浅谈隧道施工跟管大管棚施工技术控制

隧道跟管大管棚施工技术控制

中铁十四局雅安市苍坪山隧道项目经理部 李多伦

摘 要: 介绍跟管大管棚施工在雅安市苍坪山双联拱隧道工程中的施工与应用, 针对本隧道的实际情况和地质条件，采取相应的施工技术措施，证明了该施工方法在隧道施工中具备相当的优势。

关键词:大管棚; 跟管;施工 1工程概况

1.1地理位置

该隧道位于雅安市雨城区，下穿苍坪山。苍坪山走向大致为北西至南东向，山顶较平坦，现为部队军事用地，山脚下为居民。山顶标高632.50m，山脚标高为590.00m，高差约为42.50m。地貌单元属于低山地貌。本工程位于雅安市城区青衣江南侧苍坪山，该隧道北接县前街，南连城后街，是雅安规划路网中一条重要的城市主干道。

1.2规模及现状

道路全长398.52m(K0+000-K0+398.52)，其中隧道长224m(K0+046-K0+270)。设计道路等级为城市主干道Ⅲ级。双向四车道，总开挖跨度为30m。隧道结构为双跨连拱结构。隧道从北洞口掘进施工，2008年3月2日隧道发生坍塌，其中右洞掘进约60m，掌子面里程大致K0+200，左洞掘进约30m，掌子面里程大致K0+230。隧道发生坍塌后，形成长约60m，宽约33m的坍塌区。坍塌体上堆积大量块碎石、砂卵石以及灌木，坍塌后缘形成垂直陡看，并有继续踏落迹象。 2 管棚施工方案

根据实际地质条件，由于隧道土质均为松散岩体，因此大管棚施作采用跟管（Ф146套管）施工工艺进行成孔。管棚长度为35m，直径为Ф108mm的超前钢管管壁四周钻三排或四排Ф10-16mm的圆孔，圆孔间距为15～20cm，梅花形布设，注浆采用单液注浆泵。 3 施工方法

1.1 大管棚超前支护

超前大管棚工法就是为了保证隧道开挖的安全，利用隧道管棚机在隧道拱顶区域钻设水平孔，埋设超前支护钢管，并进行注浆固结土层，使隧道拱顶预先形成一伞状保护环的大管棚。此结构的抗弯、抗剪功能可有效承载局部松驰的地层荷重，适时提供隧道开挖后，而支护尚未施作或发挥作用前这一空档所需的支撑力，使隧道开挖面得以稳定安全施工，可减少隧道开挖引起的地面沉降。北洞口采用Φ108大管棚进洞（35m/根），1.5m套拱（200cm

厚）大管棚进洞。 1.2 施工机具的选用及参数

本坍塌体内含有大量砂卵石、工字钢、钢筋以及树木等杂物，经过对多种可以进行管棚施工设备的综合能力的分析，由于导向跟管钻进能根据需要调节钢管的打设方向，可控制钢管按设计要求埋设。一般情况根据管棚钻机类型、钢管类型及地层情况设计初始外扩角及钢管打设过程中钻头角度的变化。确定本工程超前大管棚采用MG-40工程跟管钻机（146mm套管），利用动力钻头实现内钻杆、套管同时跟进，冲击利用高压气动潜孔锤配偏心/对心扩孔钻头，把高压水通过冲击器注入孔内。注浆设备为BW-250、BW-150单液注浆泵和浆液拌合机。大管棚设计环向间距为30cm，垂直角度为90，外插角为1°，注浆采用1：1纯水泥浆，注浆压力1-3Mpa，必要时提高。 1.3 施工工艺

大管棚施工工艺流程见图3-1。

钻机就位 钻机固定 测量布孔 钻孔及接长钻杆 钻杆分节退下 管棚跟进 撤管棚机 清孔 注浆机准备 注 浆 检 查 退 机 图4.2-2 大管棚施工工艺流程图

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钻机大臂矫正 跟管跟进 钻孔接长准备 钢管准备

拔出跟管 拔管器准备 注浆材料准备 是否合格

1.4施工方法

(1)设钢架砼套拱：在需进行超前大管棚施工的地段端部设定位钢架砼套拱，在钢架背上安设控制钻孔方位的孔口管（Φ150）。孔口钢筋的安设必须准确测量放样定位，使孔口 轴线与管棚设计轴线吻合，且保证孔口钢筋稳固牢靠，以确保大管棚的施作符合设计要求。 (2)钻机作业平台搭设：在所开挖的工作面上，用型钢或方木搭设钻机作业平台。作业 平台的高度需根据大管棚在隧道拱顶及拱脚部位处的设计尺寸和钻机作业高度要求搭设。作业平台须牢固稳定，以防止钻孔时钻机摆动、倾斜等而影响钻孔质量。

