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長大管棚在隧道淺埋段的施工技術

08-22 12:25:41  瀏覽次數:770次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 長大管棚在隧道淺埋段的施工技術,http://www.nvlbio.live
  陳榮典 林愛芬 (福建省第一公路工程公司,福建泉州362000) 摘要:介紹福建省首例采用40 m長大管棚超前支護的施工技術,并在參數確定、機具選擇、進度情況、質量控制與成本分析5個方面作了具體介紹。 關鍵詞:長大管棚;施工技術;參數確定;機具選擇;質量控制;成本   陳榮典 林愛芬(福建省第一公路工程公司,福建泉州362000)摘要:介紹福建省首例采用40 m長大管棚超前支護的施工技術,并在參數確定、機具選擇、進度情況、質量控制與成本分析5個方面作了具體介紹。關鍵詞:長大管棚;施工技術;參數確定;機具選擇;質量控制;成本分析1 工程概況楊梅嶺隧道設計為上下行分離式4車道高速公路隧道,隧道左線長1 365 m,右線長為1 340 m。全隧道按新奧法設計和施工,進口左洞和出口右洞洞口淺埋段最薄覆蓋層分別為367 m、405 m,在洞口35 m范圍內為強風化、弱風化花崗巖,頂板為殘坡積層,風化裂隙,發育具塊狀鑲嵌結構,局部散體結構,圍巖不穩定,易塌。福建省首次采用40 m長大管棚對洞口段進行超前支護。沿隧道襯砌外緣一定距離打入一排縱向鋼管,并且在插入鋼管后,再往管內注漿以固結軟弱圍巖、充填鋼管與孔壁之間的空隙,使管棚與圍巖固結緊密,以提高鋼管的強度。開挖后架設拱形鋼架支撐,形成牢固的棚狀支護結構。2 施工工藝2.1 施工工藝流程施工工藝流程如圖1所示。2.2 管棚參數(1)鋼管布設在圓心角為150°的隧道拱部;(2)鋼管環向間距為50 cm;(3)管心與襯砌設計外廓線間距為40 cm;(4)傾角:仰角1°(不包括路線縱坡);(5)鋼管施工誤差:徑向不大于20 cm;(6)管棚長度為40 m,熱軋無縫鋼管φ 108 mm,壁厚6 mm,節長3 m、6 m;(7)孔口管為天縫鋼管φ 127 mm,壁厚6 mm,節長2 m。2.3 機具選擇機具選擇如表1所示。表1機具選擇表管棚長度(m)〖〗管棚機型號〖〗管棚機參數8~16〖〗ksz100型〖〗鉆桿外徑50 mm16~40〖〗mk5型〖〗鉆桿外徑80 mm24工藝說明管棚施工主要工序有開挖支護明洞邊坡、仰坡;施作套拱;搭鉆孔平臺、安裝鉆機;鉆孔;清孔、驗孔;安裝管棚鋼管;注漿。工序技術要求高,工藝復雜,現分別敘述如下。2.4.1 明洞邊坡仰坡開挖支護(1)明洞段開挖應在洞頂截水溝施工完成后進行,應盡量避開雨季施工。(2)邊坡防護應與明洞開挖同步進行:及時施工明洞邊坡的錨桿、掛設鋼筋網、噴射混凝土及時封閉坡面。(3)對邊坡滲水要及時排、引到坡面外,加強對坡面的防護。2.4.2 施作套拱(1)混凝土套拱作為長管棚的導向墻,套拱在明洞外廓線以外施作,套拱內埋設4榀工字型鋼支撐,鋼支撐與管棚孔口管焊成整體。(2)孔口管作為管棚的導向管,它安設的平面位置、傾角、外插角的準確度直接影響管棚的質量。用經緯儀以坐標法在工字鋼架上定出其平面位置;用水準尺配合坡度板設定孔口管的傾角;用前后差距法設定孔口管的外插角?卓诠軕喂毯附釉诠ぷ咒撋,防止澆筑混凝土時產生位移。2.4. 