隧道洞内长管棚施工技术
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隧道大管棚施工一、概述现代隧道施工技术相对于传统的“矿山法”已有明显的提高。
在软弱围岩中采用暗挖法施工时保证掌子面前方围岩的稳定始终是关键的施工技术之一。
从20世纪90年代中后期开始,超前预支护技术得到了极大发展。
这些技术包括超前小导管、超前锚杆、管棚、预衬砌、水平高压旋喷压注、围岩注浆等。
大管棚施工技术在我国地下工程施工处理特殊及不良地质隧道时得到了广泛应用,并取得了较好的效果。
二、施工工艺1.施工准备(1)管棚的加工制作管棚钢管直径宜为70~127 mm,一般采用直径为108 mm、壁厚6 mm的热轧无缝钢管。
管棚钢管单节长度通常为46 m,接头采用15~20 cm长丝扣连接(套管采用内丝扣,钢管端采用外丝扣),以保证连接强度和管体顺直。
钢管接头位置应错开,避免设置在同一横断面上。
钢管壁加工注浆花孔,孔径一般为6~8 mm,间距10~15 cm,一周4排左右,呈梅花形排列,前端为尖形,尾端50 cm范围内不钻孔作为止浆段。
(2)测量定位根据设计的大管棚和导向墙位置,分别用全站仪和精密水准仪进行管棚位置和导向墙位置的放样,特别要控制大管棚位置与隧道开挖线之间的距离,以免出现大管棚位置侵入隧道初期支护或衬砌混凝土的现象。
2.开挖工作室施作导向墙(1)开挖工作室为设立管棚推进基地和钻孔施工空间,在地下工程洞内施作大管棚的开端应开挖工作室。
工作室的开挖尺寸应根据钻机和钢管推进机的规格确定,一般应超出隧道外轮廓线0.5~1.0 m,并设钢支架。
(2)施作导向墙一般情况为便于施钻和提高钻孔精度,常在明挖和暗挖交界处(或隧道坍塌位置)施作混凝土导向墙。
①导向墙在隧道外廓线以外施作,内埋设3~4榀工字钢支撑,钢支撑与管棚孔口管焊成整体。
孔口套管沿拱圈环向布设,孔径比管棚钢管大20~30 mm。
②孔口套管间距、位置及方向应准确。
用经纬仪以坐标法在工字钢钢架上定出其平面位置,用激光导向仪设定孔口管的倾角,用前后差距法设定孔口管的外插角。
洞口及管棚施工方案一、洞口刷坡施工1.洞口采用机械刷坡,然后人工修整,清理防护岩面杂物,清除浮石及松动的岩石;用高压水冲洗坡面,并使岩面保持一定的湿度。
2.初喷:采用湿式喷射机喷射砼,移动式电动空压机供风,施作前先对机械进行技术检查,对水、风、电路进行检查,合格后方可运转,喷射混凝土分段、分片由下而上进行,向喷射机供料时要连续均匀,机器正常运转时,料斗内保持足够的存料,喷层厚度为3cm,厚度要均匀。
3.锚杆:锚杆采用ф22的螺纹钢,锚杆长度为3米.锚杆以梅花形布置,锚杆间距为1. 5米,布置到边缘不够1. 5米但大于0.5米时要加布一根锚杆.在岩面上确定锚杆孔位、进行钻孔,孔深及孔径应符合图纸要求。
钻孔采用风动锚杆钻机或风钻凿岩机钻孔,钻至规定至深度后,用高压风吹孔,用牛角泵向孔内灌入水泥砂浆,并打入锚杆,锚杆外露部分不小于3cm以便挂网连接。
孔口不满部分用泵补灌,再用砂浆将孔口抹平。
锚杆布置见附图。
4.挂网:钢筋网加工车间集中加工,人工安装。
安装过程中采用钢钎或木柱将网片顶至密贴坡面,然后将网片焊接在安设好的锚杆上固定,钢筋网片加工示意图为通用图,但边缘部分的钢筋网要用同型号钢筋封死。
使用前,钢筋网须经试验合格,并除锈。
在洞外分片制作,安装时要求焊接并且搭接长度不小于8cm,钢筋网采用人工铺设,利用锚杆连接牢固。
5.复喷:喷砼时,减小喷头至受喷面距离和风压以减少钢筋振动,降低回弹。
钢筋网喷砼保护层厚度为5cm,保证钢筋网被覆盖完全。
6.刷坡线根据测量组放线定位确定二、管棚施工顺序安排以刷坡面为施工平台进行管棚工程的施工,隧道拱部范围内从中间向两侧施作(考虑围岩情况)。
三、施工工艺及方法采取施工技术为:采用德国TT40水平导向钻机先成孔后跟管钻进完成管棚施工,一次完成。
