高填方路基中套管跟进管棚施工工法

摘要：管棚在隧道施工中应用较为广泛，本文将介绍浅埋暗挖隧道在下穿既有公路路基施工过程中的应用，研究在传统管棚施工基础上增加套管跟进，克服路基回填料粒径不均匀对传统管棚施工影响，从而减少隧道施工的风险。

关键词：管棚 隧道 套管跟进

中图分类号：U45 文献标识码：A

1．前言

管棚超前支护是隧道施工中遇到坍塌、破碎带时经常采用加固措施，隧道进洞、浅埋暗挖隧道也常采用该工艺。当遇到岩石非常破碎、岩溶或充填物、回填路基时，钻孔时常会遇到坍孔现象，甚至无法成孔，而采用普通管棚钻进工艺时，由于坍孔造成管棚无法顶进，严重影响了管棚的施工质量，给施工带来了极大的安全隐患。而采用套管跟进施工工艺完全可以避免坍孔现象，保证了管棚质量。下面结合大连湾下穿振兴路隧道工程实例，详细介绍套管跟进管棚施工工法。

2.工程概况

该隧道下穿振兴路回填路基，拱顶覆土5米，回填路基中含有30%左右的石块，大小不一。在隧道施工过程中要保证振兴路正常开通，这就要求隧道在施工过程中要确保不能有半点安全隐患，因此管棚超前支护的施工质量是本工程重点控制环节。采用普通管棚钻进工艺，孔内泥土高压风吹不出来，钻孔深度不够，无法成孔。增加高压水后，可以成孔，但是极易产生扩孔、塌孔。最后通过试验确定采用套管跟进施工工艺进行管棚钻孔施工，解决了无法成孔、扩孔、塌孔等问题。

3.适用范围

本工法主要适用于隧道覆土较浅、土质路基、坍塌、破碎等不良特殊地质条件下的隧道管棚施工。

4.工艺特点

4.1.成孔率高，基本100%成孔。

4.2.套管刚度较大，钻孔过程中偏向现象得到很好的控制。

4.3.套管护臂，避免了钻杆拔出后塌孔现象的发生。

4.4.钢管插入容易，可以正跟插入，现场焊接接长，接头较少，整体性好。

4.5.钢管插入后需要将套管采用千斤顶拔出，费工费时，工期较长。

5.施工过程及操作要点

5.1.工艺流程图

5.2.主要施工过程

5.2.1导向管定位

导向管采用φ156镀锌钢管，长度2.5m。套拱混凝土长度1.5m，导向管外露1m，把套管是可以固定拔管器。根据地质不同，导向管外插角为1~2度，避免孔深较深，钻头、钻杆下沉，钢管插入后侵入开挖线内。

5.2.2施工平台准备

钻机采用自行式潜孔钻机，充分利用现场土方资源，利用土方修建钻机施工平台，由上至下，由中间向两侧进行钻孔施工。

5.2.3钻机就位

利用钻机液压系统调整套管和导向管之间的空隙，观测基本均匀后固定钻机钻架准备开钻。

5.2.4钻孔施工

空压机和高压水泵开机后，开始进行钻孔。套管和钻杆每节2m，每钻进2m后，退出钻杆，接长套管和钻杆继续钻孔，直至达到设计深度后退出钻杆。

5.2.5管棚钢管插入

钢管每根长度9m，人工配合挖掘机、装载机进行整根插入套管中，现场进行焊接接长，直至设计长度。

5.2.6套管拔出

钢管插入后进行套管拔出施工，利用电动液压千斤顶将套管拔出。千斤顶固定在外露1m的导向管上，每拔出一节拆卸一节。

5.2.7管棚注浆

套管拔出后马上进行孔口封闭安装止浆阀并开始进行注浆，观察压力表数值达到设计值，并有浆液从排气孔流出后停止注浆。

5.3.施工操作要点

5.3.1精确测定导向管的平面位置、倾角、外插角，并对每个导向管进行编号，导向管牢固焊接在套宫内的工字钢上，避免浇筑套拱混凝土时移位。

5.3.2钻孔外插角1~2度为宜，工点应根据实际情况作调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1～1.5度。

5.3.3严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。钻进速度不宜过快，特别是遇到石块时要缓慢钻进，避免钻头发生偏移，导致偏孔侵线。

