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淺談前坪水庫管棚施工工藝

文檔作者：胡翔旋展文檔來源：河南省水利第二工程局		更新日期： 2026年05月21日	點擊數(shù)：
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上一篇：淺談水庫防滲處理施工技術(shù)

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LOW CARBON WORLD 2016／4
淺談前坪水庫管棚施工工藝
胡翔，旋展(河南省水利第二工程局
，河南省鄭州市45o0l6)
低碳技術(shù)
管棚進(jìn)行洞口防護(hù)，超前管棚技術(shù)在水利施工中很蚓用
蘭 竺 篡棚支護(hù)技術(shù)施工進(jìn)行探討，以便在以后遇見類似的工程中能 ～ ” J一 嵌 引用，’現(xiàn)以前鄹坪釁z水K
I關(guān)鍵詞】前坪水庫：管棚：施工 。 ? 一一。
【中圖分類號】TV62 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼IA [~ - 12095．2066(20l6)l1一Oo45—o2
1概述
前坪水庫住于淮河流域沙穎河支流北汝河上游
、河南省
洛陽市汝陽縣縣城以西9km 的前坪村
， 水庫是以防洪為主．
結(jié)合灌溉 供水，兼顧發(fā)電的大(2)型水庫
， 水庫總庫容5．84
億m。其q-臨時建筑物導(dǎo)流洞級別為4級
。隧洞進(jìn)口段圍巖為
IV類，需加強(qiáng)超前支護(hù)。其中進(jìn)口漸變段設(shè)~blO8超前注漿管
棚35根，-R 12m，環(huán)向間距400mm；進(jìn)口漸變段后50m 范圍
內(nèi)設(shè)4,~o8超前注漿管棚33根，環(huán)向中心相距4
． 5。。進(jìn)口段
62m 范圍內(nèi)布設(shè)I14鋼拱架
， 間距50cm
2 技術(shù)要求
2．1超前注漿管棚
鋼管規(guī)格：~bl08x6mm 無縫鋼管
。② 進(jìn)口漸變段鋼管環(huán)
向間距40cm，進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)段項拱鋼管環(huán)向中心相距4
．5。。( 管
棚分段安裝，每段長4~6m，兩段之間絲扣連接
。④導(dǎo)管上鉆
15mm 注漿孔，孔間距20cm
， 呈梅花型布置，導(dǎo)管尾部留有不
鉆孔的止?jié){段2．5m。⑤鉆孔的外插角：超前支護(hù)分三段進(jìn)行
．
首環(huán)為12m漸變段，外插角2．5。；進(jìn)口洞身50m分為前后兩
段，每段長25m，前段外插角2．5。，后段外插角2。
。 ⑥ 注漿材
料： 采用M20水泥砂漿，注漿壓力初壓按0
． 5 1MPa。終壓
2．0MPa， 當(dāng)注漿終壓達(dá)到2．0MPa而注漿不進(jìn)時
． 再穩(wěn)壓3-
5
一
min方可結(jié)束灌漿，渡漿壓力根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行調(diào)整
(2)套拱中與管棚配合使用的鋼架采用三榀I22型鋼銅拱架
．
間距80cm。
2．2鋼拱架
加工允許誤差：沿隧洞周邊輪廓允許誤差不大于3cm
．
平面翹曲小if"~2cm，接頭連接要求同類之間可以互換 ⑦ 工
字鋼拱架連接盤采用14ram厚鋼板
， 使用M20螺栓連接 ③
鋼拱架設(shè)計間距50cm 一榀
，安裝誤差為~50mm。④鋼拱架闖