1.施工机械布置主机安置于施工钻孔处,主机中心线与管棚中心线应重合,液压动力系统和泥浆系统安置于主机边缘,隧道洞口砌筑泥浆池,用于储蓄施工后流出的泥浆。
浅谈隧道超前长管棚支护施工技术【摘要】隧道超前长管棚支护施工技术在隧道工程中具有重要的作用,对于提高工程施工质量和效率具有显著意义。
本文通过相关研究的分析,结合当前的发展现状,探讨了该技术的基本原理、施工过程中的关键技术、工程实例分析以及施工中可能遇到的问题和对策。
同时针对技术的发展前景进行了展望,探讨了隧道超前长管棚支护施工技术的作用与意义,总结了其特点,并展望了未来的研究方向。
通过本文的研究能够更深入地了解隧道超前长管棚支护施工技术,为相关工程的实践提供一定的参考和指导。
【关键词】隧道, 超前长管棚支护, 施工技术, 基本原理, 关键技术, 工程实例分析, 问题及对策, 发展前景展望, 作用与意义, 特点, 未来研究方向。
1. 引言1.1 隧道超前长管棚支护施工技术的重要性隧道超前长管棚支护施工技术可以提高施工效率。
通过采用超前施工方式,可以避免在施工过程中出现临时支护结构的搭建和拆除,减少施工时间,提高工程的整体进度。
隧道超前长管棚支护施工技术可以保证隧道工程的质量。
采用长管棚支护技术可以有效地保护隧道的围岩,防止岩方块的脱落和坍塌,确保隧道工程的稳定性和安全性。
隧道超前长管棚支护施工技术还可以减少施工对周边环境的影响。
由于采用长管棚支护技术可以减少开挖量和施工面积,因此可以减少对周边环境的破坏,降低施工所带来的噪音和振动,保护周边建筑物和地质环境。
隧道超前长管棚支护施工技术在隧道工程中具有重要的意义,不仅可以提高施工效率和质量,还可以减少对环境的影响,是隧道工程施工中不可或缺的一项技术。
1.2 相关研究的意义相关研究的意义在于为隧道超前长管棚支护施工技术的进一步发展提供理论支撑和实践指导。
通过对相关研究进行深入探讨和分析,可以帮助工程施工人员更好地理解该技术的原理和操作方式,提高施工效率和质量。
相关研究还可以为隧道工程领域的技术创新和发展提供重要的参考和借鉴,促进行业的进步和提升。
在当今快速发展的社会和经济环境下,隧道超前长管棚支护施工技术的研究具有重要的现实意义和应用价值。
隧道长管棚专项施工方案牡绥铁路工程III标编制:复核:审批:目录1.适用范围 ........................................... - 1 -2.作业准备 ........................................... - 1 -2.1内业准备.......................................... - 1 -2.2外业准备.......................................... - 1 -3.技术要求 ........................................... - 1 -4.施工程序与工艺流程 ................................. - 2 -4.1施工程序.......................................... - 2 -4.2工艺流程.......................................... - 2 -5.施工要求 ........................................... - 3 -5.1施工准备.......................................... - 3 -5.2施工工艺.......................................... - 4 -5.3施工控制要点...................................... - 8 -5.4施工突发事故及处理预案............................ - 8 -6.