管棚施工工艺

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1、4.4.8.3.80管棚预注浆施工工艺及施工方法4.4.8.3.1.管棚施工工艺流程80管棚预注浆施工工艺流程详见图4.4.8.3.-1。 管棚施工方案适用于乌鞘岭隧道断层影响带，主要分布在范围内。乌鞘岭隧道F4断层南影响带DK170+300-DK170+450，以碎裂砂岩为主，岩体破碎，节理很发育，属较软岩，中等富水。F4北影响带DK170+650-DK170+750，以碎裂安山岩为主，岩体破碎，节理很发育，属硬岩，中等富水。F5断层南影响带171+160-DK171+210，以碎裂安山岩为主，岩体破碎，节理很发育，属硬岩，中等富水。F5北侧影响带DK171+250-DK171+300，以碎

2、裂砂岩为主，岩体破碎，节理很发育，属较软岩，中等富水。4.4.8.3.2. 80管棚预注浆施工技术参数4.4.8.3.2.1.管棚采用80的钢管，沿拱部环向布置6.4米；钢管长度设计为10米；纵向搭接2米，纵向排距7米；管棚钢管中心环向间距40cm，80钢管初始上抬值设计为20cm，外插角度6。孔位具体平面布置详见图4.4.8.3.-2。注浆终止压力3.0MPa。4.4.8.3.2.2双液注浆材料：普硅525水泥、35Be水玻璃、缓凝剂磷酸氢二钠、减水剂。水泥浆水灰比1.2510.51；水玻璃模数为2.42.8之间；水泥浆、水玻璃浆液体积比为11-10.3。4.3.2.2.4.管棚施工基地纵断

3、面示意图详见图4.4.8.3.-3。4.4.8.3.3.管棚施工机具 施工机具配套选用原则：一、保证施工机具设备生产性能满足乌鞘岭隧道管棚施工设计要求；二、保证施工生产中，机械设备性能满足管棚施工工艺、工序的质量要求；三、保证满足乌鞘岭隧道快速施工的要求；四、保证隧道工程施工生产安全的要求；4.4.8.3.3.1.管棚钻孔施工机具为了保证管棚钻孔作业施工精度、保证快速施工、合理配置施工机械，充分发挥机械化配套施工的优越性，同时为保证乌鞘岭隧道施工中突水、涌泥等不良地质条件下，突发的意外事故处置能力和应变能力，在管棚钻孔施工中，选择轨行门架式全液压凿岩台车，作为钻孔作业施工机具。管棚钻孔施工使用

4、的机具，成套设备见表4.4.8.3.-1。管棚作业施工钻机及成套设备表 （表4.4.8.3.-1）序号设备名称及规格单位数量备注1轨行门架式液压凿岩台车TH586-5台14臂、瑞典产2运输车辆台2运料3交流电焊机台14钻杆套5购置5102冲击钻头个5钻引导孔用6钻杆连接套个5购置7管道施工用具套2购置8钢管顶进连接套个5自制4.4.8.3.3.2.注浆机具设备注浆机具设备：包括注浆泵、高速搅拌机、混合器、抗震压力表、止浆塞等。选配注浆施工机具要求：拌浆设备要求能够满足注浆设计能力需要、强制搅拌、高速度、高稳定性、拌合用水的掺量能够准确的自动计量；注浆泵能够注入悬浊液和化学浆液、能够满足管棚注浆

5、施工的设计能力要求、配有电子流量流速记录仪、可变速调节注入速度；输浆管具有快速施工接头，满足快速施工与维护的要求；混合器具有单向止浆能力，注双液浆时能够保证浆液混合均匀；孔口管要求能够快速拆卸与安装，保证施工中快速安装和拆卸；流量计要求能够计量流量、流速、并具备电脑记录打印功能。具体管棚注浆施工机具设备名称及性能详见表4.4.8.3.-2。管棚注浆机具设备名称一览表 (表4.4.8.3.-2)序号名称规格型号/性能单位数量备注1双液调速注浆泵2TGZ/120/105台3配压力计及流量计2叶片立式搅拌机CEMAG-400台2桶容积2*250L,拌合水自动计量，自加工3混合器个5自制4止浆塞套10

