管棚注浆作业指导书

沪昆铁路客专湖南段Ⅷ标管棚注浆施工作业指导书

管棚注浆作业指导书

1、适用范围

适用于中铁一局长昆铁路Ⅷ标隧道进出口明暗交界处超前管棚注浆施工。

2、作业准备 2.1内业技术准备

开工前组织施工人员认真学习以下规范、技术标准、施工图纸，制定管棚注浆施工安全措施，提出管棚注浆施工应急预案。对参加施工人员进行岗前技术培训，考核合格后持证上岗。

⑴《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）

⑵《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设【2005】160号）

⑶《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设[2008]105号 ⑷长昆铁路隧道施工图及沪昆公司管理办法

⑸长昆客专技术交底（铁道第三勘查设计院-2010年9月） ⑹长昆客专湖南段指导性施工组织设计

2.2 外业技术准备

施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集：隧道地质条件、覆盖层厚度、开挖断面尺寸、围岩类别、隧道长度、工期要求、钻爆设计、配套机械等。

施工前，应由专业工程师向现场技术人员、作业人员进行技术交底，并确认人员、设备、材料、机具、作业环境满足正常作业的要求。

3、技术要求

（1）管棚施工完成后开始注浆，注浆前对所有孔眼安装止浆塞，同时对管口与孔口侧进行密封处理。

（2）水泥砂浆浆液采用拌和机制浆，采用液压注浆机浆液注入管棚钢管内，注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后作压浆试验，确定合理的注浆参数，据以施工。

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（3）注浆分两步完成，当第一次注浆的浆液充分收缩后，进行第二次注浆，以使管棚填充密实。注浆采取注浆终压和注浆量双控措施，拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。初压以0.5~1.0 MPa为宜，终压宜控制在2MPa，持压3~5mm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。注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。

（4）注浆结束后及时清除管内浆液，并用不低于30号的水泥砂浆充填，增强管棚的刚度和强度。

（5）注浆过程应程派专人负责，填写“注浆记录表”，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。

（6）为防止注浆浆液到处扩散，可根据隧道的实际情况，设置浆砌片石、混凝土或挂网喷射混凝土等形式的止浆墙。

（7）管棚注浆后再打无孔管作为检查管，检查注浆质量。有水地层可观察无孔管孔内涌水颜色及涌水量，水颜色如较澄清或夹带水泥渣块，则注浆效果较好，如涌水为泥浆颜色或涌水量较大时，应补注或重注。

4、施工程序与工艺流程 4.1施工准备及工艺流程

4.1.1管棚钢管直径一般采用φ108mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管。管棚钢管单节长度通常为4~6m，接头采用15~30cm长丝扣连接（套管采用内丝扣，钢管端采用外丝扣），以保证连接强度和顺直。钢管接头位置应至少错开1.0m，避免设置在同一横断面上。钢花管壁加工注浆花孔，孔径为φ10mm，间距为15cm呈梅花形排列，前端20cm制作成蒜瓣状锥形，尾端150cm范围内不钻孔作为止浆段。

4.1.2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。

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4.2开挖工作室施作导向墙

4.2.1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0.5~1.0m，并设钢管支架。

4.2.2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2榀22工字型钢支撑，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20~30mm。

（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。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时间生位移。

4.2.3钻孔 4.2.3.1 钻机就位

（1）钻机平台一般用钢管脚手架搭设，平台搭设长度为钻机长度（单根管棚长度）加50cm。搭设平台应一次性搭好，可同时采用多台钻机进行钻孔。钻孔时应避免钻机相互影响，便于钻机定位。

（2）平台支撑连接要牢固、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的现象发生。平台上可准备短方木若干，以备调准钻机高度时使用。

（3）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、激光导向仪导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻进时的倾角、仰角。

