兰渝铁路关子岭隧道洞身长管棚施工技术

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1、洞身大管棚施工技术中交一航局一公司冯华志李建如摘要：文章通过对兰渝铁路兰广段关子岭隧道工程实例分析,就穿越浅埋段水沟长大管棚施工技术发表了独特见解，对指导同类工程施工具有借鉴意义。关键词：大管棚管棚工作室潜孔钻机1管棚概述管棚一般是沿地下工程断面的一部分及全部，以一定的间距环向钻设与隧道轴线基本平行的钻孔，而后插入大直径的钢管，并向管内注浆固结周边围岩，从而在预定范围内形成钢管棚护的支护形式。管棚超前支护是为了在特殊的地质条件下确保进行安全开挖，预先提供增强地层承载力的支护方法。主要适用于软弱地层、软岩、岩堆和破碎地段。隧道进、出口及浅埋段应用较多。2设计情况关子岭隧道位于甘

2、肃省陇南市枫相乡，为一座双线隧道，设计时速200km/h，全长2725m，进出口均与桥梁相接，地层主要由第四系全新统坡积，崩积碎石类土及下元古界砂质板岩夹砂质绢云母千枚岩组成。隧道DK433+166~DK433+266为浅埋段（设计为Ⅴ级围岩、支护Ⅴ级加强），穿越地表冲沟，冲沟地表呈波状起伏，岩堆发育，石块较大多呈长条状、圆形等。沟槽多为急坡谷，下切较深。地表覆土较浅，见基岩出露。自然横坡20°-40°，山坡植被发育，交通条件差。冲沟沟底距隧道拱部最小埋深16m，冲沟常年有水经过，实测过水断面3m2，流量6m3，雨季受气候季节降水影响较大。为了安全的穿越此浅埋段，设计采用了长

3、管棚进行超前支护，管棚设计要求：管棚布设在隧道拱顶120°范围内，管棚采用φ89δ5的无缝钢管，管棚长10m，外插角8°，下一环管棚与上一环管棚水平搭接3m，具体见图1、图2。图1洞身大管棚正面布置图图2洞身大管棚纵向布置图3管棚钻机的选型管棚机主要分为两种类型，一种为简易的水平钻机，一种为潜孔地质钻机。水平钻机自身无法调整钻杆外插角，无动力装置，无法自行行走，须搭设操作平台行走和控制钻杆外插角，钻孔动力系统靠高压风，一般用于洞口大管棚的施工。潜孔钻机配有履带，自身可行走（电力），自身通过液压系统可调钻杆的竖向角度和侧向角度，钻孔动力系统靠高压风，可用于洞口和洞身管棚施工。两

4、种管棚钻机优缺点比较。水平钻机优点：钻机价格便宜，缺点：①搭设钢平台耗时长施工效率低；②管棚工作室较大。潜孔钻机优点：①钻杆可调竖向角和侧向角，可以提高工作效率；②不需要搭设钢平台，只需将洞碴扒平整，管棚准备时间短，节约施工时间；③管棚工作室较小，节约成本，提高功效；④钻机机动性强，出现紧急情况，钻机可及时撤离，缺点：价格相对昂贵。钻机型号选定。考虑在尽量减小管棚工作室的情况下，满足设计管棚外插角8°的需要，考虑到施工功效，我们选择了小型号的潜孔钻机。潜孔钻机型号KQ90D，潜孔钻外形尺寸长2.5m，宽1.95m，高1.6m，整机重1640kg，潜孔钻机机械性能，可钻孔长30

5、m，孔径90mm~130mm,竖向角上仰25°、下俯25°，侧向摆角左30°、右30°，回转扭矩800N.m，推进轴压力10000N以上操作性能可以满足设计要求。4机械、人员配置情况表1.主要机械配置表序号设备名称规格型号单位数量备注1管棚钻机KQ90D台1张家口市宣化2双液注浆机KYB-70/80SK台23砼搅拌车8m3辆14红岩金刚汽车10m3辆15交流电焊机BX1-500台26挖掘机小松台17侧翻装载机柳工台18凿岩机YT28台49湿喷机ZBSP-6C台1表2.主要管理及作业人员配备表序号工种数量（人）具体分工备注1负责人1负责管棚施工的全部事宜2领工员2负责现场施工和

6、安全工作3技术员1掌握施工技术、质量及各种异常情况的处理和汇报4测量员2钻机定位、监控量测等工作5试验员1注浆配合比的调试6安全员1负责施工过程的安全监控7电焊工2导向架、导向管的安装及加固8钻工4管棚工作室的开挖钻眼9立架工4钢拱架安装及加固10喷砼工4喷射砼作业11压浆工2操作压浆机，做好注浆原始记录12司机4操作机械及车辆13普通工4协助各项工作5洞身管棚施工工艺5.1洞身管棚施工工艺流程图（见图3）图3.洞身管棚施工工艺流程图掌子面开挖浆液制备连接注浆管路、调试管棚工作室施做导向墙、导向管施做做喷射砼封闭工作面管棚加工清孔、验孔、安装管棚钻机就位及钻孔封孔、管棚与钢架

7、焊接注浆5.2管棚的制作加工5.2.1大管棚用钢材的规格、型号、材质满足设计要求和国家有关现有技术标准的规定。我们选择的材料为：φ89的无缝钢管，壁厚5mm，单根管长6m，材质为Q235。5.2.2管棚制作管棚钢管设计采用钢花管。钢花管前端20cm做成锥形易于插入，后端1m范围内不开孔，尾部焊接φ16加劲箍，其余部位周身按梅花形布设10~16mm的压浆孔。具体见图4图4管棚加工示意图5.2.3钢管间的连接。每根钢管的一端都车15cm长的外丝扣，钢管间采用一根长30cm带全内丝扣的φ95δ6的无缝钢管进行