6、购置5高压球阀25、30个10压力按设计选用6抗震压力表只6压力按设计选用7高压胶管25每根10米根10带快速接头30每根5米根6带快速接头8储浆桶SS400-1台3350L9流量压力自动计量仪SPQ-850台3具备电脑功能10孔口管80根带法兰盘4.4.8.3.3.3.现场试验设备注浆施工的重点：一是注浆设计是否符合实际施工要求；二是注浆施工作业的过程控制。所以要保证注浆施工现场的试验工作。其目的是控制影响注浆效果的各个因素保证在设计的范围之内。 通过玻美计现场检测水玻璃的配制是否满足设计要求；通过粘度计进行现场检测注浆浆液黏度是否满足设计要求；通过温度计进行现场检测，确定水泥浆液或水玻璃的

7、温度是否在涉及范围内，并以此推断温度对注浆浆液凝胶时间的影响程度；通过现场进行注浆浆材凝胶时间试验测定，判断施工配比是否满足设计要求；最重要的是通过现场观察得到的压力变化数值、流量变化数值、流速变化数值等施工参数，现场进行注浆设计调整与优化。具体的现场试验设备以其名称见表4.4.8.3.-3。注浆施工现场试验仪器设备名称及用量一览表 （表4.4.8.3.-3）序号名称规格型号单位数量备注1压力机压力换代用套12天平0-1Kg、感量1g台23维卡仪组14秒表0.1s块2测浆液凝胶时间5粘度计ZNN型个2测浆液黏度6比重计ZNB型个47玻镁计0-70Be支4测水玻璃浓度8温度计0-50支2测浆液温

8、度9磅秤50Kg台110电炉1-1.5KW个211试模4*4*4、7.07*7.07*7.07套6抗渗试模12水桶10-20L个413量杯计量筒50-1000ML套414搪瓷杯个404.4.8.3.4.注浆方式管棚注浆采用独头注浆方式，其具体施工见图4.4.8.3.-4。为防止注浆施工过程中发生浆液窜管的不利状况发生，影响管棚注浆加固围岩的效果，所以乌鞘岭隧道工程管棚施工过程中采用单向阀管的新方法。此种方法可有效防止窜浆的现象发生，提高管棚的施工质量。其具体方法见图4.4.8.3.-5。4.4.8.3.5.施工准备为了保证管棚注浆施工作业顺利进行和保证管棚施工质量和安全，注浆前应做好如下施工准

9、备工作：4.4.8.3.5.1.止水止浆墙的施工：为防止注浆薄弱地段地下水涌出作业面及注浆时跑浆，注浆地段的起始处掌子面应喷射20CM厚混凝土（加单层钢筋网）。此后，每个注浆段终止处留出3米厚围岩作为止浆岩盘。4.4.8.3.5.2.隧道断面放线，定中线，并在止浆墙上标出注浆孔位。施工放样采用经纬仪进行方位和坐标测量。4.4.8.3.5.3.由专业注浆技术工程师，进行技术人员的培训，了解注浆材料的性能，以及注浆工程施工要点。进行现场材料的试验。4.4.8.3.5.4.绘制钻孔、注浆操作参数记录表格。4.4.8.3.5.5.按设计要求摆设钻机，布设注浆站。注浆站的施工布置示意图见图4.4.8.3

10、.-6。4.4.8.3.5.6.配备好施工用水、电、材料（包括水泥、水玻璃、缓凝剂等材料），整齐布置，避免受潮或影响施工。材料必须是经过质检工程师和实验工程师及监理工程师检验过的，方可进入施工现场。4.4.8.3.5.7.施工机具设备调试：检查钻机是否工作正常、注浆设备进行压力、流量试验和调试。4.4.8.3.6.全液压凿岩台车钻深孔施工4.4.8.3.6.1.由于断层影响带岩层破碎，节理很发育，中等富水。所以钻孔施工中采用102的钻头进行钻孔，即采用大引导孔施工，最大程度上克服在顶管施工作业中送管难的情况发生。4.4.8.3.6.2.液压钻孔台车的钻杆长度为4.3米、5.525米，钻深孔时必

11、须接长钻杆。因此，随着孔深的增大，需要对回转扭矩、冲击功率及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，不能过大。4.4.8.3.6.3.为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆连接套应与钻杆材质一致，两端加工内螺纹（配合钻杆首位端外螺扣），连接套的壁厚10mm。连接套及连接方式见图4.4.8.3.-7。为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆向前钻进向前平移。4.4.8.3.6.4.台车就位固定后，有测量工站在车壁挂蓝上绘制孔位。4.4.8.3.6.5.施钻时，台车大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动影响施钻精度。4.4.8.3.