(3)钻机就位：钻机安置的位置距工作面的距离以不小于2m为宜。钻机安置后，根据钻 孔要求进行严格定位定向，钻杆穿过孔口钢管，把钻杆的平行线延伸固定下来，以达到钻机钻进的导向作用。

(4)钻孔：由于塌方体中隐埋有大量钢格栅、锚杆、注浆小导管以及树木等杂物，一般钻头遇到这种情况无法继续钻进，采用YXZ-70全液压工程跟管钻机进行作业，钻头为φ146mm合金偏心钻头。从最低处孔位开始，由两侧往中间方向进行施工，最后施工拱顶部的钻孔。开钻时，速度不宜过快，先低速低压均力推进。然后再加速加压至正常钻进，当钻孔 碰到前方坍塌体内的钢筋或拱架时无法钻进，以钻进长度为准进行跟管、成孔，并做好记录，在隧道开挖过程中进行补强。

(5)跟管：在钻进过程中跟管随钻头进行跟进，跟管直径为φ146 mm，长度为1.5m分段式无缝钢管，跟管连接采用螺旋套丝连接。在钻进过程中禁止钻杆回转，防止钻头、钻杆脱节，造成掉钻现象。

(6)扫孔：在钻进过程中采用高压风进行扫孔，以清除孔内碎碴和顺孔，以便钢管顶入。 (7)顶管作业：钢管安装，前期靠人工送管，当阻力增大，人力无法送进时，采用钻机顶进，顶进困难时，用锤击钢管或用卡钳扭转钢管，以取得较好的顶进效果。在下管前，将要顶进的钢管节搭配到设计长度并试拼接，并做好记录，以保证节头在同一断面上错开。然后根据钢管节逐一顶进。由于地质条件较差，因此下管要及时、快速，以保证在钻孔稳定时将管子送到孔底。

(8)拔出跟管：当大管棚顶入到位之后，将跟管拔出，拔管时采用两个200吨液压千斤顶进行拔管，在拔管中注意大管棚的固定，防止管棚随着跟管一起拔出。

(9)注浆：注浆采用BW-250/150单液注浆泵进行注浆，注浆从低向高进行施工，注浆采用1：1的纯水泥浆，通过设计、监理及理论计算等现场确定最终的的合适的注浆压力和注浆量，注浆压力一般为1-3Mpa，因为坍塌体存在空洞，压力达不到时通过注浆量进行控制。

注浆可以单管也可以多管并联注浆。 1.5 施工注意事项

(1)施工按设计配合比进行施工。 (2)注浆施工采用由低向高进行施工。

(3)考虑坍塌体可能存在空洞，拟采用循环多次注浆进行施工。

(4)对于长时间注浆没有反应的管棚，估计与未坍塌空腔连接，很难注满，可做好标记，开挖过程中，根据实际情况，采用小导管超前支护，进行补强注浆。 （5）注浆前工人必须配带好各种防护用品（胶皮手套、防护眼镜等）。 1.6 施工安全措施

(1)钻机钻进时注意安全，钻机工作中旁边不要站人； (2)在扫空时，空口不要站人，防止孔内泥浆以及沙石飞出伤人 (3)拔出跟管时注意拔管器压力以及行程，防止压力过大爆管伤人 (4)上下施工人员注意施工安全，进入施工现场必须佩戴安全帽。 (5)注浆管接头处一定要连接牢固，避免压力过大管节脱离伤人。 (6)注浆口附近尽量不要站人，防止管口脱离伤人。 (7)用电设备必须装设漏电开关。 (8)禁止向转动的搅拌机内进行人工搅拌。 2 结束语

对于隧道塌方处理，大管棚支护具有十分安全可靠的作用，但如何经济、快速的实现

是施工单位面临的实际问题，此施工方法在雅安市苍坪山隧道施工中，20天时间内顺利完成管棚施工112根共计3920m，这一成功案例证明了该施工方案法的可行性，在设备的选用和人员组织安排的合理性。当然，在更复杂地段如何进一步提高施工速度，我们将还得继续探索。

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