明洞段开挖应在洞顶截水沟施工完成后进行，应尽量避开雨季施工。
（2）边坡防护应与明洞开挖同步进行：及时施工明洞边坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土及时封闭坡面。
（3）对边坡渗水要及时排、引到坡面外，加强对坡面的防护。
2.4.2施作套拱
（1）混凝土套拱作为长管棚的导向墙，套拱在明洞外廓线以外施作，套拱内埋设4榀工字型钢支撑，钢支撑与管棚孔口管焊成整体。
（2）孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。
2.4.3搭钻孔平台安装钻机
（1）钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两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）平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
（3）钻机定位：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。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合。
2.4.4钻孔
（1）为了便于安装钢管，钻头直径采用φ115mm.
（2）岩质较好的可以一次成孔；钻进时产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。
（3）钻机开钻时，可低速低压，待成孔1.0m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
（4）钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并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。
（5）钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
（6）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预探预报，作为指导洞身开挖的依据。
2.4.5清孔验孔
（1）用地质岩芯钻杆配合钻头（φ115mm）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）用高压气从孔底向孔口清理钻渣。
（3）用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。
2.4.6安装管棚钢管
（1）钢管应在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻φ8出浆孔（靠掌子面45m的棚管不钻孔）；管头焊成圆锥形，便于入孔。
（2）棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔（φ115mm），然后可用10t以上卷扬机配合滑轮组反压顶进；也可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。
（3）接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m.
2.4.7注浆
（1）安装好有孔钢花管后即对孔内注浆，注浆后再施工无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。
（2）注浆参数：水泥浆与水玻璃体积的比例为1∶0.5；水泥浆水灰比1∶1；水玻璃浓度35波美度；水玻璃模数2.4.
（3）采用kby50/70液压注浆机将双液浆注入管棚钢管内，初压0.5mpa～1.0mpa，终压2mpa，持压15min后停止注浆。注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍，若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。
（4）注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。
2.5劳动力组织
管棚施工工序多，工种杂、技术性强、要求技术工人具有各方面独立操作能力，又能处理管棚施工中一般的故障，管棚施工的质量很大程度上取决于钻孔和注浆的质量。一台钻机三班作业劳力组织为：技术人员1人、机长1人、班长3人、修理工1人、电工1人、电焊工1人、钻工15人、合计23人。
3、进度情况
4、质量控制
（1）钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角。并对每个孔进行编号。
（2）钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1°～1.5°，钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右，并控制在20cm～30cm.
（3）严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。
（4）经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。
（5）掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。
（6）在遇到松散的堆积层和破碎地质时，在钻进中可以考虑增加套管护壁，确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进。
5、管棚费用评价
管棚费用主要包括管棚的套拱费用、管棚施工的人工费、管棚施工的机械台班费、管棚施工的材料费4大部分。现以福宁高速公路杨梅岭隧道进口左洞40m管棚（沿拱顶150°范围内布设33根长度各为40m注浆钢管，管棚的钢管总重量为21t）为例，分析管棚在现场施工中的实际费用。
5.1套拱费用
5.2人工费
5.3机械台班费
5.4材料费
6、结语
6.1对于隧道洞口的软弱破碎围岩地段、浅埋地段采用长大管棚施工工艺，提前发挥超前支护作用，增加了施工安全度，提高隧道的长期稳定性，具有显著的经济效益和社会效益。
6.2在管棚支护下开挖，可减少地表下沉和防止围岩坍塌。
6.3管棚钻孔可作为地质预探预报，地质资料可指导洞身开挖提供依据。
6.4管棚施工工艺的引用，对福建省隧道施工技术的探索迈开新的步伐。
参考文献
[1]公路工程预算定额北京：人民交通出版社，1998
[2]福建省高速公路施工技术规范福建省高速公路建设总指挥部，1999
[3]tlejgf—93—27岩溶隧道管棚支护工法北京：人民交通出版社，1993
来源: 《建筑中文网》.原文网址：http://www.pipcn.com/research/200808/1190.htm
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