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1、隧道大管棚施工工艺 中铁十七局集团第一工程有限公司十天项目经理部 十天高速公路西秦岭隧道十堰端位于陇南市徽县大河店乡麻郭台村 由中铁十七局集团一公司承建的西秦岭隧道十堰端右线起讫里程为YK549 664 YK552 294 施工段落长2630m 含6m明洞 左线起讫里程为ZK549 656 ZK552 297 施工段落长2641m 设计标准 隧道净宽10 25m 净高5 0m 紧急停车带净宽13 0m 净高5 0m 左右线洞门均采用端墙式洞门 围岩级别主要有 级 级 级围岩级 其中 级围岩共长1480米 级围岩共长2640米 V级围岩共长1151米 西秦岭隧道十堰端进口段位于洛河左岸山坡 围岩
2、埋深0 60米 地层岩性地表以第四系崩坡积块石 碎石土及粉质粘土为主 松散 土质不均 局部含大孤石 下部为志留系大河店组 S2 3d 主要为灰质板岩夹片岩及灰岩 围岩岩体破碎 完整性差 推测隧道施工过程中易发生掉块 塌落 围岩级别为 级 由于隧道洞口段围岩为 级破碎带 为确保开挖稳定 在隧道左 右线进口段 隧道拱部120 范围内采用 108无缝钢管 壁厚6mm 超前大管棚注浆支护辅助施工 共设1环 每环钢管总长15m 环向间距0 4m 外插角约为1 注水泥浆 超前大管棚采 108mm热轧无缝钢管 壁厚6mm 节长4m 6m 钢管接头采用丝扣连接 丝扣长15cm 纵向同一横断面内的接头数不大于5
3、0 相邻钢管的接头至少须错开1m 超前大管棚施工时 钢管与隧道路线中线平行 其仰角为1 2 不含路线纵坡度 大管棚施工工艺流程见下图所示 1 钻机工作平台开挖首先根据钻机自身高度确定台阶的开挖高度 由原地面自上而下挖台阶 仰坡面需竖直开挖 以便管棚导向墙施作 当挖至台阶底部时 形成管棚钻机施作平台 考虑钻机平台高度不能满足导向墙施作高度 需将开挖平台两侧以外的位置进行加深 开挖方法主要采用机械开挖 人工用风镐配合 挖机清渣 2 测量放线首先复核线路中线 水平 根椐线路中心线控制桩及高程控制点在仰坡面标识出隧道中心线及外拱顶标高 并根据暗洞开挖轮廓线在仰坡面画出外拱弧 做为导向墙立模的依据 根据
4、导向墙的里程控制好导向墙内外模的高度 并预留相应的沉降量 3 施作导向墙 安设导向管 工字钢安装 为保证管棚施工刚度 于导向墙内设3榀工字钢架 工字钢半径为5 93m 间距0 75米 每榀钢架分为三个单元 钢架必须保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求 每节钢架两端均焊连接板 工字钢各单元 通过连接板焊接并用螺栓连接牢靠 连接板应密贴 加工后进行试拼检查 每榀钢架每端共需4套螺栓 螺母 钢架安装时应严格按照设计中线及水平位置架设 安装尺寸允许偏差 横向和高程为0 5cm 垂直度 2 钢架的下端设在稳固的地层上 拱脚高度低于上部开挖底线以下15 20cm 拱脚开挖超深时 加设钢板或混凝土垫块 在灌注
5、混凝土时钢架应全部被混凝土覆盖 钢架保护层厚度不得小于40mm 钢架在加工完毕以后应在水泥地上试拼 钢架周边拼装允许偏差为 3cm 平面翘曲应小于2cm 3榀钢架间纵向采用 22钢筋按环向1米间距布置 并与钢架焊接牢固 钢架落底需置于稳固的基岩上 拱脚开挖超深时 需加设钢板或混凝土垫块 安装工字钢时 应保证工字钢底部至内模顶面的距离达到25cm 即工字钢底部的混凝土保护层厚度 导向管埋设 工字钢架架设完成后 进行导向管的埋设 导向管采用直径为127mm的无缝钢管 其壁厚为5mm 导向管的长度是2 0米 环向间距根据管棚间距而定 为了防止导向管在灌注混凝土时发生位移 导向管按照设计要求焊接在工字
6、钢架上 导向管中心线位置允许偏差10mm 尺寸允许偏差 10mm或0mm安装导向管时 应严格控制导向管的环向间距及纵向位置 为满足设计要求 可先在工字钢架顶面标定出导向管的位置 并按间距 方向角要求布置导向管 导向管纵向与线路方向需一致 外插角角度为1 以免管棚钻机钻孔侵入洞身开挖断面 为避免混凝土浇注时砂浆进入并堵塞导向管 安装导向管时需与端模抵紧并采取措施使其牢牢固定在端模上 模板安装 导向墙钢模板之间通过螺栓连接 模板拼装示意图如1 2所示 为确保导向墙内模圆顺 导向墙端头模板采用5厘米厚木板安装 木板间连接采用加背撑方式进行加固 木模板与钢模板之间采用扒钉或钢钉连接牢固 在安装模板前应