設(shè)625縱向連接筋，分別沿環(huán)向每隔lO0c功設(shè)一根
． 梅花形
交替設(shè)置，并于鋼拱架連接牢靠
，焊縫高度10mm
3 超前管棚預(yù)注漿施工方案
尋流洞進(jìn)12'洞口漸變段12m，及進(jìn)口洞身段1V級圍巖和
斷層破碎帶，長度50m，均采用 l08大管棚進(jìn)行超前支護(hù) 超
前支護(hù)分三段進(jìn)行，漸變段為第一段
， 進(jìn)口洞身50m分為前
后兩段，每段長25m。大管棚支護(hù)時必須有前段和后段的搭接
長度和超前量，每段搭接長度為3m
，超前量3m，以保證管棚支
撐點有足夠支撐間距和鋼支撐榀數(shù)
。管棚各段搭接布置如圖1
4套拱施工
待洞口邊仰披開挖支護(hù)到明洞初砌外輪廓線時
． 測量人
員在坡面上定出中線拱頂高度
， 套拱位置線，橫向十字線． 然
后開挖兩側(cè)套拱住置的巖石，邊開挖邊支護(hù)至邊墻底高度以
后，清理套拱基礎(chǔ)，施做完后在明暗洞交界處架立三榀I22型
鋼鋼拱架，間距70cm，每榀鋼架用拉桿拉緊
， 防止傾倒．必要
時在拱頂拱腰坡面上兩側(cè)打錨桿
， 將最前面一榀拱架焊在錨
L
a嘲
． 舯
f 】舯
．
繃∞ ．Ⅲ
圈1
桿上拉緊，套拱在襯砌外廓線以外
， 緊貼掌子面施作。在鋼支
撐上按設(shè)計大管棚間距安裝6127mm
，
-g：2m 的孔口導(dǎo)向鋼
管，必須用儀器仔細(xì)精確無誤地檢查其中線
， 方向與水平．確
保導(dǎo)向良好，與管棚位置方向一至
， 用水泥紙或其他東西藉孔
口管封堵，防止?jié){液流入將孔口管堵塞
。人工立模擋頭板用鋼
筋拉桿拉緊，外模用鐵線拉在拱架上
， 拱腰以下要用斜掌支于
側(cè)面上，完后澆注或噴混凝土60cm厚的C25混凝土包裹鋼
支撐和導(dǎo)向管。套拱完成后
， 噴射C20混凝土10cm厚封閉周
圍仰坡面，作為注漿時的止?jié){墻
。
5 管棚鋼管加工
加工4m 和6m 兩種規(guī)格的管；為使鋼管對接
， 鋼管兩端
分別加工成公、母絲扣，絲扣長15era
， 絲扣牙距5mm．管壁加
工間距為20x2Ocm 的~bl5mm 注漿：tL
，梅花型布置，以利于漿
液通過管壁孔擴(kuò)散到地層中，鋼管管頭焊接成圓錐形
6搭建施鉆平臺
施鉆平臺用鋼管腳手架搭設(shè)，搭設(shè)平臺一次性搭好
． 由下
向上、由兩邊至中間根據(jù)孔位依次搭成“井”字形
，上面用木板
鋪平。要求鉆機(jī)平臺搭建必須牢固
， 鉆機(jī)安放到平臺上以后．
要用鋼絲繩緊固；平臺要支撐在穩(wěn)固的地基上
， 腳手架連接要
牢固、穩(wěn)定，防止在施鉆時鉆機(jī)產(chǎn)生下沉
、擺動、位移而影響鉆
孔質(zhì)量；鉆機(jī)定位：將鉆機(jī)安放在施鉆平臺上
，調(diào)整好高度、鉆
桿的傾角和方位角，要求鉆機(jī)與已設(shè)定好的孔口管方向平行
．
必須精準(zhǔn)核定鉆機(jī)位置。用經(jīng)緯儀
、掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的
方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機(jī)鉆桿軸線與孔口管軸線向吻合 然
后將鉆機(jī)牢固固定在施鉆平臺上
， 檢查各管線和連接件是否
正確。
7 鉆孔
鉆孔前，精確測定孔的平面位置
、傾角、外插角，并對每個
孔進(jìn)行編號；44qL由I-2臺鉆機(jī)由高住孔向低位孔進(jìn)行
：為了
確保鉆桿接頭有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性
， 鉆桿連接套與鉆桿
同材質(zhì)。為防止鉆桿在推動力和振動力的雙重作用下
