淺談隧道長管棚施工技術及質量保證措施

余健雄

摘 要：長管棚是隧道進洞前開挖施工中圍巖支護的第一道安全屏障，必須加強現(xiàn)場施工技術管理、保證施工質量?；诖耍恼玛U述了長管棚施工技術要點及質量保證措施，最終達到隧道施工質量及安全。

關鍵詞：長管棚設計 鉆機安裝 導向管安裝

廣佛肇總承包項目D段某隧道洞口長管棚設計為35孔長30m，其是進洞施工前的超前支護措施，目的是對洞口段一定范圍土體進行壓漿加固，保證邊仰坡的穩(wěn)定和洞口20m段暗洞洞身開挖的安全。長管棚的施工質量關系到洞口段的洞身開挖的安全。

1.長管棚設計

本項目隧道進出口明暗交界處設計超前大管棚。設計參數(shù)：

（1）管規(guī)格：熱軋無縫鋼花管外徑108mm，壁厚6mm；導管上鉆注漿孔，孔徑為10mm，縱向間距15cm，呈梅花形布置，尾部留不小于250cm 的不鉆孔的止?jié){段。（2）管距：環(huán)向間距40cm。（3）傾角：外插角1～3°。（4）注漿材料：水泥（添加5%水玻璃）漿液。（5）設置范圍：拱部120°。（6）長度：長30m。（7）孔口導管規(guī)格：熱軋無縫鋼管外徑133mm，壁厚4mm。

2.管棚施工工藝

2.1主要材料和設備

長管棚施工的主要材料：φ108*6mm鋼花管、水泥漿液（摻入水玻璃）等。

主要機械設備：挖掘機、鏟車、潛孔鉆機、冷彎機、鋼筋切斷機、電焊機、注漿設備、空壓機、鋼管支架等。

2.2鋼花管加工

鋼管采用3～6m一節(jié)，鋼管上鉆注漿孔，孔徑為10，縱向間距15cm，呈梅花形布置，尾部留10cm的不鉆孔的止?jié){段。

2.3搭鉆孔平臺安裝鉆機

（1）鉆機撐于穩(wěn)固的地基上，防止在施鉆時鉆機產(chǎn)生不均勻下沉、擺動、位移而影響鉆孔質量。（2）開鉆前首先從左向右對35個孔口進行編號，并用紅油漆寫在導向墻上。（3）鉆機要求與已設定好的孔口管方向平行。用掛線、鉆桿導向相結合的方法對鉆機進行定位，反復調整，確保鉆機鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

2.4鉆孔

（1）鉆頭直徑采用Φ120mm硬質合金鉆頭。

（2）鉆孔前，在套拱端頭用噴漆將導向管編號，依次為1#、2#、3#……33#、34#、35#。鉆孔時先鉆奇數(shù)孔，從兩側拱腳向拱頂?shù)捻樞蜚@，即按照1#、3#、5#、7#、……17#；35#、33#、31#……23#、21#、19#孔順序鉆孔。鉆孔過程中對孔徑和孔的偏斜度進行檢查，每鉆進5m，檢查一次。若發(fā)現(xiàn)鉆孔偏離設計方向，及時修正鉆桿的方向。鉆孔總原則是“從拱腳向拱頂，邊鉆邊檢查，有偏離及時修正；鉆完一條，驗收一條，安裝一條。”

所有奇數(shù)孔鉆完，108mm鋼管安裝完成后，再開鉆偶數(shù)孔。鉆孔工藝控制措施同奇數(shù)孔一致。等所有孔鉆完，108mm鋼管安裝完成后開始壓漿。

（3）鉆機開鉆時，應低速低壓，待成孔10m后可根據(jù)地質情況逐漸調整鉆速及風壓。若鉆進過程阻力較大，可退回1m左右，多次反復，阻力減小后繼續(xù)鉆進。

（4）鉆進過程中經(jīng)常測定鉆機位置，并根據(jù)鉆機鉆進的狀態(tài)判斷成孔質量，及時處理鉆進過程中出現(xiàn)的事故。

（5）巖質較好的可以一次成孔。如果鉆進時產(chǎn)生坍孔，則先向孔內壓水泥漿，將該孔注滿水泥漿，利用水泥漿將周圍土體固結，再鉆進。

2.5清孔驗孔

（1）用地質巖芯鉆桿配合鉆頭進行反復掃孔，清除浮渣，確?？讖?、孔深符合要求，防止堵孔。（2）用高壓風從孔底向孔口清理鉆渣。（3）用全站儀、測斜儀等檢測孔深、傾角、外插角。

2.6安裝鋼花管

棚管安裝工序：棚管配管、編號→管節(jié)加工→鋼筋籠加工→棚管逐步節(jié)頂入→鋼筋籠頂入→安裝止?jié){板

（1）為使同一橫斷面內的接頭數(shù)不大于50%，編號為奇數(shù)的第一節(jié)管采用3m鋼管；編號為偶數(shù)的第一節(jié)鋼管采用6m鋼管，以后每節(jié)均采用6m長鋼管。（2）鋼管在專用的管床上加工好絲扣，絲扣長20cm；導管四周鉆設孔徑10mm注漿孔，尾部2.5m不鉆孔；孔間距縱向15～20cm，呈梅花型布置；管頭焊成圓錐形，便于入孔。（3）鋼筋籠由四根Φ16主筋和固定環(huán)組成，固定環(huán)采用Φ10鋼筋，將其與主筋焊接，按0.2m間距設置。（4）棚管頂進采用挖掘機在人工配合下按配管方案逐節(jié)頂入，棚管頂入完成后人工頂入鋼筋籠。