7、检查模板尺寸除顶面高程允许偏差 10mm 导向墙边缘位置允许偏差 10mm或0mm 模板平整度不得大于5mm 模板表面错台允许偏差2mm 模板安装需牢固可靠 模板与混凝土接触面需涂刷脱模剂 钢架架立 模板安装及各种预埋件埋设完成后应及时报技术室及质检工程师复核自检 自检后报监理工程师检查 检查合格后方可进行下道工序施工 混凝土浇注 混凝土浇注前 需再次对模板 导向管进行检查 并作必要的较正 模板的中线 水平及尺寸必须符合设计要求 预埋件的位置必须正确 模板安装及支架必须牢固紧密 导向墙采用混凝土浇注 施工过程中 需严格控制原材料的质量 加强混凝土的拌合 运输 浇注 养护等各个环节质量控制 混凝
8、土统一由拌合站集中供应 混凝土灌车运输 人工配合机械浇注并捣固密实 浇注顺序为自拱脚两侧对称浇注 直至拱顶 混凝土拆模及养护混凝土浇注完毕后 需及时进行养护 养护龄期不得少于7天 混凝土强度达到设计强度的70 后可拆除非承重模板 外模 及端 模板 强度达到设计强度的100 后可拆除内模及支架 4 封闭开挖面开挖面封闭采用湿喷混凝土方式 形成止浆墙 防止浆液回流影响注浆效果 喷射砼的强度为C25 5 钻孔 钻孔采用管棚钻机进行 钻机平台的高度根据钻机的可调控范围以及钻孔顺序进行确定 由于钻机钻孔顺序按高孔位向低孔位进行 平台位置相应自上而下进行逐步降低 以满足钻孔需要 为了便于安装钢管 钻头直径
9、采用108mm 先施工奇数后偶数 岩质较好的可以一次成孔 钻进时产生坍孔 卡钻时 需补注浆后再钻进 钻机开钻时 应低速低压 待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压 钻进过程中经常测定其位置 并根据钻机钻进的状态判断成孔质量 及时处理钻进过程中出现的事故 钻进过程中确保动力器 扶正器 合金钻头按同心圆钻进 认真作好钻进过程的原始记录 及时对孔口岩屑进行地质判断 描述 作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料 从而指导洞身开挖 工艺要求 钻机就位时用全站仪 挂线 钻杆导向相结合的方法 反复调整 确保钻机钻杆轴线和导向轴线相吻合 需要搭设钻机平台时 应满足承受机具 材料 人员荷载要求 连接牢固
10、稳定 防止施钻时产生不均匀的下沉 摆动 位移等影响钻孔的质量 钻孔时经常测量孔的斜度 发现误差超限应及时纠正 至终孔仍然超限者应封孔 原位重钻 在钻孔时 若出现卡钻 塌孔时应注浆后再钻 钻孔时 应认真填好钻孔记录 除记录钻孔深度 方向角外 还应根据钻孔出屑或取芯情况记录不同孔时的围岩情况 达到超前探测围岩的目的 孔钻完之后应进行清孔 5 管棚的加工 成孔后要立即清孔并下管 以免因坍孔造成孔内堵塞而无法顺利安装 长管棚为直径为108mm 壁厚为6mm的无缝钢管 管棚管壁上钻孔 并呈梅花形布置其纵向 横向间距为20cm 尾部为不钻孔的的止浆段300cm 钢花管在同一截面的接头数不得超过管数的50
11、管棚在安装前用高压风对孔内进行扫孔 清孔 清除孔内浮渣 确保孔径 孔径不得小于127cm 孔深符合要求 防止堵孔 管棚可采用顶进安装 逐节接长 钢管接头采用丝扣连接 丝扣长15cm 管棚的加工及安装如下图所示 6 管棚安装 1 大管棚钢管分为管尖段 标准段 管顶段 管尖段钢管长为5m 标准段钢管长为4m 管顶段钢管长为6m 2 大管棚钢管安装时 首先用勾机吊起管尖段钢管 人工进行对孔 推顶 如人工无法推顶钢管进孔时 钢管外露部分应用门式架等搭设临时支撑点 管尖段钢管临时接一节1 0m长 108 6mm的钢管作为保护套管以保护钢管 用勾机推顶保护套管使管尖段钢管上管口距导向管外露面约20cm的位