材料要求 ........................................... - 9 -7.劳动组织 ........................................... - 9 -7.1劳动力组织........................................ - 9 -7.2施工人员安排...................................... - 9 -8.设备机具配置 ...................................... - 10 -9.质量控制及检验 .................................... - 11 -9.1质量控制......................................... - 11 -9.2质量检验......................................... - 11 -10.安全及环保要求 ................................... - 13 -10.1安全要求........................................ - 13 -10.2环保要求........................................ - 14 -隧道长管棚专项施工方案1 适用范围适用于红池隧道和转心湖隧道Ⅴ级以上浅埋、软弱、破碎带围岩隧道洞口超前支护。
浅谈隧道超前长管棚支护施工技术1. 引言1.1 背景介绍隧道工程是现代城市建设中不可或缺的重要组成部分,隧道的建设需要采用先进的施工技术来保障工程质量和工期进度。
隧道超前长管棚支护施工技术作为目前较为先进的施工方法之一,得到了广泛应用和推广。
隧道超前长管棚支护施工技术的优势在于能够有效解决隧道施工中的支护难题,提高施工效率,保证工程安全。
隧道超前长管棚支护施工技术的应用不仅在国内得到了较为广泛的推广,在国际上也备受关注。
随着城市地下空间的日益开发和利用,隧道工程将会成为未来城市建设的重点领域。
深入研究隧道超前长管棚支护施工技术的定义、工艺流程、材料及设备选择、施工质量控制以及安全注意事项,对于提高隧道工程施工水平、保障工程质量具有重要意义。
本文将从以上几个方面展开探讨,总结隧道超前长管棚支护施工技术的技术优势,并展望其未来的发展趋势。
2. 正文2.1 隧道超前长管棚支护施工技术的定义隧道超前长管棚支护施工技术是指在隧道掘进作业的在挖掘面前方进行支护加固,以确保掘进面的安全和稳定。
这种技术在隧道施工中起到至关重要的作用,可以有效地减少地下水的渗入,防止地层坍塌,提高隧道的施工效率和质量。
隧道超前长管棚支护施工技术主要包括以下几个步骤:首先是在掘进面前方钻孔,然后安装长管或钢构件,再进行混凝土喷射灌浆或注浆加固,最后搭建支护棚进行覆盖保护。
通过这些步骤,可以有效地提高隧道掘进的安全性和稳定性。
施工过程中还需要根据地质情况和隧道设计要求选择适当的材料和设备,以确保施工质量和效果。
隧道超前长管棚支护施工技术对施工质量的控制也至关重要,必须严格执行施工规范,确保每一道工序都符合设计要求。
施工过程中要注意安全事项,加强现场管理,保障施工人员的安全。
隧道超前长管棚支护施工技术具有较大的优势,可以提高隧道施工的效率和质量,同时也有着广阔的发展前景。
未来随着技术的不断创新和完善,这种技术将更加广泛地应用于隧道工程中,为隧道建设带来更多的便利和保障。
隧道长大管棚施工一、施工方法:管棚由钢管和钢架组成,并辅助锚杆和喷射砼,管棚直径为 80~180mm,一般采用108mm×4.5mm厚热扎无缝钢管,管与管的中心间距采用2.5~3 倍管径30~50cm,管棚长度不宜小于 10m,根据地质,机械设备及施工条件确定,长度一般为 10~40m,如需设置管棚段落过长,可分组设置,纵向两组管棚的搭接长度不小于 3.0m。
