洞口超前管棚施工作业指导书

洞口超前管棚施工作业指导书
洞口超前管棚施工作业指导书
一、 工程概况
五指山隧道穿过五指山丘陵，分左、右线设置。广州端洞口（进口）地段基岩裸露，岩性为紫红色厚层块
状砾岩，左线为弱微风化，右线为强风化。设计在左右线隧道进洞前采用5m的双层短管棚超前支护；苍
梧端洞口（出口）地势较平，主要为耕植土、亚粘土及全风化灰岩和强风化白云岩，洞顶覆盖较薄。设计
在左右线明暗交界处采用30m长管棚进行超前支护。
二、超前管棚施工
1.工艺流程图

2.施工方法
2.1搭设平台，安装钻机
2.1.1搭设平台
钻机安装要牢固，防止不均匀下沉、移位、倾斜等影响钻孔质量的现象发生，钻机距离掌子面不超过2m。
2.1.2钻孔
1)为了便于插管，钻孔直径应比管棚直径大20－30mm，钻孔深度宜大于设计的0.5m。采用Ф125mmm
钻头钻孔，成孔直径130mm。
2)对钻进不能成孔（如发生塌孔、卡钻等现象）地带应补浆固结围岩，待围岩固结后一次成孔。
3)钻机开孔时应低速，等成孔0.5m以后再升压至1.0mpa，遇软弱围岩，再改用低压钻进。钻孔顺序由高
位孔向低位孔进行。
4)管棚钻机钻深孔时必须接杆。因此，随着孔深的增长，需要对回转扭矩、冲击力及推力进行控制和协调，
尤其要严格控制推力，不能过大。
5)为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联接套应与钻杆材质相同，两端加工螺扣。
6)管棚钻机固定就位前，测量人员应准确画出钻孔位置。
7)施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动影响施钻精度。
8)钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm后转入正常钻速。
9)第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20～30cm时停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），
钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻
机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联接成一体。每次接长钻杆，均可按上述方法进行。
10)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。
11)引导孔直径应比管棚外径大15～20mm，孔深要大于管长0.5m以上。
12)钻孔达到要求深度后，按同样的方法拆卸钻杆，钻机退回原位。
13)安装管棚钢管，根据设计要求安装管棚。
a、钢管接头同一断面的接头数应不超过５0％，相邻钢管的接头至少错开１米。安装前应在地面预先排好
再依次安装，保证接头分布符合要求。
b、钢管上应按设计要求打注浆孔。
c、钢管的径向定位误差不大于２0cm。
2.2顶管工艺流程及工艺原理
2.2.1顶管的工艺流程图