12、6.6.钻机开孔时的钻速宜采用低速，钻进20cm后转入正常钻速。4.4.8.3.6.7.第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20至30cm是停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨复位，再装入第二根钻杆。4.4.8.3.6.8.引导孔的孔径较管棚钢管外径大15至20mm，孔深较管长长0.5米以上。4.4.8.3.7.管棚顶管施工4.4.8.3.7.1.顶管工艺:根据快速施工的要求，决定采用大引导孔和棚管钻进相结合的工艺，及先钻大于钢管外径的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力（顶进管棚时凿岩机不使用回转压力，不产生扭矩）将安有工作管头棚管沿引导孔顶进，逐节接长管棚，直至孔底。管

13、棚顶进连接套及管棚扶直器见图4.4.8.3.-8。4.4.8.3.7.2.管件制作：棚管采用80的普通无缝钢管，钢管节长3.3米，管棚长度10米，因此，必须接长3次以上。管棚接长时先将前一根钢管顶入钻好的引导孔后再行连接。直线加工好的管节连接套见图4.4.8.3.-9。联接器螺纹长度不小于15厘米。要将联接器预先焊接在每节钢管两端，便于连接。第一根钢管前段要焊上合金钢片式空心钻头，以防止端部顶弯或劈裂。4.4.8.3.7.3.接长管件应满足管棚受力的要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一个断面受力。4.4.8.3.7.4.顶管作业：将钢管安放在台车大臂上后，凿岩机对准已钻好的引导孔，低速

14、推进钢管，其冲击力控制在1.8至2.0MPa，推进压力控制在4.0至6.0MPa。4.4.8.3.7.5.封闭钢管尾部先用麻布条封堵管棚钻孔空隙，后用环形楔环顶紧，最后用电焊将楔形环焊接在管棚上。见图4.4.8.3.-10所示。4.4.8.3.8.配制浆液4.4.8.3.8.1.水泥浆的搅拌应在高速搅拌机内进行，严格按照施工配合比进行投料，水泥浆的浓度一般控制在0.51-1.51，并根据地层裂隙情况、含水状态及凝胶时间要求合理使用。乌鞘岭隧道注浆施工中采用高速搅拌机进行水泥浆液配制，高速搅拌机安装两部7.5KW高速电机，拌制力强劲高效，每分钟转速达到1400r/min。搅拌机布置有两个制浆桶，

15、而且配有自动加水计量仪，可以保证水泥浆液的施工供应和浆液拌制质量。4.4.8.3.8.2.搅拌水泥浆的投料顺序：在放水的同时，将缓凝剂、外掺剂在水中按一定比例加入，搅拌溶解，再将需要的水泥倒入，搅拌2-3min。4.4.8.3.8.3.外掺剂的重量为水泥重量的5%-10%，缓凝剂的掺量占水泥重量的2%-3%。4.4.8.3.8.4.浓水玻璃的稀释方法。1、采用水玻璃比重D与玻美Be之间的关系如下。2、采用边加水边搅拌，边用玻美度计测量的方法进行。4.4.8.3.8.5.制备水泥浆或稀释水玻璃时，严禁水泥块或纸片进入浆液，放浆进入储浆桶时要用滤网过滤，以防止堵塞注浆泵。4.4.8.3.8.6.做