先施作好的超前管棚,在管棚的超前支护下,采用上半断面法掘进,上部开挖后及时安设拱部钢拱架和锚、网、喷等初期支护,钢架采用型钢拱架或格栅拱架,待完全作好拱部支护后,开挖下部,下部左右两侧交错施工,待一侧的钢架和初期支护施作完毕后,再开挖另一侧。
钢支架采用型钢或φ22格栅钢筋拱架,锚杆采用φ22钢筋,喷射砼采用 20 号砼,钢拱架的受力计算要承受2~4m 的松散岩体爱力,采用型钢拱架时,不计算喷射砼的受力(如施工图已有设计,按设计方案执行)。
二、施工工艺:1.施作工作室,工作室应比设计断面大 30~50cm(如在洞内施作长管棚)。
2.施工导拱,安装导管,导管长度为 2~2.5m,管径应大于管棚直径 20~30mm。
3.施钻工作平台,工作平台必须能承受钻机的活载能力,因此必须牢固可靠,在洞口段施工,最好设在地面上,即导拱只作一半(弧形部份)。
下一半在打完管棚后施作(即先拱后墙)。
4.钻机就位,施钻到设计位置。
(先施作有孔钢管,后施作无孔钢管)5.顶进钢管到设计位置。
6.管内注浆,注浆压力为 0.5~1.0MPa。
7.施作导拱下部墙,先作一边,再作另一边,防止拱下沉。
8.洞内开挖,洞内开挖一般采用半断面进行,即先挖上部,在作完锚杆胶喷射砼后, 再作下部。
(如是液压台车施工,可作全断面开挖,开挖进尺不大于 1.5m,一般为 1m。
挖完一次,作一次的锚杆喷射砼或安装钢支架,以此循环进行直至作完全部管棚段。
三、劳动力组织及进度指标:(指施作管棚一项)劳动力组织:电工 1 人机械工 1 人施钻工 1 人换钎工 2 人测量工 1 人(测量钻机及钻杆方向位置)共计 6 人。
长大管棚主要用于软弱砂砾地层或软岩、岩堆、破碎地带层,多用于隧道及其它地下导坑辅助施工,其支护原理是:在预计开挖断面外周,以一定间距、一定的外插角度,用钻孔方法先行设置钢管,通过管壁四周压浆孔,压入水泥-水玻璃单液浆,先行加固松散围岩体,边开挖边利用钢拱架喷锚等共同支护,对隧道开挖起到有效超前支护的方法。
超前长管棚,采用节长3米、6米Ф108*6mm垫轧无缝钢管,环向间距30cm,丝扣连接。
钢管设置于衬砌拱部,管心与衬砌设计外轮廓线间距大于30cm,平行路面中线布置。
要求钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm,沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%,相邻钢管接头数至少须错开1m。
为增强钢筋的刚度,管内以30#水泥砂浆填充。
管棚布置见图1。
3.1、主要机具设备主要机具设备见表1。
主要机具设备表表13.2、确定管棚距开挖轮廓线间距浆液扩散半径设计为50cm,故取管棚距开挖轮廓线间距为43cm。
3.3、设置长管棚导向墙先行开挖明洞断面,在明洞衬砌外缘施作C25钢筋混凝土套拱(具体开挖见横断面图2)考虑钻进中的下垂,钻孔方向应较钢管设计方向上偏1度,为保证钻孔方向以及成洞面稳定,有明洞衬砌外设置了长工2.0m,厚60cm的25#钢筋混凝土套拱。
在套拱内按长管棚立面图中设ф150孔口管。
导向墙施工时,必须对称灌注,以避免钢筋骨架变形而影响孔口管的方向。
3.4、施钻钻孔顺序为先从两侧拱脚开始,对称向拱顶钻孔顶管,使下部注浆体有力地支托其上部钻进和顶管,既能防止坍孔,又便于顶管。
钻机结构见图3。
施钻时,将减速器升上限位置,把钻杆旋紧后,开启气动马达,待空载正常后,再慢慢开启推气缸,待钎头置于工作面上,关闭推进气缸,再开启冲击器,徐徐钻进,待钎头钻进100mm左右时,再以全风门冲击。
在钻进过程中,视进展快慢,慢慢开启或关闭推进气缸,使钻具始终保持一定推进力。
钻完第一根钻杆后,停止气动马达的转动,关闭冲击器停止钻进,将减速器置于下限位置,用叉子把钻杆固定在卡钎器内,反转减速器,使钻杆与减速器的接头脱开,然后将减速器升到上限位置装入第二根钻杆,连接牢固后,方可进行钻孔作业,直到设计深度。
