CN111691894A - 一种洞口管棚施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种洞口管棚施工工艺，步骤如下：洞口边坡、仰坡开挖及防护完成，测量放样，套拱立模及浇筑砼，钻孔，管棚顶管及注浆，暗洞施工。本发明采用上述一种洞口管棚施工工艺，操作合理，支护效果好，安全系数高。

Description

一种洞口管棚施工工艺

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种洞口管棚施工工艺。

背景技术

构造剥蚀中山地貌的隧址区，进口地形陡峭，地形起伏较大，冲沟水系不发育，切割较深。这类隧址区稳定性较差，尤其是当出口段围岩为碎石时，在松散堆积层内进行隧道开挖，围岩稳定性较差，容易发生塌方冒顶。管棚的安装的合理性对后续隧道的施工有着重要意义，因此，合理的管棚施工方法尤为重要。目前，现有的管棚施工方法易导致支护效果低。

发明内容

本发明的目的是提供一种洞口管棚施工工艺，操作合理，支护效果好，安全系数高。

为实现上述目的，本发明提供了一种洞口管棚施工工艺，步骤如下：洞口边坡、仰坡开挖及防护完成，测量放样，套拱立模及浇筑砼，钻孔，管棚顶管及注浆，暗洞施工。

优选的，套拱施工包括套拱上断面施工、套拱下断面施工；

1)套拱上断面施工

洞口Ⅴ级围岩开挖预留设计变形量12cm，管棚施工前，首先施工长套拱，要求套拱在洞口衬砌外轮廓线以外施作，以确保明洞衬砌厚度且套拱紧贴掌子面，厚60cm，采用C25砼，套拱施工先施工上半断面即上半圆，管棚施工完后，待上台阶进洞5～10m后，再进行套拱下断面施工；套拱内安装工字钢拱架，纵向用钢筋连接，环距1.0米；且工字钢与孔口管用钢筋固定在工字钢钢拱上，作为管棚导向管，导向管仰角1-3度，环向间距40cm；

套拱底模板安装完成后，然后安装套拱内工字钢和导向管；

模板使用前先除锈并涂刷脱膜剂，要求钢模安装拼接平顺，模板接缝处粘贴双面胶，接缝严密，避免浇注砼时漏浆现象发生；套拱模板安装完成后，报质量部检查及监理检查，合格后，浇注套拱砼；

套拱砼要求用强制式拌合机进行拌合，砼输送车运输，砼浇注采用机械为主，人工配合，通过串筒下料，两侧分层对称浇注，插入式振捣棒振捣，每层厚度为25～35cm，砼按顺序进行振捣，避免漏振和过振，砼表面呈现浮浆、表面不再下沉即停止振捣；

2)套拱下断面施工

管棚施工完后，待上台阶进洞开挖约5～10m后，再进行套拱下断面施工，下断面开挖同样预留核心土，同时中部增加立柱支撑；套拱下断面施工采用单侧施工方法，开挖采取分段开挖，开挖后及时将套拱内拱架接地，使拱脚至于稳定基岩上，立模后立即施工套拱基础和下断面套拱；一侧施工完后再施工另一侧；

模板安装及砼浇注要求同套拱上断面。

优选的，洞口管棚施工时，测量人员准确放样，标出洞中心线及拱顶标高，开挖预留核心土作为管棚施工的工作平台，开挖进尺为2.5米，开挖结束后，人工两边对称开挖品字型工作平台，台阶宽度1.5米，高度2.0米，作为施工套拱和管棚施钻的平台；

管棚应按设计位置施工，应先打有孔钢花管，注浆后在打无孔钢花管，无孔管可作为检查管，检查注浆质量，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正；钢管接头采用丝扣连接，丝扣长30㎝，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用4 米钢管，编号为偶数的第一节管采用6米钢管，以后每节均采用6米长钢管。

优选的，注浆施工中水泥浆水灰比1：0.8～1；注浆压力初压0.5～1.0MPa；终压2.0MPa；注浆结束后，用水泥砂浆填塞管棚钢管，以增强管棚强度，注浆水泥的强度等级为42.5。

