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超前钢管（管棚护拱）施工工艺及技术措施

庵基头隧道位于丽龙高速公路云和段二期第八合同段内，丽水端洞口段为Ⅱ类围岩浅埋段，其长度左洞为，右洞为。采用套拱法进洞，在洞口衬砌轮廓线处立摸浇筑厚、长的砼拱圈，在拱圈内立四榀14号工字钢拱架，采用两台管棚机同时钻孔并一次打进（左洞）或（右洞）长的Φ108无缝钢管管棚并注浆（水泥浆注浆），管棚与钢拱架焊接再浇筑套拱。然后采用短台阶七部开挖法进洞。

4、《丽龙高速公路工程云和段二期第8合同两阶段施工图设计》（二00五年三月版）第三册。

1、根据施工组织设计要求GBT 3876-2017标准下载，管棚施工应在下述工作基本完成后进行：

⑴、洞顶截水沟开挖与砌筑。

⑶、洞口边仰坡锚喷支护。

⑷、管棚施工所需的人员、设备及原材料均应到位。

⑸、人员须经过技术培训，设备维修保养完毕处于备用状态，原材料抽检合格。

2、施工人员配备　　见下表：

3、主要设备配置　　见下表

⑴、Ф108×6热轧无缝钢管。

⑵、14#普通工字钢。

a、采用SD3水准仪（已检定）进行观测。

b、以设计提供的I49水准点为起算点，向洞口延伸“支水准”,设水准点于洞口。往返测较差应小于±3.5√n（n为测站数），并用OTS632全站仪（已检定）与设计提供的GPS点的三角高程进行联测，以复核其粗差。

c、水准点必须埋设在可靠、稳定的岩层或硬土层中。

a、采用OTS632全站仪、三菱镜，以极坐标法引测施工控制点。

a、用全站仪测设暗洞口中心线及护拱砼外轮廓线。

b、根据管棚设计定位数据计算出每根钢管中心点的平距与高差（相对于暗洞口圆心）,对每根钢管定点。

本隧道设计管棚采用Φ108×6的无缝钢管，每节长度为、，环向间距，总长（左洞）或（右洞），拟采用插口焊接，同一截面接头不能超过50％。为使管棚不下沉，采用与路线纵坡1°～3°的仰角打进。钢管上纵向间隔按梅花形钻的小孔，环向分四路布置。注浆参数如下：

①、水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比控制在1 : 1；

②、水玻璃浓度：35波美度，水玻璃模数2.4；

③、注浆初压力0.5～1.0mpa，终压力大于2.0mpa，扩散半径不小于。

⑵、施工工艺（“先管后拱”法）见下图

②、搭设平台，安装钻机。

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。

a、为了便于插管，钻孔直径应比管棚直径大20－，钻孔深度应大于设计的。采用Ф125mmm钻头钻孔，成孔直径。

b、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。补浆工艺见图一。

图一：补浆工艺流程图

c、钻机开孔时应低速，等成孔以后再升压至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。

d、应随时检查钻孔是否倾斜，用测斜仪等方法测定。

④、安装管棚钢管，根据设计要求安装管棚。

a、钢管接头采用插口焊接（将接头一端收口插入接头另一端以上再焊接），同一断面的接头数应不超过５0％，相邻钢管的接头至少错开。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。

　　c、钢管的径向定位误差不大于２。

⑤、浇筑Ｃ20片石砼套拱基础

a、套拱砼基础应置于基岩上，保证管棚套拱的稳定可靠。

b、Ｃ20片石砼浇筑的技术要求（略）

⑥、安装钢拱架，并与管棚钢管焊接

a、拱架在加工场按设计加工成型，先将加工场地用C15砼硬化，按设计放出大样。

b、拱架加工后进行试拼，允许误差：沿隧道周边轮廓线误差不大于，各单元螺拴连接，螺栓孔眼中心间距误差不超过±。拱架平放时，平面翅曲应小于。

拱架平面垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°。拱架任何部位偏离铅垂面不大于。

注浆设备采用M400注浆泵，采用单液水泥浆注浆。注浆工艺流程图见图二。　　

⑧、Ｃ30套拱砼浇筑（略）

图二：管棚注浆工艺流程图

⑴、钢管的型号、质量和规格等应符合设计和规范要求。

⑵、超前钢管应紧贴钢拱架外圆穿过。尾端与钢架焊接牢固。

⑶、钢管插入孔内的长度不得短于设计插入长度的95%。

⑴、钢管长度不小于设计。

⑷、钻孔直径符合设计要求。

钢管沿开挖轮廓线周边均匀布置，尾端与钢架焊接牢固，入孔长度符合要求。

五、先打管棚后浇筑套拱砼的施工程序（以下简称“先管后拱”）与先浇筑套拱砼后打管棚（以下简称“先拱后管”）的施工程序的优劣对比

1、由于钢管打入仰角的大小与岩层岩性及钻杆性能有直接的关系，而山体内部岩层岩性、地质构造复杂，预先确定的打入仰角难以达到理想效果。“先管后拱”可根据先期打孔情况调整钢管的打入仰角，避免钢管首端掉入隧道开挖净空内。如果“先拱后管”则钢管打入仰角将无法调整。

2、钻孔断杆在管棚施工中是经常发生的。如果发生断杆而又拉不出来，则该孔只能报废。采取先管棚后套拱的施工程序则可在废孔旁补打，而先拱后管的施工程序则无法补救。

３、根据有关规范及设计要求，管棚钢管与钢拱架应焊接牢固。“先管后拱”法可完全满足这个要求，而“先拱后管”法则较难满足。

六、管棚机的就位固定与位移监控

管棚钢管能否按要求打入到位，发挥应有的作用，与管棚机能否正确安装定位和稳固与否有直接的关系。由于本方案采用“先管后拱”的施工程序，准确定位并固定好管棚机，使之在钻孔过程中始终保持准确的导向尤为重要。拟采用如下措解决之：

⑴、钻孔孔位由测量放样直接标记在掌子面上。

BJSLJXQZ：北京市老旧小区综合改造工程实例汇编.pdf⑵、钻杆水平偏角和仰角的确定

a、首先移动管棚机使钻头对准钻孔孔位，以管棚机旋转轴外圆顶面为施测面（离掌子面以上），用全站仪直接打点，根据打点数据调整管棚机尾部水平位置使之与隧道中心线平行。

b、在管棚机旋转轴外圆顶面取相距的两点，根据预定的仰角计算两点的高差，用水平仪测量调整，满足其打入仰角的要求。

⑴、首先管棚机就位位置应平整并垫上枕木，枕木与地面应有较大的接触面。管棚机就位后应放置足够数量的压重。

⑵、在掌子面上打设4根Ф22的锚杆，外伸。其中两根与管棚机钻杆同高、与管棚机机座同宽；另外两根比前两根高。再用4根∟50×50角钢使之与管棚机机架焊接牢固（详见图三）。

3、管棚机钻孔过程中位移的监控

⑴、管棚机精确定位以后，在钻杆正上方约高度处安设一根Ф22的锚杆作校棒，校棒外悬以上（见图三）。

⑵、在校棒上作两点标记，两标记点相距，用钢尺测量两标记点与钻杆的垂直距离并记录。则在钻孔过程中必须随时检查这两个数据，如有变化则须调整管棚机的定位。可在两标记点上吊垂球作较直观的观测。

河南省水运工程建设项目立卷归档整理规范（豫交文[2016]343号 河南省交通运输厅2016年7月） 图三： 管棚机安装定位及位移监控示意图