隧道洞内管棚施工工法隧道洞内管棚施工工法一、前言隧道洞内管棚施工工法是一种在隧道施工中广泛应用的工法,通过建造管棚来实现隧道内部的支护和地质监测,同时保证施工安全和质量,本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点隧道洞内管棚施工工法的主要特点包括:1)通过管棚结构的建造,实现对隧道洞内的支护,增加施工安全性。
2)通过管棚内的设备,可以进行地质监测和数据收集,方便预测地质变化,保障施工质量。
3)管棚结构可以根据具体隧道形状和设计要求进行灵活调整,适应不同隧道的工程需求。
三、适应范围隧道洞内管棚施工工法适用于各类地下隧道工程,尤其适用于复杂地质条件下的隧道施工。
该工法可以应用于公路、铁路、地铁、水利等各类隧道工程,能够有效提高施工效率和质量。
四、工艺原理隧道洞内管棚施工工法的工艺原理主要包括施工工法与实际工程之间的联系,以及采取的技术措施。
在该工法中,通过建造管棚结构来进行隧道支护,管棚结构可以根据设计要求进行灵活调整。
同时,管棚内安装有地质监测设备,能够实时监测地质条件和隧道变位情况,提前预测地质灾害的发生。
通过技术措施,如使用高强度材料和先进的施工设备,可以保证施工质量和工期的控制。
五、施工工艺隧道洞内管棚施工工法的施工过程主要包括管棚搭设、支护安装、地质监测设备安装和管棚拆除等阶段。
具体施工过程需要根据实际工程情况进行调整,一般包括:1)设备布置和管棚搭设,包括支撑结构和覆盖材料的安装。
2)隧道支护的施工,包括喷射混凝土、钢材支撑的安装等。
3)地质监测设备的安装,包括测量仪器和传感器的布置。
4)管棚拆除,包括管棚的拆除和支撑结构的移除。
六、劳动组织隧道洞内管棚施工工法需要合理的劳动组织,确保施工进展顺利。
劳动组织主要包括人员分工、施工流程控制和班组管理等方面。
通过合理的劳动组织,可以提高施工效率和质量,确保施工顺利进行。
潜孔锤成孔洞内长管棚施工技术XXX XXX(中铁XX局集团公司)摘要:长管棚作为隧道超前支护结构在当前施工工艺已经十分成熟,在隧道施工中经济合理的选用长管棚施工方法十分重要,本文就XX隧道工程情况选用潜孔锤成孔施工长管棚方法做了总结。
关键词:洞内长管棚施工1 工程概况XX枢纽铁路XXX线是我国XX边疆重要的铁路枢纽。
XX隧道全长3325米,是XXX线铁路重点控制性工程。
隧道于D2KXX+XX5~D2KXX+XXX段下穿XX高速,该处隧道埋深38m,铁路下穿公路地段地质岩层为强风化砂质、泥质板岩夹炭质板岩,岩质较软,节理裂隙发育,岩层干燥无水。
设计采用一环Φ159mm高精度定向大管棚(壁厚8mm)作超前支护,钢管长度60m,钢管环向间距0.4m,共43根。
隧道于D2KXX+XXX~D2KXX+XXX段下穿SX02省道,该处隧道埋深33m,设计采用一环Φ159mm大管棚(壁厚8mm)超前支护,钢管长度40m,钢管环向间距0.4m。
D2KXX+XXX~D2KXX+XXX段为地质断层破碎带。
本隧道进口里程为D2KXX+XXX,出口里程为D2KXX+XXX,隧道分别从进出口两头同时掘进。
2 施工难点及施工方法比选该段岩层为全风化或强风化砂质、泥质板岩夹炭质板岩,大管棚施工时只能按单向钻进方式进行,因管棚较长,所以管棚方向较难控制,易出现钢管上翘、下挠或交叉问题。
而且洞内施工作业空间狭小,施工环境较差。
根据以往施工经验,对隧道长管棚施工方法进行总结,目前国内长管棚施工主要采用以下三种方法:第一种方法是水平导向跟管钻进法,水平导向跟管钻进法施工时采用锲子板为钻头,泥浆作为钻进循环液,用(φ89—φ220mm)管棚钢管作为钻杆,使用水平定向钻机将钢管打入土层中,并在钻进过程中通过管棚专用导向仪器随时控制钻进角度,发现角度偏差及时进行纠偏,直至监测钻进到设计长度,然后进行封孔注浆,最终在隧道拱部形成一个土层、水泥与钢管三种材质相接合共同组成的环状拱架,进而起到超前预支护的作用。
此方法适用于松散粘土层、粉土层、淤泥层、沙层、回填土层及强风化岩等地层,常用管径尺寸为φ108—φ159mm。