3搭鉆孔平臺安裝鉆機(1)鉆機平臺可用枕木或鋼管腳手架搭設,搭設平臺應一次性搭好,鉆孔由兩臺鉆機由高孔位向低孔位對稱進行,可縮短移動鉆機與搭設平臺時間,便于鉆機定位。(2)平臺支撐要著實地,連接要牢固、穩定。防止在施鉆時鉆機產生不均勻下沉、擺動、位移等影響鉆孔質量。(3)鉆機定位:鉆機要求與已設定好的孔口管方向平行,必須精確核定鉆機位置。用經緯儀、掛線、鉆桿導向相結合的方法,反復調整,確保鉆機鉆桿軸線也孔口管軸線相吻合。2.4.4 鉆孔(1)為了便于安裝鋼管,鉆頭直徑采用φ 115 mm。(2)巖質較好的可以一次成孔;鉆進時產生坍孔、卡鉆,需補注漿后再鉆進。(3)鉆機開鉆時,可低速低壓,待成孔10 m后可根據地質情況逐漸調整鉆速及風壓。(4)鉆進過程中經常用測斜儀測定其位置,并根據鉆機鉆進的現象及時判斷成孔質量,并及時處理鉆進過程中出現的事故。(5)鉆進過程中確保動力器,扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進。(6)認真作好鉆進過程的原始記錄,及時對孔口巖屑進行地質判斷、描述。作為開挖洞身的地質預探預報,作為指導洞身開挖的依據。2.4.5 清孔驗孔(1)用地質巖芯鉆桿配合鉆頭(φ 115 mm)進行來回掃孔,清除浮渣至孔底,確?讖、孔深符合要求、防止堵孔。(2)用高壓氣從孔底向孔口清理鉆渣。(3)用經緯儀、測斜

www.nvlbio.live儀等檢測孔深,傾角,外插角。2.4.6 安裝管棚鋼管(1)鋼管應在專用的管床上加工好絲扣,棚管四周鉆φ 8出漿孔(靠掌子面45 m的棚管不鉆孔);管頭焊成圓錐形,便于入孔。(2)棚管頂進采用大孔引導和棚管機鉆進相結合的工藝,即先鉆大于棚管直徑的引導孔(φ 115 mm),然后可用10 t以上卷揚機配合滑輪組反壓頂進;也可利用鉆機的沖擊力和推力低速頂進鋼管。(3)接長鋼管應滿足受力要求,相鄰鋼管的接頭應前后錯開。同一橫斷面內的接頭數不大于50%,相鄰鋼管接頭至少錯開1 m。2.4.7 注漿(1)安裝好有孔鋼花管后即對孔內注漿,注漿后再施工無孔鋼管,無孔鋼管可以作為檢查管,檢查注漿質量。(2)注漿參數:水泥漿與水玻璃體積的比例為1∶05;水泥漿水灰比1∶1;水玻璃濃度35波美度;水玻璃模數24。(3)采用kby50/70液壓注漿機將雙液漿注入管棚鋼管內,初壓05 mpa~10 mpa,終壓2 mpa,持壓15 min后停止注漿。注漿量一般為鉆孔圓柱體的15倍,若注漿量超限,未達到壓力要求,應調整漿液濃度繼續注漿,直至符合注漿質量標準,確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙均為漿液充填,方可終止注漿。(4)注漿結束后及時清除管內漿液,并用30號水泥砂漿充填,增強管棚的剛度和強度。2.5 勞動力組織管棚施工工序多,工種雜、技術性強、要求技術工人具有各方面獨立操作能力,又能處理管棚施工中一般的故障,管棚施工的質量很大程度上取決于鉆孔和注漿的質量。一臺鉆機三班作業勞力組織為:技術人員1人、機長1人、班長3人、修理工1人、電工1人、電焊工1人、鉆工15人、合計23人。3 進度情況鉆機就位、加固:鋼管47 h/t鉆進:鋼管95 h/t掃孔、頂管:鋼管11 h/t注漿:鋼管55 h/t4 質量控制(1)鉆孔前,精確測定孔的平面位置、傾角、外插角。并對每個孔進行編號。(2)鉆孔仰角的確定應視鉆孔深度及鉆桿強度而定,一般控制在1°~15°,鉆機最大下沉量及左右偏移量為鋼管長度的1%左右,并控制在20 cm~30 cm。