优选的，钻孔施工中随着孔深的增长，需要对回转扭距、冲击功及推力进行协调，尤其要严格控制推力，不能过大；

为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联结套应与钻杆材质相同，两端加工内螺扣，联结套的壁厚≥10mm；

为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。

优选的，管棚顶管施工时，使用双臂液压钻孔台车施作大管棚施工时，一个大臂用于钻引导孔，另一大臂用于顶进管棚；在顶管大臂的凿岩机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套，并在大臂上改换特制钢管扶直器；待引导孔钻好后，使用顶管大臂进行顶进作业；

采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺，即先钻大于管棚注浆的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力将安有工作管头的管棚沿引导孔顶进，逐节接长管棚，直至孔底；

管棚接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联结；事先加工好的管节联结套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联结；

(1)顶管作业：将钢管安放在大臂上后，凿岩机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8～2.0Mpa，推进压力控制在4～6Mpa；

(2)接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，开动凿岩机反转，使顶进联结套与钢管脱离，凿岩机退回原位，大臂落下，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部，人工持链钳进行钢管联结，使两节钢管在联结套处联成一体；凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管；

(3)管棚补强：为了加强管棚的刚度和强度，按设计将管棚钢管全部打好后，应先用钻头掏尽钢管内残碴，进行钢管补强；补强方法为通过向管内注砂浆。

因此，本发明采用上述一种洞口管棚施工工艺，操作合理，支护效果好，安全系数高。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明一种洞口管棚施工工艺实施例的流程图；

图2是本发明一种洞口管棚施工工艺实施例的布置图；

图3是本发明一种洞口管棚施工工艺中钻杆连接示意图；

图4是本发明一种洞口管棚施工工艺中管节连接套示意图；

图5是本发明一种洞口管棚施工工艺中管节连接套截面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

图1是本发明一种洞口管棚施工工艺实施例的流程图，如图1所示，一种洞口管棚施工工艺，步骤如下：洞口边坡、仰坡开挖及防护完成，测量放样，套拱立模及浇筑砼，钻孔，管棚顶管及注浆，暗洞施工。

一、套拱施工工艺

(1)套拱

套拱采用C25砼，厚度60cm，长度2m；套拱内预埋φ140×5导向钢管。

(2)套拱施工

1)套拱上断面施工

洞口Ⅴ级围岩开挖预留设计变形量10cm，考虑到岩体破碎稳定性差，预留变形量12cm。管棚施工前，首先施工2米长套拱，要求套拱在洞口衬砌外轮廓线以外施作，以确保明洞衬砌厚度且套拱紧贴掌子面，厚60cm，采用 C25砼，套拱施工先施工上半断面即上半圆，管棚施工完后，待上台阶进洞约5～10m后，再进行套拱下断面施工。套拱内安装18工字钢拱架，纵向用Φ22钢筋连接，环距1.0米。且工字钢与200cm长、140×5mm孔口管用Φ 16钢筋固定在工字钢钢拱上，作为管棚导向管，导向管仰角1-3度，环向间距40cm。

套拱底模板安装完成后，然后安装套拱内工字钢和导向管。要求在施工套拱时考虑沉降因素，作沉降预留12cm，以免套拱沉降而造成衬砌厚度不够现象发生。

模板使用前先除锈并涂刷脱膜剂，要求钢模安装拼接平顺，模板接缝处粘贴双面胶，接缝严密，避免浇注砼时漏浆现象发生。套拱模板安装完成后，报质量部检查及监理检查，合格后，浇注套拱砼。

套拱砼要求用强制式拌合机进行拌合，砼输送车运输，砼浇注采用机械为主，人工配合，通过串筒下料，两侧分层对称浇注，插入式振捣棒振捣，每层厚度为25～35cm，砼按顺序进行振捣，避免漏振和过振，砼表面呈现浮浆、表面不再下沉即停止振捣。

2)套拱下断面施工

管棚施工完后，待上台阶进洞开挖约5～10m后，再进行套拱下断面施工，下断面开挖同样预留核心土，同时中部增加立柱支撑。套拱下断面施工采用单侧施工方法，开挖采取分段开挖，开挖后及时将套拱内拱架接地，使拱脚至于稳定基岩上，立模后立即施工套拱基础和下断面套拱。一侧施工完后再施工另一侧。