第二种方法是“潜孔锤跟管钻进法”。
潜孔锤跟管钻进法采用φ60m m—φ127mm钻杆为钻具,钻进时潜孔冲击器振动冲击中心钻头,中心钻头传递冲击给套管钻头并带动套管钻头钻进,套管与回转动力头无连接。
冲击器与内钻杆连接,内钻杆通过连接头的内螺纹与回转动力头连接,回转动力头通过连接头传递扭矩给套管和钻杆,将管棚钢管依次打入土层。
适用于卵石、碎石、塌方等不易成孔的地层中隧道开挖的超前支护,常用管径为φ127mm和φ133mm。
在冲击器后部和钻杆之间装有孔位探测器,探测器可以随时测量钻头钻进状态并向后方发送信号(在内钻杆中增加电缆导管用于有线传输),以控制中心钻头的造斜面改变和控制方向。
第三种方法是“潜孔锤冲击成孔跟踪测量送管法”,潜孔锤冲击成孔跟踪测量送管施工,大多选用φ60mm—φ127mm钻杆为钻具,在钻杆前端安装潜孔冲击器和潜孔锤头,利用空气压缩机排出的压缩空气带动潜孔锤头产生冲击振动,将钻杆依次打入土体。
成孔后拔出钻杆及潜孔锤头,然后通过水平定向钻机将管棚钢管送入预成孔内。
在钢管前端安装导向仪检测孔位深度及方位以验证其是否符合设定位置,如符合要求则进行下一个孔施工,不合格则注浆后修正钻进数据重新钻孔。
此方法适用弱、中风化岩层、地层不均匀或夹碎石等地层中隧道开挖的超前支护。
常用于管径为φ108mm----φ159mm 的管棚施工。
第一种施工方法对于钻孔进度控制比较灵活,在钻进过程中根据钻头后部的探测器随时监控钻进位置并调整钻头钻进状态。
但是此方法需要泥浆作为钻进循环液, 泥浆中的水外渗容易减弱围岩自稳性,而且对施工环境影响很大。
第二种施工方法适用于地质条件特别差,不易成孔的围岩结构,而且每次钻孔需要消耗一颗钻头,由此施工成本较高施工效率低。
第三种施工方法虽不能在过程中调整钻进状态,但可以通过钻头后边的扶正器和预设打入角来校正孔位,而且无需循环泥浆,钻头可以循环使用,钻进效率高。
经过对三种方法的特点分析,拟选定“潜孔锤冲击成孔跟踪测量送管法”。
3 管棚施工 1Z3Y 3Z 5Y 5Z 22Y 22Z 7Z 9Z 11Z 13Z 15Y 7Y 9Y 11Y 13Y 15Y 17Y 19Y 21Z 17Z 19Z 21扩挖管棚工作室159大管棚孔位工作室立面图 施工图片3.1 管棚工作室为保证长管棚施工,在长管棚掌子面后方开挖一段管棚工作室,管棚工作室是将隧道洞身拱部开挖断面加大1.5米,长度为8.0米,洞身高度为7.0m。
工作室洞身采用Φ108管棚超前支护和间距为0.5米I22b工字钢及C25喷砼支护体系,采用两台阶临时仰拱法开挖。
在掌子面上安设一榀管棚孔口定位钢架,并在拱架以上掌子面喷射C25砼15cm增加围岩整体性,保证钻孔施工过程中掌子面岩体不受扰动出现掉块脱落现象,防止高压注浆时水泥降压渗出;在拱架以下喷射5cmC25砼将掌子面封闭。
临时仰拱面采用15cm厚度C15砼硬化铺平。
3.2 棚管制作按照设计要求采用Φ159mm钢管(壁厚8mm),钢管长度60m,钢管环向间距0.4m,共设43根。
根据管棚工作室空间和水平钻机结构尺寸,施工中将无缝钢管加工成3.0~3.5m的管节,安装过程中根据单双号孔位选用不同长度的管节,保证同一截面接头率小于50%。
管节间连接采用公母丝扣法连接,即每根中间管节前端用车床加工成150mm长度的母丝扣,钢管后端则加工成150mm长度的公丝扣,丝扣深度不大于1/2壁厚(4mm);首节管前端做成20cm长度的锥形,利于棚管顶进;尾节管管壁不打孔作止浆段,其他管节管壁钻Φ10mm孔径的出浆孔,间距为500mm,十字对打状布置。
3.3钻孔施工3.3.1潜孔锤冲击水平成孔原理选用HGT-100型水平钻机为动力设备,钻机前安装回转动力头和φ73钻杆,钻杆前端安装潜孔冲击器及锤头进行钻孔。
由于潜孔冲击器和锤头高速钻进过程中在重力作用下有下垂趋势,为防止水平孔往下垂,在潜孔冲击器和φ73钻杆之间安装一段3米长的φ146钻杆作为扶正器,可以校正孔位。