16、好配置浆液的施工纪录，为分析注浆效果提供依据。4.4.8.3.8.7.配置好的浆液存放在由低速搅拌器的储浆罐内，防止浆液由于存放时间稍长产生沉淀、离析等现象。4.4.8.3.9.注浆4.4.8.3.9.1.注浆工艺系统：双液注浆工艺系统如图4.4.8.3.-11所示。4.4.8.3.9.2.注浆工艺流程图（见图4.4.8.3.-12）4.4.8.3.10.注浆顺序管棚注浆顺序原则上遵循着“先两侧后中间”、“跳孔注浆”、“由稀到浓”的原则。注浆施工由两端管棚钢管开始注浆，跳孔进行注浆施工，想隧道拱顶钢管方向推进，开始时注浆的浆液浓度要低一些，逐渐加浓至设计浓度。这样做法有利于注浆的浆液向拱顶方向

17、扩散，而且促进浆液的致密程度，利于防渗的要求。4.4.8.3.11.注浆施工要点 4.4.8.3.11.1.注浆孔位要准确，定位偏差应小于5cm，孔底偏差不大于孔深的1%至2%。顶管施工作业过程中会使管内混入一些碎石和碎屑，在注浆施工前一定要用高压风水进行吹洗，如果管内仍有较大的碎石，应采用小于钢管内径的钻头，利用凿眼台车钻进将其钻碎，吹洗干净。4.4.8.3.11.2.拌浆时严禁纸屑等杂物混入浆液，拌好的浆液要经过过滤，未经过过滤的浆液严禁进入泵体，以防堵塞。注浆过程中，要时刻注意泵口及孔口的压力变化情况，发现问题及时处理。双液注浆时，要经常测定混合气候的浆液的凝结时间，防止由于泵及管路故障

18、，造成浆液比例改变而发生事故。注浆过程中，如发现孔口及工作面漏浆，要采取封堵，缩短凝胶时间及采用间歇注浆方式。做好钻孔、注浆纪录，为分析注浆效果提供依据。注浆结束后，要彻底的清洗泵体和管路，以保证下次注浆安全顺利进行。4.4.8.3.11.3.注浆施工过程中如发现掌子面漏浆，应及时用麻布进行封堵。4.4.8.3.12.严格注浆施工作业现场控制，保证注浆质量注浆施工作业中，浆液注入的压力是一个最为关键的现场施工过程控制因素。根据流量计显示的孔口压力变化可以判断注浆施工的基本发展状况，并及时采取相应措施。4.4.8.3.12.1.压力逐渐上升，但达不到设计要求的压力。原因分析是：浆液浓度低、凝胶时

19、间较长、浆液在碎石中形成劈裂脉或者是部分浆液溢出。此时应适度加大浆液浓度、小时间间隔注浆。4.4.8.3.12.2.注浆开始后压力不上升，甚至离开初始压力呈下降的趋势。原因分析是：表明浆液已经外溢。此时应该采取大浓度浆液和较低注入速度，如果情况无改变，则应先停止注浆。4.4.8.3.12.3.注浆压力上升后突然下降，表明浆液从注浆管周围溢走，或者是注入速度过大，扰动碎石岩层，或遇到空隙薄弱部位。此时应适度降低注入速度。4.4.8.3.12.4.压力反复升降，但总趋势呈上升态势。原因分析：由于注浆浆液的凝胶时间较短。此时应该是度调长浆液凝胶时间。4.4.8.3.12.5.压力上升很快，而注入速度

20、上不去。原因分析：表明注浆岩层较为密实或者浆液的凝胶时间太短。4.4.8.3.12.6.压力有规律上升，即使达到容许压力时，注浆速度也比较正常，这表明注浆施工作业是成功的。4.4.8.3.12.7.压力上升后又下降，然而后来压力又再度上升，并达到设计的要求值。这可以认为4.3.2.5.3.种情况的孔西部为已被浆液填满，此种情况也是成功的。4.4.8.3.13.管棚注浆施工的结束标准注浆过程中只要满足以下两个条件之一，即可认为注浆达到了设计的要求并可结束注浆施工。4.3.2.6.1.注浆压力达到注浆设计所规定的终压3.0MPa。4.3.2.6.2.注浆量达到设计要求时，注浆量的计算公式如下：式中：Q-总注浆量（M3）； A-注浆范围岩层体积（M3）； -填充率，根据图纸及岩石地层的情况而定。 R-注浆半径（M）； L-注浆长度（M）。