2.7注漿

正式壓漿之前先進行鉆孔、壓漿、頂管試驗，試驗孔長度為5m。

（1）安裝好棚管后使用錨固劑將孔口管及棚管間縫隙封閉住，噴混凝土封閉工作面，達到強度后方可對孔內注漿，注漿前備足止?jié){閥。（2）注漿材料采用水泥漿液，水泥和砂1：1（添加5%水玻璃濃度為35波美度）。（3）采用注漿機將水泥漿液注入管棚鋼管內，初壓0.5～1.0MPa，終壓2MPa，持壓15min后停止注漿，擰緊止?jié){閥。（4）止?jié){閥待漿液凝固后卸下，清洗后循環(huán)使用。（5）注漿時先灌注“單”號孔，再灌注“雙”號孔。（6）注漿結束后及時清除管內漿液，并用M30水泥砂漿緊密充填，增強管棚的剛度和強度。

3.管棚施工中遇特殊情況及處理措施

（1）塌孔。在塌孔處反復用空壓機清孔+鉆進，直至將塌孔處土方清理干凈，再繼續(xù)鉆孔。若清理干凈再遇到塌孔，則進行壓水泥漿，將孔壁周圍土體加固后，再進行鉆孔。（2）斷管。根據(jù)斷管位置、斷管接頭處的特征判斷斷管發(fā)生的情況確定，一般都是采取在“斷管旁邊”重新鉆孔，安裝鋼管、壓漿進行等效補強。（3）卡鉆。 鉆進過程中出現(xiàn)卡鉆前，操作手隨時可以根據(jù)鉆桿扭矩、壓力變化提前斷定是否會出卡鉆的情況，如出現(xiàn)卡鉆，可以調整并增大鉆機壓力、扭矩，利用鉆機的壓力、扭矩先退出鉆桿，再進行下一次鉆進，直到達到設計鉆孔深度。（4）壓漿串孔。若在壓漿過程中發(fā)生水泥漿用量持續(xù)增加，壓力無法穩(wěn)壓，則將相鄰孔封閉，繼續(xù)注漿，直至注漿壓力達到設計要求；endprint

4.施工過程中的質量控制

4.1導向管安裝質量控制

（1）按照設計要求，導向管根據(jù)設計要求設計“1～3°外插角進行安裝，即導向管標高應高出始端標高10cm（考慮縱坡影響）。（2）制作定位卡板，設計導向管直徑133mm，相鄰兩根導向管之間凈距267mm，制作寬度為267mm的定位卡板，通過定位卡板來控制導向管凈距40cm。再通過水準儀測量導向管標高。（3）導向管的定位非常重要，定位過程需仔細檢查、固定，防止出現(xiàn)偏位過大造成開挖過程中出現(xiàn)管棚侵限問題，影響施工安全。

4.2鉆孔質量控制

在鉆孔過程中，利用水平尺貼近鉆桿，若水平尺（平水管）氣泡向前端傾斜，說明鉆孔保持一定仰角。若平水管氣泡向下傾斜或水平，說明鉆孔向下傾斜或水平，則應調整鉆桿方向。

每進尺3m，用測斜儀或全站儀測一次孔的偏斜度，若發(fā)現(xiàn)鉆孔有偏斜，及時糾正鉆桿角度。

4.3φ108mm鋼花管安裝質量控制措施

（1）原設計圖紙108mm鋼管連接為絲扣連接，后經(jīng)過設計變更轉變?yōu)椴捎弥睆?9mm，壁厚6mm的無縫鋼管內插并焊接連接。內插管長度設計為100cm，每一斷插入長度為50cm。在50cm范圍內，每間隔15cm鉆孔，孔徑為10mm，梅花形布置。內插管與直徑108mm鋼管保持7mm接縫。在108mm鋼管鉆孔處和接縫處焊接，焊縫連續(xù)飽滿，焊腳高度高出接縫或鉆孔1～2mm。（2）在安裝108mm鋼管過程中，若發(fā)現(xiàn)鉆孔有一定偏斜，則繼續(xù)鉆孔，清孔，循環(huán)往復，直至108mm鋼管能夠安裝到設計長度。（3）內插管與直徑108mm鋼管之間焊縫連續(xù)飽滿、無夾渣，且焊縫高度不小于8mm。焊工需持證上崗。

4.4壓漿質量控制措施

（1）注漿機必須出具合格證書，壓力表必須經(jīng)具有檢測資質的單位檢測合格，出具檢測報告后才能在施工現(xiàn)場使用。每臺注漿機配備2只以上壓力表，以備壓力表損壞，備用。（2）水泥漿若長時間不用，達到初凝，必須做報廢處理。注漿過程必須連續(xù)，中斷時間不得超過1h。（3）保持單根108mm管注漿量不小于設計要求或設計要求1.5倍；保持達到注漿終壓后，持壓15min。（4）采用注漿壓力與注漿量雙控。（5）按設計圖紙要求，管棚壓漿采用水泥漿液（添加水泥漿液體積5%的水玻璃，通過現(xiàn)場試驗確定合適的注漿參數(shù)，初擬注漿參數(shù)如下：水泥漿水灰比1：1；水玻璃濃度：35波美度；注漿初壓1.0MP，終壓2.0～2.5MP。

5.結束語

綜上所述，長管棚作為隧道進洞施工的重要安全保障，該隧道通過完善的施工技術措施、質量保證措施，圓滿完成長管棚的施工，很好的保證了進洞開挖過程中的施工安全。endprint