另外可以采用加长钻机前端控制钻杆定位导轨的方式保证水平孔线形平直。
潜孔钻机是利用高压空气带动潜孔锤头产生冲击振动,将钻杆依次打入土体,直至达到设计长度。
成孔后拔出钻杆及潜孔锤头,用有线导向仪进行测斜,然后通过水平定向钻机将管棚钢管送入预成孔内,最后通过钢管向孔内注浆加固围岩。
潜孔冲击钻进示意图3.3.2孔位和钻进轨迹确定管棚方向应与隧道轴线平行,但是,因受松软地层和锤头钻杆自重的影响,开孔时钻杆应有一定的上仰角度。
根据施工经验、围岩条件和管棚长度,钻杆上仰角度拟定为2°钻进试验孔为其余孔洞提供参数,理论上钻进轨迹将是一条抛物线,0~30m段钻进轨迹为上仰段,钻进30米时孔位上偏高度应为70cm,30~60m段为下挠段,钻孔前端回位至设计位置。
若地层变化则根据试验孔适时修正上仰角度和钻进速率。
为探明前方围岩情况,首先施工拱脚处的管棚(左右侧第22根),将这两个孔位可以作为试验孔先行施工,钻孔过程中记录钻进速度和渣样性质,总结试验孔施工数据可以指导和修正拱部孔位钻进施工。
钻孔施工从拱脚向拱部依次进行,每个孔位成孔后即可安装钢管,待全部棚管安装完毕最后依次封孔注浆。
3.3.3施工步骤采用全站仪测设全环43根管棚孔口位置,编号顺序以拱顶处开始编为1号孔,向两侧拱脚部位分别编为左22号和右22号。
施工时两台钻机分别从拱脚部位向拱部钻进。
a.机具组装调试采用工18型钢制作钻孔工作平台,在平台上安装8米长度钻机定位导轨。
型钢支架牢固稳定保证钻机在钻进过程中不会因震动影响孔洞方位和孔形,在支架上移动钻机可以准确对准孔位。
b.潜孔锤冲击成孔钻机安装调试正常后进行钻孔作业,高压空气带动潜孔锤头产生冲击振动,将钻杆依次打入土体。
钻头及钻杆定位有定位钢架和钻机导向轨保证,无需安装导向管。
钻进时,空气压力应控制在0.6-1.0MPa,泵量为15-20L/min为宜。
保持中低压力,匀速中速钻进;现场须及时进行数据记录和钻具前端长度及每次加管长度详细记录;每钻进一定距离须排一次沙土以防抱钻。
c.打设管棚钢管检测孔位单孔钻进设计深度后退出钻头,及时安装棚管。
将首节钢管前端做成20度斜口或锥形有利于钢管推进,并在管内安装有线导向仪。
将导向检测仪孔内分段推进,分段检测钻进孔位轨迹,检测合格安装全孔钢管,钢管用钻机逐节顶进,顶进过程中钢管按节连续接长,钢管节间用公母丝扣连接,要求隧道纵向同一截面处钢管街头数不大于50%。
为使钢管接头错开,相邻孔位首节钢管可以采用3.0m和3.5m交替布置。
4 清孔与孔内注浆钢管安装完毕,用高压风将孔内钻渣冲出孔外,然后将孔口钢管与孔壁间缝隙使用水泥浆填塞密实,在钢管头部焊接法兰盘安装止浆阀,并检查焊接强度和密封性能否达到注浆要求。
孔内压注水泥单液浆,采用P.O32.5R水泥,水泥浆强度不低于M30。
注浆时水泥浆先稀后浓由0.8:1调整至0.5:1,注浆压力控制为0.5~1.5MPa,当压力加至1.5Mpa时持压5min。
所有孔内注浆完毕,水泥浆液养生14天后准备洞身开挖作业。
效果评价管棚施工周期共28天,施工结束后将43个孔位检测数据整理后与设定孔位轨迹比较,偏差较明显孔位有5个,其中偏差最大值为50cm,但不影响管棚超前支护效果。
为保证施工安全及检查大管棚的实施效果,在隧道掘进过程中对洞内外进行监控量测。
地表零沉降,洞内拱顶最大变形量为20mm,日最大变形量为4mm。
洞身开挖过程中无下挠棚管出现。
结束语在软弱地层中应用潜孔锤冲击成孔跟踪测量送管法施工管棚是非常经济可行的。
其纯钻进效率8 m/h以上,而且孔内事故少,钻孔的精度高,方位角和仰角很容易控制,地层变化不易出现孔洞上翘、下挠或交叉问题。
与潜孔锤跟管钻进法和水平导向跟管钻进法相比较,在晋宁隧道泥炭质板岩条件下使用潜孔锤冲击成孔跟踪测量送管法施工效率高更经济。
参考文献:[1] TZ 204-2008,铁路隧道工程施工技术指南[2]铁路工程施工技术手册中国铁道出版社。