乌稍岭第2标_管棚施工工艺

4.4.8.3.Φ80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

Φ80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. Φ80管棚预注浆施工技术参数

4.4.8.3.2.1.管棚采用Φ80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，Φ80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1.25∶1—0.5∶1；水玻璃模数为2.4—2.8之间；水泥浆、水玻璃浆液体积比为1∶1--1∶0.3。

4.3.2.2.4.管棚施工基地纵断面示意图详见图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）

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)

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）

4.4.8.3.4.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.-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Φ102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。

4.4.8.3.6.6.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Φ80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0.5∶1-1.5∶1，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，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，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）；

β---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）。

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