． 上下顫
動，導(dǎo)致鉆孔不直，鉆孔時
，把扶正器套在鉆桿上，隨鉆桿向前
平移；根據(jù)孔口管的傾角和方向
，利用鉆桿的延伸和吊錘準(zhǔn)確
確定鉆孔的方向，即固定鉆機(jī)
。利用鉆機(jī)的變角度油缸． 導(dǎo) 參照
向管的傾角確定鉆機(jī)的傾角
，確保鉆桿線與開孔角度 致．
低碳技術(shù)
以達(dá)到為鉆進(jìn)導(dǎo)向作用：將鉆頭和鉆桿穿過導(dǎo)向管，對；隹已作
好標(biāo)記的孔位孔心，慢慢開動鉆機(jī)，注意鉆孔應(yīng)平直，孔底偏
差距離小于鉆孔的半徑。用螺旋鉆桿配三翼鉆頭．干式鉆進(jìn)成
孔 鉆孔直徑不小于125ram：鉆孔平面誤差不大于50ram：鉆
進(jìn)過程中經(jīng)常用傾斜儀測定其位置，并根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)的狀態(tài)
判斷成孔質(zhì)量。為了能順利下管，成孔后再進(jìn)行掃孔，順通孔
道。大管棚施工完成后．成傘形輻射狀。
8安裝大管棚
大管棚安裝時用鉆機(jī)頂進(jìn)．鋼管間為絲扣連接．用自由鉗
旋轉(zhuǎn)擰緊，相鄰兩孔的銅管接頭要相互錯開。頂進(jìn)銅管時要保
證導(dǎo)管的傾角和方位角與鉆孔鉆桿前進(jìn)的傾角和方位角一
致。最好在鉆完一個孔后不要移動鉆機(jī)。立即將該孔的導(dǎo)管頂
入孔內(nèi)，安裝好導(dǎo)管后．再移開鉆機(jī)進(jìn)行下一孔的鉆進(jìn)。
9 配管
為了使大管棚的整體受力效果更好．在接長管棚銅管時．
鋼管接頭在隧道縱斷面上錯開2m。下管時，由于(b108xSmm
的大導(dǎo)管從4～6m 不等，故必須將管子相互連接起來，才能達(dá)
到設(shè)計長度。安裝同孔導(dǎo)管時將4m 管和6m 管間隔裝入孔
中．相臨兩孔絲扣連接處相互錯開．同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)量
不大于50％ ．相鄰接頭至少錯開lm。
1O 送管
只要具備足夠的場地或空間．就可充分利用大型機(jī)械送
管，以提高效率，并減少工人的勞動強(qiáng)度。第一環(huán)大管棚，利用
鉆機(jī)送管或利用挖掘機(jī)挖斗向前送管。但第二環(huán)第三大管棚
由于在洞內(nèi)，場地狹窄，大型機(jī)械無法操作，只能用鉆機(jī)送管。
成孔后，通過異型接頭，用主動鉆桿帶動 108x8mm 的大導(dǎo)
管，邊旋轉(zhuǎn)邊向前推進(jìn)，直至將全部管子送到位。
1 1 管口封閉
在管子端部焊一帶眼的鋼板， 然后將,32x4mm (長
50era)的注漿管與該銅板相焊： 注漿管為三通構(gòu)造：一通接
qbl08x6的大導(dǎo)管。一通接塑膠管．一通為沖洗用
11．1 注漿 ‘
① 先在4)108x6mm鋼管上鉆~bl5mm 的出漿孔．孔距
20cm，呈梅花型布置。鋼管尾部2．5m不鉆花孔作為止?jié){段。②
注漿材料為M20水泥砂漿，水灰比(W ：C)為0．5：1。注漿壓力
初壓按0．5—1MPa，終壓2．0MPa，當(dāng)注漿終壓達(dá)到2．0MPa而注
漿不進(jìn)時，再穩(wěn)壓3～5rain方可結(jié)束灌漿，注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場
實際情況進(jìn)行調(diào)整
11．2大導(dǎo)管注漿量計算，按下式計算
Q=rrr2H'qa
式中：
漿液擴(kuò)散半徑：
H— — 大導(dǎo)管長度。取24m：
— — 巖體孔隙率，取0．6；