模板安装及砼浇注要求同套拱上断面。

二、洞口管棚的施工工艺

(1)材料要求

钢管规格：热轧无缝钢管及钢花管，外径Φ108㎜，壁厚6㎜，长度一般为20m～40m，用每节长4～6米的热轧无缝钢管以丝扣连接而成。钢管及钢花管同一截面内接头数不大于管数的50％，相邻钢管的接头数至少错开1m。管距：环向间距40cm；钢花管上钻注浆孔：孔径14～16mm，孔间距 113mm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm。倾角：外插角1°～3°；钢管施工误差：径向不大于20cm，相邻钢管之间环向不大于5cm。

(2)洞口管棚施工方法

测量人员准确放样，标出洞中心线及拱顶标高，开挖预留核心土作为管棚施工的工作平台，开挖进尺为2.5米，开挖结束后，人工两边对称开挖(品字型)工作平台，台阶宽度1.5米，高度2.0米，作为施工套拱和管棚施钻的平台。管棚应按设计位置施工，应先打有孔钢花管，注浆后在打无孔钢花管，如图2所示，无孔管可作为检查管，检查注浆质量，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长30㎝，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用4米钢管，编号为偶数的第一节管采用6米钢管，以后每节均采用 6米长钢管。

钻孔机械：配备XY-28-300电动钻机，钻进并顶进长管棚；注浆机械： GZJB30型注浆泵2台；

三、注浆工艺

水泥浆水灰比1：0.8～1；注浆压力初压0.5～1.0MPa；终压2.0MPa；注浆结束后，用M30水泥砂浆填塞管棚钢管，以增强管棚强度，注浆水泥的强度等级为42.5。

四、钻孔工艺

液压台车的钻杆长度为4.3m、5.525m，钻深孔时必须接杆。因此，随着孔深的增长，需要对回转扭距、冲击功及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，不能过大。

为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联结套应与钻杆材质相同，两端加工内螺扣(配合钻杆首尾端外螺扣)，联结套的壁厚≥10mm。钻杆连接套见图3。

为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。

五、顶管工艺

使用H174双臂液压钻孔台车施作大管棚施工时，一个大臂用于钻引导孔，另一大臂用于顶进Φ108管棚。在顶管大臂的凿岩机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套，并在大臂上改换特制钢管扶直器。待引导孔钻好后，使用顶管大臂进行顶进作业。

采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺，即先钻大于管棚注浆的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力(顶进管棚时凿岩机不使用回转压力，不产生扭距)将安有工作管头的管棚沿引导孔顶进，逐节接长管棚，直至孔底。

管件制作：管棚采用Φ108有孔钢花管和Φ108无孔钢管，钢管节长为4～ 6m。管棚接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联结。事先加工好的管节联结套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联结。见管节联结套示意图5。接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一断面受力。

(1)顶管作业：将钢管安放在大臂上后，凿岩机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8～2.0Mpa，推进压力控制在4～6Mpa。

(2)接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，开动凿岩机反转，使顶进联结套与钢管脱离，凿岩机退回原位，大臂落下，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部(严格控制角度)，人工持链钳进行钢管联结，使两节钢管在联结套处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。

(3)管棚补强：为了加强管棚的刚度和强度，按设计将管棚钢管全部打好后，应先用钻头掏尽钢管内残碴，进行钢管补强。补强方法：向管内注 M20砂浆(水灰比1:1)。

因此，本发明采用上述一种洞口管棚施工工艺，操作合理，支护效果好，安全系数高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种洞口管棚施工工艺，其特征在于，步骤如下：洞口边坡、仰坡开挖及防护完成，测量放样，套拱立模及浇筑砼，钻孔，管棚顶管及注浆，暗洞施工。

2.根据权利要求1所述的一种洞口管棚施工工艺，其特征在于：套拱施工包括套拱上断面施工、套拱下断面施工；

1)套拱上断面施工

洞口Ⅴ级围岩开挖预留设计变形量12cm，管棚施工前，首先施工长套拱，要求套拱在洞口衬砌外轮廓线以外施作，以确保明洞衬砌厚度且套拱紧贴掌子面，厚60cm，采用C25砼，套拱施工先施工上半断面即上半圆，管棚施工完后，待上台阶进洞5～10m后，再进行套拱下断面施工；套拱内安装工字钢拱架，纵向用钢筋连接，环距1.0米；且工字钢与孔口管用钢筋固定在工字钢钢拱上，作为管棚导向管，导向管仰角1-3度，环向间距40cm；

