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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