CN115012955A - 一种连拱隧道进口大管棚施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连拱隧道进口大管棚施工方法，在管子端部焊一带眼的钢板，然后将注浆管与该钢板相焊；注浆，注浆采用水泥单液注浆，并采取分段注浆方式保证注浆能充分填充至围岩内，注浆压力初压为0.5～1Mpa，终压2.0Mpa并持压5～10min，注浆浆液达到设计80％以上时，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内；注浆结束后，先对钢管进行清孔，清孔完毕后立即用M30砂浆进行充填，增加钢管强度等等一系列的措施可以使每个孔的注浆压力和注浆量都能达到设计要求，并且最终提升支护的效果。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种连拱隧道进口大管棚施工方法。
背景技术
隧道洞口段埋深浅，顶板薄，上部地层主要为碎石土、黏土、强风化层，厚度不均，风化不均，同时隧洞主要穿越节理破碎带，岩体节理裂隙很发育，部分段极发育，岩体破碎一极破碎带，围岩自稳性差，雨季施工地表水不及时疏排，隧道开挖易发生淋雨状出水。受下渗水浸泡软化，V级围岩洞顶易发生掉块、坍塌、冒顶等现象；IV级围岩可能发生掉块。施工存在较大安全风险。
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
本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种连拱隧道进口大管棚施工方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种连拱隧道进口大管棚施工方法，包括如下步骤：
步骤一：钻孔，套拱中预埋的口管作为导向管使用钻孔设备进行钻孔；
步骤二：送管，先钻大于棚管直径的引导孔，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钻进，接长棚管，直至孔底；
步骤三：下钢筋笼；
步骤四：管口封闭，在管子端部焊一带眼的钢板，然后将注浆管与该钢板相焊；
步骤五，注浆，注浆采用水泥单液注浆，并采取分段注浆方式保证注浆能充分填充至围岩内，注浆压力初压为0.5～1Mpa，终压2.0Mpa并持压5～10mi n，注浆浆液达到设计80％以上时，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内；注浆结束后，先对钢管进行清孔，清孔完毕后立即用M30砂浆进行充填，增加钢管强度，并注意注浆管口埋入砂浆深度不得少于30cm。
作为本发明进一步的方案：在钻孔时坡面必须按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙，以确保坡面在进行压力注浆时不出现漏浆和坍塌，保障坡面围岩稳定。
作为本发明进一步的方案：钻机就位后，根据事先测量放样好的点位钻孔位置；其中，施钻时，顶紧掌子面，提高施钻精度；钻机开孔时钻速宜低，钻深至20cm以后转入正常钻速；其中，钻进过程中不断调整钻机钻进方向；第一节钻杆钻入岩层尾部剩20～30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆；钻机沿导轨退回原位，人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体。
作为本发明进一步的方案：钻孔前先检查钻机机械状况是否正常；灌注浆液采用水泥浆液，如地下水较丰富，采用水泥水玻璃双液浆；其中，当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如不能成孔时，可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻。
作为本发明进一步的方案：管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接；接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力。
作为本发明进一步的方案：管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接；接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力，采取奇数孔第一节长6m，偶数孔第一节节长3m，以后每节均为6m以此方法将相临近管接头错开。
作为本发明进一步的方案：顶管施工完毕后对每根管进行清孔处理，防止杂物堵塞在管内造成后续管棚下钢筋笼及注浆工作无法开展。
本发明的有益效果：
通过对步骤四和步骤五的设计，在管子端部焊一带眼的钢板，然后将注浆管与该钢板相焊；注浆，注浆采用水泥单液注浆，并采取分段注浆方式保证注浆能充分填充至围岩内，注浆压力初压为0.5～1Mpa，终压2.0Mpa并持压5～10mi n，注浆浆液达到设计80％以上时，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内；注浆结束后，先对钢管进行清孔，清孔完毕后立即用M30砂浆进行充填，增加钢管强度等等一系列的措施可以使每个孔的注浆压力和注浆量都能达到设计要求，并且最终提升支护的效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是管棚施工的布置结构图；
图2是管棚施工的布置的侧面结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2所示，本发明为一种连拱隧道进口大管棚施工方法，管棚超前预支护采用外径Φ108mm，壁厚6mm的热轧无缝尖管，按每段4～6m分段拼装达到设计长度，钢管前端呈尖锥状，尾部焊接Φ10加劲箍，管壁四周钻4排Φ16压浆孔，施工时钢管沿隧道开挖轮廓线周边以1°～3°外插打入围岩，插入钢筋笼，再灌注浆液，其环向布置间距为40cm。
管棚施工工法：
管棚采用外径Φ108mm，壁厚6mm的热轧无缝钢管，钢管前端设长为15cm锥头，尾部焊接φ10加强箍，管壁四周钻4排Φ16mm注浆孔。
管棚的环向布置间距为40cm，共布置37根。管棚施工时严格按《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)执行。
钻孔：套拱中预埋的Φ133孔口管作为导向管进行钻孔。坡面必须按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙，以确保坡面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌，保障坡面围岩稳定。
其中，钻孔角度按照1°～3°外插角钻进(不包括路线纵坡)。
钻孔应符合下面表中参数：
套拱钻孔参数表
| 项目 | 规定值或允许偏差 | 检查方法和频率 |
| 长度 | 不小于设计 | 尺量 |
| 孔位(mm) | ±50 | 尺量 |
| 钻孔深度 | ±50 | 尺量 |
| 孔径 | 符合设计要求 | 尺量 |
钻孔前先检查钻机机械状况是否正常；灌注浆液采用水泥浆液，如地下水较丰富，采用水泥水玻璃双液浆。
其中，当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如不能成孔时，可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻；
钻机就位后，根据事先测量放样好的点位钻孔位置；
其中，施钻时，顶紧掌子面，提高施钻精度；钻机开孔时低钻速，钻深至20cm以后转入正常钻速；
其中，钻进过程中不断调整钻机钻进方向。
第一节钻杆钻入岩层尾部剩20～30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆。
钻机沿导轨退回原位，人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体。