(3)嚴格控制鉆孔平面位置,管棚不得侵入隧道開挖線內,相鄰的鋼管不得相撞和立交。(4)經常量測孔的斜度,發現誤差超限及時糾正,至終孔仍超限者應封孔,原位重鉆。(5)掌握好開鉆與正常鉆進的壓力和速度,防止斷桿。(6)在遇到松散的堆積層和破碎地質時,在鉆進中可以考慮增加套管護壁,確保鉆機順利鉆進和鋼管順利頂進。5 管棚費用評價管棚費用主要包括管棚的套拱費用、管棚施工的人工費、管棚施工的機械臺班費、管棚施工的材料費4大部分,F以福寧高速公路楊梅嶺隧道進口左洞40 m 管棚(沿拱頂150°范圍內布設33根長度各為40 m 注漿鋼管,管棚的鋼管總重量為21 t)為例,分析管棚在現場施工中的實際費用。5.1套拱費用(1)套拱ⅰ18工字鋼:1567 5 t×6 000 元/t=9 405元;(2)孔口管(φ 127×4mm無縫鋼管):0800 58 t×5 000 元/t=4 0029元;(3)固定鋼筋(φ 25鋼筋):0457 38 t×4 000 元/t=1 8295元;(4)普通混凝土(c 25):4126 m3×400 元/m3=1 650 4元。5.2 人工費(1)加工管棚鋼管:2145 工日×40 元/工日=8 580 元。包括割、焊鋼管錐形探頭,鋼管施鉆φ 8 mm出漿孔等;(2)加工鋼管絲扣接頭:20 元/個×231 個=4 620元;(3)搭工作架、布設水、電、氣管路等準備工作:18 工日×40 元/工日=720 元;(4)鉆機就位、鉆孔、掃孔、頂管、注漿:5 1576 h×4 元/h=20 6304 元。5.3 機械臺班費(1)地質潛孔鉆機:5376 臺班×432 元/臺班=23 22432 元;(2)電動空壓機(20 m3/h):5376 臺班×674 元/臺班=36 23424 元;(3)壓漿機(50 l):1449 臺班×36 元/臺班=52164元;(4)拌漿機:1449 臺班×20 元/臺班=2898元。5.4 材料費(1)鋸木:352 m3×800 元/m3=14 080 元(按兩次攤銷);(2)鋼管:21 t×4 200 元/t=88 200 元;(3)砂漿(30#):10 m3×240 元/m3=2 400 元;(4)水泥(325級):4371 t×330 元/t=14 4243 元;(5)水玻璃(35波美度):3848 t×900 元/t=34 632 元;(6)磷酸氫二鈉(緩凝劑):088 t×4 600 元=4 048 元。4項費用合計:284 3461元;管理費與稅收按15%計:42 65191 元;管棚費用按每噸鋼管計:(284 3461+42 65191 元)/21 t=15 57133元/t。按隧道延米計:(284 3461+42 65191 元)/40 m=8 17495元/m。6 結語6.1對于隧道洞口的軟弱破碎圍巖地段、淺埋地段采用長大管棚施工工藝,提前發揮超前支護作用,增加了施工安全度,提高隧道的長期穩定性,具有顯著的經濟效益和社會效益。6.2在管棚支護下開挖,可減少地表下沉和防止圍巖坍塌。6.3管棚鉆孔可作為地質預探預報,地質資料可指導洞身開挖提供依據。6.4管棚施工工藝的引用,對福建省隧道施工技術的探索邁開新的步伐。參考文獻[1]公路工程預算定額北京:人民交通出版社,1998[2]福建省高速公路施工技術規范福建省高速公路建設總指揮部,1999[3]tlejgf—93—27 巖溶隧道管棚支護工法北京:人民交通出版社,199

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