12、置 拆除临时套管 再用勾机吊起标准段钢管 就位后和管尖段进行接长 接头采用丝扣连接 丝扣长度15cm长 连接好后在标准段管尾临时接一节钢管作为保护套管以保护钢管 用勾机推顶保护套管使标准段钢管上管口距导向管外露面约20cm的位置 拆除临时套管 再用勾机吊起管顶段钢管 以上面的方法进行钢管接长和顶进 以此类推 完成整条大管棚钢管及钢筋笼的接长和安装 7 注浆 管棚安装完成后进行注浆 浆液采用水灰比为1 1的水泥浆液 注浆顺序原则上由低孔位向高孔位进行 首先对钢花管进行单液注浆 注浆压力取0 5 3 0MPa 根据实际情况调整注浆参数 取得管棚注浆施工经验 工艺要求 注浆前应采用喷混凝土 喷混凝土
13、加注浆或加其它的方式对开挖工作面进行封闭 形成止浆墙 防止浆液回流影响注浆效果 注浆的顺序原则上由低向高依次进行 有水时从无水孔向有水孔进行 一般采用逐孔注浆 注浆压力根据岩层性质 地下水情况和注浆材料的不同而定 一般情况下注浆初始压力取0 5 1 0Mpa 注浆终压取1 5 2 0Mpa 注浆方式 在管棚口直接注浆 注浆管深入管棚0 2 0 5m 以单孔设计注浆量和注浆压力作为注浆结束标准 其中应以单孔注浆量控制为主 注浆压力控制为辅 注浆至 108 6mm钢管与导向管之间的空隙连续流出水泥浆为止 注浆时要注意对地表以及四周进行观察 如压力一直不上升 应采取间隙注浆方法 以控制注浆范围 注浆
14、时 应对注浆管进行编号 注浆编号应和埋设导向管的编号一致 每个注浆孔的注浆量 注浆时间 注浆压力作出记录 以保证注浆质量 注浆记录包括 注浆孔号 注浆机型号 注浆日期 注浆起止时间 压力 水泥品种和标号 浆液容重和注浆量 灌浆的质量直接影响管棚的支护刚度 因此必须设法保证 检验灌浆的饱满 密实 注浆孔封堵方式 采用钢板在钢管口焊接封堵 预留注浆管 注浆管必须安装阀门 堵头必须封闭严实 注浆完成后采用快干水泥砂浆进行封堵 108 6mm钢管与导向管之间的空隙 8 注浆异常现象处理 发生串浆现象 即液浆从其他孔中流出时 采用多台泵同时注浆或堵塞串浆隔孔注浆 水泥浆压力突然升高 可能发生了堵管 停机
15、检查 注浆迸浆量很大 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 进行小量低压力注浆或间歇式注浆 使浆液在裂隙中有相对停留时间 以便凝胶 但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间 才能避免产生注浆不饱满 9 注浆时应注意事项 浆液配制 水泥浆采用卧式搅拌机拌和 水灰比W C 0 5 1 0 在注浆前试验合理确定浆液配比 注浆压力等注浆参数 浆液配比选择要考虑岩石裂隙情况及浆液扩散半径 现场通过试验确定 配制浆液时 要注意加料顺序和速度 防止浆液结块 浆液随配随用 用多少配多少 以免造成浪费 配制好的浆液 需经过滤后方可进入泵体 以防杂物堵塞管路或泵体 注浆施工 采用2台BW 250 5
16、0型注浆泵注浆 清孔后 按由下孔至上孔的顺序施工 浆液先稀后浓 注浆量先大后小程序注浆 如遇串孔或跑浆则隔孔灌压 注浆压力控制 注浆压力按分级升压法控制 由注浆泵油压控制调节 具体调法是 启动注浆泵 正常运转后关闭泵口阀门 泵停止运转后 旋转压力调解旋钮 将油压调在要求的油压刻度值上 随着注浆阻力的增大 泵压随之增高 当达到调定值时 自动停泵 为防止由于压注速度过大 造成上压过快返浆 漏浆等异常现象 影响注浆质量 结束标准 采用终压和注浆量双控制 一般以单管设计注浆量为标准 当注浆压力达到设计终压不小于20min 进浆量仍达不到设计标准时 也可结束注浆 清洗注浆系统 达到结束标准后 停止注浆 随即卸下注浆混合器及注浆系统 并用清水清洗干净 以保证下次注浆顺利进行 施工中要加强劳动保护 防止浆液沾染人体 效果检查 开挖检查浆液渗透及固结状况 据压力浆量曲线分析判断 没达到设计要求时 须补注处理 1 施工前做好洞顶排水天沟 严防雨水流入施工工作面 2 管棚钻机就位要在工作面前方平坦的地面上 安装要稳定 牢固 3 施工人员一律佩戴安全帽 安装拱架及 127mm导向管时 操作人员应腰系安全带