套拱底模板安装完成后，然后安装套拱内工字钢和导向管；

模板使用前先除锈并涂刷脱膜剂，要求钢模安装拼接平顺，模板接缝处粘贴双面胶，接缝严密，避免浇注砼时漏浆现象发生；套拱模板安装完成后，报质量部检查及监理检查，合格后，浇注套拱砼；

套拱砼要求用强制式拌合机进行拌合，砼输送车运输，砼浇注采用机械为主，人工配合，通过串筒下料，两侧分层对称浇注，插入式振捣棒振捣，每层厚度为25～35cm，砼按顺序进行振捣，避免漏振和过振，砼表面呈现浮浆、表面不再下沉即停止振捣；

2)套拱下断面施工

管棚施工完后，待上台阶进洞开挖约5～10m后，再进行套拱下断面施工，下断面开挖同样预留核心土，同时中部增加立柱支撑；套拱下断面施工采用单侧施工方法，开挖采取分段开挖，开挖后及时将套拱内拱架接地，使拱脚至于稳定基岩上，立模后立即施工套拱基础和下断面套拱；一侧施工完后再施工另一侧；

模板安装及砼浇注要求同套拱上断面。

3.根据权利要求1所述的一种洞口管棚施工工艺，其特征在于：洞口管棚施工时，测量人员准确放样，标出洞中心线及拱顶标高，开挖预留核心土作为管棚施工的工作平台，开挖进尺为2.5米，开挖结束后，人工两边对称开挖品字型工作平台，台阶宽度1.5米，高度2.0米，作为施工套拱和管棚施钻的平台；

管棚应按设计位置施工，应先打有孔钢花管，注浆后在打无孔钢花管，无孔管可作为检查管，检查注浆质量，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔便顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正；钢管接头采用丝扣连接，丝扣长30㎝，为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用4米钢管，编号为偶数的第一节管采用6米钢管，以后每节均采用6米长钢管。

4.根据权利要求1所述的一种洞口管棚施工工艺，其特征在于：注浆施工中水泥浆水灰比1：0.8～1；注浆压力初压0.5～1.0MPa；终压2.0MPa；注浆结束后，用水泥砂浆填塞管棚钢管，以增强管棚强度，注浆水泥的强度等级为42.5。

5.根据权利要求1所述的一种洞口管棚施工工艺，其特征在于：钻孔施工中随着孔深的增长，需要对回转扭距、冲击功及推力进行协调，尤其要严格控制推力，不能过大；

为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联结套应与钻杆材质相同，两端加工内螺扣，联结套的壁厚≥10mm；

为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。

6.根据权利要求1所述的一种洞口管棚施工工艺，其特征在于：管棚顶管施工时，使用双臂液压钻孔台车施作大管棚施工时，一个大臂用于钻引导孔，另一大臂用于顶进管棚；在顶管大臂的凿岩机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套，并在大臂上改换特制钢管扶直器；待引导孔钻好后，使用顶管大臂进行顶进作业；

采用大孔引导和管棚钻进相结合的工艺，即先钻大于管棚注浆的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力将安有工作管头的管棚沿引导孔顶进，逐节接长管棚，直至孔底；

管棚接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联结；事先加工好的管节联结套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联结；

(1)顶管作业：将钢管安放在大臂上后，凿岩机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8～2.0Mpa，推进压力控制在4～6Mpa；

(2)接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，开动凿岩机反转，使顶进联结套与钢管脱离，凿岩机退回原位，大臂落下，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部，人工持链钳进行钢管联结，使两节钢管在联结套处联成一体；凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管；

(3)管棚补强：为了加强管棚的刚度和强度，按设计将管棚钢管全部打好后，应先用钻头掏尽钢管内残碴，进行钢管补强；补强方法为通过向管内注砂浆。

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