4.2.3.2导向系统操作

导向成功与否直接关系到导向孔成孔精度。导向系统可根据现场实际灵活选择，一般采用激光导向仪进行导向控制。选用ECLIPSE无线地下定位系统，管棚埋深在8m以内配备普通探棒，埋深在8~10m范围内配备加强型探棒，埋深超过10m后采用地磁地下定位系统。

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4.2.3.3导向控制

导向技术人员随着导向孔的钻进，必须时刻观察探头角度变化情况，角度偏差超过0.5°应及时纠偏。当纠偏无效时应停止钻进，及时报告，研究对策后再施工。现场须及时进行导向数据记录和钻具前端长度及每次加管长度详细记录。根据不同的导向系统，进行导向孔水平偏差调整和导向孔高程偏差调整。

为确保管棚钻进方向，外插角强制要求采用3°，每次钻进长度不超过2m，每钻进2m，应使钻头来回运动扫孔，确保定位准确。钻孔之前，应分析岩层产状，如岩层倾向孔内或倾向左右，应勤进行钻孔方位定向，防止钻孔出现侵入其他管棚位置或侵入隧道结构范围。

4.2.4清孔验孔

（1）通常用地质岩芯钻配合钻头进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。

（2）用高压风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。 4.2.5安装管棚钢管

（1）钻孔完成后及时安设管棚钢管，避免出现塌孔。

（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，然后可用10t以上卷扬机配合滑轮组反压顶进，也可利用钻机的冲压力和推力低速顶进钢管。

（3）钢管在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻φ6~φ8mm出浆孔。钢管逐节顶入，采用丝扣连接，丝扣长15~30cm。

（4）为保证管棚钢管的焊接相连处不集中在同一断面，相邻两孔的管棚钢管接头应前后错开，确保受力情况良好。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。对于钢花管，为加强其刚度，需要在钢管内安装钢筋笼然后再注浆。

（5）及时将钢管与钻孔壁间缝填塞密实，在钢管外露端焊上法兰盘、止浆阀，并检查焊接强度和密实度。

4.2.6管棚注浆 4.2.6.1浆液配置

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注浆材料及配合比：注浆材料和配比根据试验现场确定，一般情况下注浆浆液多采用水泥砂浆或水泥-水玻璃双液浆。对于有空洞较多的坍方体，可采用先注水泥砂浆，等到注入压力达到预计压力时，注入水泥-水玻璃双液浆。水泥可采用标号32.5（R）以上普通硅酸盐水泥。水泥砂浆浆液水灰比宜为1：1；双液浆配合比为水泥浆：水玻璃（体积比）=1：1，管棚封孔采用M10水泥砂浆。

单根钢管理论注浆量（不同的地层计算数值有所不同）：

Q=πR2Lηαβ

式中 L——钢管总长度；

R——浆液扩散半径，取0.6L0, L0为钢花管间距80cm；

H——地层孔隙率，风化岩层2~3%，岩石破碎带取5～8％、砂土取40～60%，粘土取20～40%计算；

α——浆液有效充填率，取85%； β——浆液损耗系数1.05。 4.2.6.2注浆管的设置

注浆采用孔口注浆管注浆，利用自制的管口封孔装置（采用注浆套管与管棚用套丝连接或采用Φ10mm钢板焊接，然后在其上设置注浆管及安装排气管），孔口排气管与注浆管，由阀门来控制开关，排气管采用Φ20塑料管，插入孔底5~10cm处，然后连接注浆管等各种管路，利用锚固剂封闭掌子面与管棚间的孔隙，防止漏浆。关闭孔口阀门，开启注浆泵进行管路压水试验，如有泄漏及时检修，试验压力等于注浆终压。

注浆时从拱脚往拱顶注浆，管棚分单双号，单号为钢花管，双号为钢管，先进行钢花管施工及注浆，然后施工双号钢管钻孔及注浆，钢管钻孔过程可检查钢花管的注浆质量。

排气阀Φ20塑料排气管止浆阀套管注浆管图1 注浆系统示意图五、安全控制要点

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