5.3.4经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

5.3.5在施作管棚的过程中应设置必要的监测项目，根据监测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。

5.3.6注浆时要观察注浆压力和注浆量，当超过设计注浆量时，要停止注浆，分析原因，可以进行二次或三次注浆。

6. 劳动力组织

劳动力组织见表6.1

表6.1劳动力组织表

序号 人员 数量 备 注

1 班组长 1 指挥现场各项工作

2 钻机操作手 1 负责操作钻机钻孔

3 连接套管、钻杆 4 负责安装套管、钻杆和卸钻杆

4 拔套管 4 负责把套管从孔中拔出

合计 10

7.机具设备

表7.1机具设备表

序号 设备名称 单位 数量 备 注

1 潜孔钻机 台 1

2 高压空压机 台 1

3 高压水泵 台 1

4 注浆机 台 1

5 电焊机 台 2

8.质量控制措施

8.1 工程开工前认真做好技术交底，做到人人明白技术要求，个个分担技术责任。

8.2 上岗人员必须经过技术培训，特殊工种必须持证上岗。

8.3严格按照管棚打设施工的总体要求和技术交底的技术要求进行每一工序的施工。

8.4主要工序均由本工序的负责人进行自检，合格后上报工程技术负责人，会同监理检验合格后方可进入下道工序。

8.5生产主管、技术人员、钻机手在施工中应熟悉地层变化，分析偏斜规律，根据情况变化适时调整技术参数和钻杆角度。

8.6各班记录人员准确丈量钻具，准确记录钻杆长度、根数，各种数据记录要及时。禁止追记和补记，即时校正孔深，交接班要交接清楚。

8.7严把材料质量关，对所有使用的各种原材料和零部件，均须由专人一一检测，不合格者必须剔除，严禁勉强使用和漏检。

8.8钢管运到现场，须由专人清理管内铁削、杂物，避免漏清。钻工在加工前需进行复查，确保管内清洁。

8.9现场质量员对每道工序质量必须认真监督与检查，如发现质量问题，须在质量人员监督下及时给与补救。

8.10定期召开质量分析会议，对出现的质量问题和工作重点进行研讨。及时总结所采用的技术参数对打设质量的影响，根据情况适时调整技术参数。

8.11建立有效的质量奖惩制度，质量优良者奖，有质量责任事故者惩。

9.安全控制措施

9.1 建立健全的安全组织机构、安全保证体系及安全责任制。从组织上、制度上保证安全生产，坚持抓效益必须管安全的原则，做到规范生产，安全操作。

9.2 所有施工机械设备使用时须有专职人员进行检查，必要的试验和维修保养，确保状态良好。

9.3 所有施工人员必须经过安全培训，并经考核取得合格证书后，持证上岗，杜绝违章作业。

9.4工作时必须按规定佩戴安全帽、电焊手套等安全防护工具，从事高空作业的人员必须使用安全保护工具。

9.5非施工人员必须服从安全管理员的领导，未经许可不得擅自拆除设备上的安全防护装置，非操作人员不得擅自操作机械设备。

9.6 施工前对临近的建筑物采取有效的保护措施，施工时应随时进行观测。

9.7 机械司机在施工操作时，必须听从指挥，不得随意离开岗位；应经常注意机械的运转情况，发生异常立即检查处理，操作手不得擅自把施工机械交由他人操作。

10.环保措施

10.1 在施工期间应始终保持工地的良好排水状态，要设置临时排水沟。施工表面应有横坡，保证路基无积水。

10.2 建立废旧物品回收、保留和处理制度，施工过程中的废弃物，要在工程完工时即时清除干净。

10.3 施工期间，施工物料应堆放整齐。

10.4 施工机械要防止严重漏油，机械在运转中产生的油污水与维修施工机械时的油污水，即时回收，集中处理。

10.5 尽量控制机械作业所产生的噪声、废气等污染。夜间作业在靠近民居处，尽量不安排有噪声、振动的工序施工，避免噪声、振动干扰居民。

11.效益分析

本工法与正常施工的工法在成本上有所增加，工期延长。但是此工法针对这种特殊地质条件下保证管棚施工质量，确保隧道开挖过程中掌子面的安全，是其他工法难以实现的。对振兴路路面正常通行，确保行车安全提供有力保障。