每次接长，按上述方法进行。
换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换，以确保正常作业；为防止钻杆在推力和振动力双重作用下钻杆上下颤动，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。
送管：
先钻大于棚管直径的引导孔，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钻进，接长棚管，直至孔底。
管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接。
接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力，采取奇数孔第一节长6m，偶数孔第一节节长3m，以后每节均为6m以此方法将相临近管接头错开。
顶管时，当第一节钢管推进孔外剩余30～40cm时，人工装上第二节钢管，钻机低速前进对准第一节钢管端部，严格控制角度，人工持钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。
钻机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。
施工中的钢管在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管推进、不得混接。
管棚钢管由机械顶进，顶进时，节长采用3m、6m两种管节。
编号为奇数的第一节管采用6m钢管，偶数的第一节钢管采用3m钢管，管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出。
其中，堵塞时设置进浆孔和排气孔。
其中，相邻管棚接头必须错开。
顶管施工完毕后对每根管进行清孔处理，防止杂物堵塞在管内造成后续管棚下钢筋笼及注浆工作无法开展。
下钢筋笼：
钢筋笼由4根C20的螺纹钢筋组成，中间内衬一Φ42×4mm厚的导管环，间距1.5m。钢筋笼主要是为了增强大导管的整体刚度和强度。
管口封闭：
在管子端部焊一带眼的钢板，然后将Φ32×4mm(长30～50cm)的注浆管与该钢板相焊。
管棚注浆：
注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，确定合理的注浆参数，方可以施工。
注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆；无条件时，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。
注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。
注浆采用水泥单液注浆，并采取分段注浆方式保证注浆能充分填充至围岩内。水泥浆液进浆量很大，压力长时间不升高，应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，停留时间不超过混合浆的凝胶时间。
注浆压力初压为0.5～1Mpa，终压2.0Mpa并持压5～10mi n，注浆浆液达到设计80％以上时，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内。
注浆过程应派专人负责，填写《注浆记录表》，详细记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。并针对现场可能出现的特殊情况，做出相应应急措施。
注浆结束后，先对钢管进行清孔，清孔完毕后立即用M30砂浆进行充填，增加钢管强度，并注意注浆管口埋入砂浆深度不得少于30cm。
注浆顺序：从下而上,跳孔注浆。
其中，有孔钢管已全部注浆完毕后，再进行无孔钢管的钻孔、安设。
注浆效果检查：
分析法：即分析注浆记录，看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求；在注浆过程中，漏浆、跑浆是否严重；以浆液注入量估算浆液扩散半径，分析是否与设计相符。
检查孔法：用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔，取岩芯进行鉴定。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种连拱隧道进口大管棚施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：钻孔，套拱中预埋的口管作为导向管使用钻孔设备进行钻孔；
步骤二：送管，先钻大于棚管直径的引导孔，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钻进，接长棚管，直至孔底；
步骤三：下钢筋笼；
步骤四：管口封闭，在管子端部焊一带眼的钢板，然后将注浆管与该钢板相焊；
步骤五，注浆，注浆采用水泥单液注浆，并采取分段注浆方式保证注浆能充分填充至围岩内，注浆压力初压为0.5～1Mpa，终压2.0Mpa并持压5～10min，注浆浆液达到设计80％以上时，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内；注浆结束后，先对钢管进行清孔，清孔完毕后立即用M30砂浆进行充填，增加钢管强度，并注意注浆管口埋入砂浆深度不得少于30cm。
2.根据权利要求1所述的一种连拱隧道进口大管棚施工方法,其特征在于，在钻孔时坡面必须按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙，以确保坡面在进行压力注浆时不出现漏浆和坍塌，保障坡面围岩稳定。
3.根据权利要求1或2所述的一种连拱隧道进口大管棚施工方法,其特征在于，钻机就位后，根据事先测量放样好的点位钻孔位置；其中，施钻时，顶紧掌子面，提高施钻精度；其中，钻进过程中不断调整钻机钻进方向；第一节钻杆钻入岩层尾部剩20～30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆；钻机沿导轨退回原位，人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体。
4.根据权利要求3所述的一种连拱隧道进口大管棚施工方法,其特征在于，钻孔前先检查钻机机械状况是否正常；灌注浆液采用水泥浆液，如地下水较丰富，采用水泥水玻璃双液浆；其中，当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如不能成孔时，可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻。
5.根据权利要求1所述的一种连拱隧道进口大管棚施工方法,其特征在于，管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接；接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力。
6.根据权利要求1所述的一种连拱隧道进口大管棚施工方法,其特征在于，管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接；接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力，采取奇数孔第一节长6m，偶数孔第一节节长3m，以后每节均为6m以此方法将相临近管接头错开。
7.根据权利要求1所述的一种连拱隧道进口大管棚施工方法,其特征在于，顶管施工完毕后对每根管进行清孔处理，防止杂物堵塞在管内造成后续管棚下钢筋笼及注浆工作无法开展。
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2022
- 2022-06-22 CN CN202210715322.9A patent/CN115012955B/zh active Active
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