2.2.2顶管工艺
本方法采用大孔引导和棚管钻进相结合的工艺，即先在安装好的导向架上按设计位置固定好大于棚管直径
的引导管Φ127×5mm，然后利用钻机的冲击和推力（顶进棚管时凿岩机不使用回转压力，不产生扭矩）将
安有工作管头的棚管沿引导孔顶进，逐节接长棚管，直至孔底。
2.2.3钢管顶进的作业要点
1）管件制作：棚管采用Φ42mm或φ108mm热轧无缝钢管。棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内
再联接。事先加工好的管节联接套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联接。第一根钢管前端要焊上合金
钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。
2）接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一断面受力。
3）使用潜孔钻机施作大管棚时，用钻机顶进φ108mm棚管。在顶进时钻机上必须安装与管棚直径相应的
钢管顶进联接套，并在大臂上改换钢管扶直器。待引导孔钻好后，使用顶管大臂进行顶进作业。
4）顶管作业：将钢管安放在大臂上后，钻机对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8～
2.0MPa，推进压力控制在4～6MPa。
5）接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，开动凿岩机反转，使顶进联接套与钢管脱离，
凿岩机退回原位，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部（严格
控制角度），人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力
低速顶进钢管。
6）棚管补强：为了加强管棚的刚度和强度，按设计将管棚钢管全部打好后，应先用钻头掏尽钢管内残渣，
进行棚管补强。补强方法：在钢管内注入水泥砂浆，形成钢管混凝土。
3.注浆工艺
3.1注浆前，先将钢管口外径与孔口周边的岩石用水泥密封，但要预留一小通气孔，注浆时，使钢管与孔壁
的环形空隙内的空气容易从此通气孔冒出；网管口注浆时，直至浆液由通气孔冒出为止，注浆可采用多孔
同时注浆，或先灌注“单”号孔，待1～2天固结后，再灌注“双”号孔；注浆时，其水灰比控制在1：1，建议
注浆初压力为0.5～1.0Mpa，终压力为2.0～2.5Mpa，但应由试验确定具体数值。注浆结束后用10＃水泥
砂浆填充，形成钢管砼。
3.2为了提高管棚注浆效果，浆液选用1:1水泥砂浆水灰比控制在1：1左右；管棚注浆采用压力—流量双
条件控制，KBY50/70型或性能类似的注浆泵，其注浆压力及注浆量按以下办法确定：
1）注浆压力
注浆压力是影响注浆效果的关键因素，施工中必须认真对待。常规条件下，注浆压力主要与涌水压力（静
水压力及动水压力）、裂隙大小和粗糙程度、浆液的性质和浓度、要求的扩散半径等有关，可按岩层裂隙
与注浆压力关系或涌水压力与注浆压力关系确定。
2）注浆量
为了获得良好的固结及堵水效果，必须注入足够的浆液量，确保一定的有效扩散范围。但注浆量过大，扩
散范围太远，将造成浆液的浪费及给开挖造成新的难度。
为了保证注浆效果，注浆采用一次升压法施工，即从注浆一开始就在短时间内将压力升高到设计规定值，
并一直保持到注浆结束。在规定的压力下，根据进浆量情况分级调整浆液浓度，直至裂隙逐渐被填充，单
位吸浆量逐渐减小，达到结束标准即停止注浆。
注浆顺序根据降水漏斗原理，从拱部开始从上而下压注，先压注无水孔，后压注有水孔。如遇串浆或跑浆，
可间隔一孔或几孔灌压。
3.3注浆异常现象的处理
1）在注浆过程中，经常发生浆液从其它孔流出的现象，这种现象称为串浆。发生串浆时，在有多台注浆机
的条件下，应同时注浆，无条件时应将串浆孔及时堵塞。轮到该孔注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢
筋将孔内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后注浆。
2）注浆压力突然升高，进行注清水，待泵压正常时，再进行注浆。
3）注浆量很大，压力长时间不升高，则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，使浆液在裂隙水中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过水泥砂浆的凝胶时间。
4.机具设备
序号 项目 设备、机具名称
1 钻机 钻进能力：50～100m；孔径≥150mm；钻孔角度：0～360°；动力：冲击式、回转式、冲击－
回转式
2 单（双）液注浆泵 注浆压力≥（10～12.5）MPa，排浆量≥100L/min，并可连续注浆
3 水泥浆搅拌桶 有效容积≥600L，搅拌改性水玻璃应选用高速机械式或风动式
4 储浆桶 ≥2m3
5 检验测试设备 秒表、PH计、波美计
6 动力 空压机（≥20 m3）
7 加工设备 钢筋切断机、交流电焊机
8 其他设备 流量计、混和器、抗震压力表、高压胶管、高压球阀、水箱

5.劳动力组织
序号 人员 人数 职责
1 技术人员 1 掌握技术标准、负责施工指导、监督施工质量、记录
2 工班长 1 组织和协调
3 测量人员 2 测量放样、检查验收、并对整个施工过程进行摄像
4 钻孔、安装人员 5～10 凿孔施工、准备材料、安装导管
5 浆液制备人员 5 准备材料、制备浆液、搅动浆液、清洗设备
6 注浆泵司机 2 注浆泵的操作、维修保养及鼓掌排除
7 清洗废浆工 1 清理废浆
8 注浆记录工 1 记录注浆压力、注浆量、流量、胶凝时间及其他的情况
9 安全员 1 负责施工安全
10 搬运工 4 搬运材料、机具
11 其他 8 电工、管棚加工、空压机司机等
合计 29～34
6.质量要求
6.1钻孔前，按设计精确画出钻孔位置。
6.2管棚钻机应在技术人员和测量人员的指导下摆正大臂，按设计调整好钻孔角度。开钻速度要慢，待钻杆
进入岩体30cm左右后，常速钻进。
6.3钻孔平面误差≤15cm，钻孔角度误差≤0.5°。
6.4控制钻孔角度，尤其接长钻杆后钻进角度应严格控制。成孔要孔壁圆、角度准、孔身直、深度够。
6.5注浆前先注水清孔、引流，要检查管节两端联接丝扣，有脱扣和裂纹的管节不得使用。
6.6注浆时应准确掌握浆液配比，并使浆液在管内充填密实。
6.7大管棚接头处要错开，以利于整体受力。
7.安全措施
为确保安全，应采取以下措施：
7.1进行全员安全意识教育。
7.2针对长大管棚施工特点和要求，严守有关安全规则和安全规章制度。作业平台搭设牢固并设置围栏。
7.3加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理，科学的组织施工。
7.4拆卸钻杆时，要统一指挥，明确联络信号，扳钳卡方向应正确，防止管钳及扳手打伤人。
7.5注浆人员及所有进入施工工地的人员，必须按规定佩带防护用品，穿戴防护用具（如胶皮手套、口罩、
眼镜、防护罩等）。
7.6所有工作人员必须遵章守纪，听从统一指挥，同时加强安全保卫工作，禁止闲杂人员进入施工现场。
7.7要有良好的照明条件。