卜充填率系數(shù)．取0．3
表1 大管棚注漿量計算表
24 I l 543 1 1221 l 2171 I 3393
鋼管凈空客-it J 196
注．r、H單位以in計；Q單值以L計。
1l-3 注漿量必須大于鋼管的凈空容量
注漿時．每根鋼管的注漿量一般達(dá)到設(shè)計量．估計擴(kuò)散半
徑小于0．2m。
11-4 漿液的調(diào)制步驟
① 水泥漿液攪拌在拌合機(jī)內(nèi)進(jìn)行，根據(jù)拌合機(jī)容量大小，
L0 cARBON ORLD 2016／4
嚴(yán)格按要求投料；②攪拌投料的順序為：在放水的同時，將外
加劑一并加入攪拌，待水量加足后，繼續(xù)攪拌lmin，并將水泥
投入．?dāng)嚢钑r間不小于3min，并在注漿過程中不停攪拌漿液；
( 配制水泥漿時，嚴(yán)防水泥包裝紙及其他雜物混入。拌好的漿
液在進(jìn)入貯漿槽及注漿泵之前均應(yīng)對漿液進(jìn)行過濾，未經(jīng)過
濾網(wǎng)過濾的漿液不允許進(jìn)入泵內(nèi) ④ 配制的漿液在規(guī)定時間
內(nèi)注完。
l1．5注漿方式及順序
( 注漿方式：根據(jù)圍巖類別、地質(zhì)條件、機(jī)械設(shè)備及注漿
孔的深度選用全孔式 即鉆孔直至孔底，然后一次注漿完畢。
② 注漿順序：從拱頂對稱向下進(jìn)行。如遇竄漿或跑漿，則間隔
一孔或數(shù)孔灌注。注漿結(jié)束后，利用止?jié){閥保持孔內(nèi)壓力，直
至漿液完全凝固
注漿壓力與地層條件及注漿范圍要求有關(guān)。一般要求能
擴(kuò)散到管周0．5～1．0m 的半徑范圍內(nèi)。但應(yīng)控制注漿量．每根
大導(dǎo)管內(nèi)已達(dá)到規(guī)定注入量時就可結(jié)束．若孔口壓力已達(dá)到規(guī)
定壓力值而注入量仍不足時，亦應(yīng)停止注漿．以防壓裂開挖面。
11．6 注漿作業(yè)要求
漿液的濃度、膠凝時間符合設(shè)計要求，不得任意變更；
( 經(jīng)常檢查泵口及孔口注漿壓力的變化，發(fā)現(xiàn)問題及時處理：
③ 注漿時，經(jīng)常測試漿液的膠凝時間，發(fā)現(xiàn)不符，立即調(diào)整。
11．7 注漿結(jié)束條件
單孔結(jié)束條件：注漿壓力達(dá)到設(shè)計終壓．漿液注入量已達(dá)
到計算值80％以上。全地段結(jié)束條件：所有注漿孔均已符合單
孔結(jié)束條件．無漏注漿情況。
11．8 注漿完成情況檢查
① 分析法：即分析注漿記錄．看每個孔的注漿壓力、注漿
量是否達(dá)到設(shè)計要求：在注漿過程中，漏漿、跑漿是否嚴(yán)重；以
漿液注入量估算漿液擴(kuò)散半徑。分析是否與設(shè)計相符。② 查孔
法：用地質(zhì)鉆機(jī)按設(shè)計孔位和角度鉆檢查孔．取巖芯進(jìn)行鑒定
11．9 注漿后至開挖前的時間間隔
單液水泥漿開挖時間為注漿后8h左右
l1．10注漿異?，F(xiàn)象處理
① 發(fā)生串漿現(xiàn)象，即液漿從其他孔中流出時．采用方法：
堵塞串漿隔孔注漿；② 單液注漿水泥漿壓力突然升高，可能發(fā)
生了堵管，停機(jī)檢查；⑧ 水泥漿單液注漿進(jìn)漿量很大，壓力長
時間不升高，則應(yīng)調(diào)整漿液濃度及配合}匕，縮短凝膠時間，進(jìn)
行小量低壓力注漿或間歇式注漿，使?jié){液在裂隙中有相對停
留時間，以便凝膠，但停留時間不能超過混合漿的凝膠時間．
才能避免產(chǎn)生注漿不飽滿
收稿tt期：2016—3—8

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