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浅谈前坪水库管棚施工工艺

文档作者：胡翔旋展文档来源：河南省水利第二工程局		更新日期： 2026年05月21日	点击数：
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LOW CARBON WORLD 2016／4
浅谈前坪水库管棚施工工艺
胡翔，旋展(河南省水利第二工程局
，河南省郑州市45o0l6)
低碳技术
管棚进行洞口防护，超前管棚技术在水利施工中很蚓用
兰 竺 篡棚支护技术施工进行探讨，以便在以后遇见类似的工程中能 ～ ” J一 嵌 引用，’现以前鄹坪衅z水K
I关键词】前坪水库：管棚：施工 。 ⋯ 一一。
【中图分类号】TV62 【文献标识码IA [~ - 12095．2066(20l6)l1一Oo45—o2
1概述
前坪水库住于淮河流域沙颖河支流北汝河上游
、河南省
洛阳市汝阳县县城以西9km 的前坪村
， 水库是以防洪为主．
结合灌溉 供水，兼顾发电的大(2)型水库
， 水库总库容5．84
亿m。其q-临时建筑物导流洞级别为4级
。隧洞进口段围岩为
IV类，需加强超前支护。其中进口渐变段设~blO8超前注浆管
棚35根，-R 12m，环向间距400mm；进口渐变段后50m 范围
内设4,~o8超前注浆管棚33根，环向中心相距4
． 5。。进口段
62m 范围内布设I14钢拱架
， 间距50cm
2 技术要求
2．1超前注浆管棚
钢管规格：~bl08x6mm 无缝钢管
。② 进口渐变段钢管环
向间距40cm，进口标准段项拱钢管环向中心相距4
．5。。( 管
棚分段安装，每段长4~6m，两段之间丝扣连接
。④导管上钻
15mm 注浆孔，孔间距20cm
， 呈梅花型布置，导管尾部留有不
钻孔的止浆段2．5m。⑤钻孔的外插角：超前支护分三段进行
．
首环为12m渐变段，外插角2．5。；进口洞身50m分为前后两
段，每段长25m，前段外插角2．5。，后段外插角2。
。 ⑥ 注浆材
料： 采用M20水泥砂浆，注浆压力初压按0
． 5 1MPa。终压
2．0MPa， 当注浆终压达到2．0MPa而注浆不进时
． 再稳压3-
5
一
min方可结束灌浆，渡浆压力根据现场实际情况进行调整
(2)套拱中与管棚配合使用的钢架采用三榀I22型钢铜拱架
．
间距80cm。
2．2钢拱架
加工允许误差：沿隧洞周边轮廓允许误差不大于3cm
．
平面翘曲小if"~2cm，接头连接要求同类之间可以互换 ⑦ 工
字钢拱架连接盘采用14ram厚钢板
， 使用M20螺栓连接 ③
钢拱架设计间距50cm 一榀
，安装误差为~50mm。④钢拱架闯
设625纵向连接筋，分别沿环向每隔lO0c功设一根
． 梅花形
交替设置，并于钢拱架连接牢靠
，焊缝高度10mm
3 超前管棚预注浆施工方案
寻流洞进12'洞口渐变段12m，及进口洞身段1V级围岩和
断层破碎带，长度50m，均采用 l08大管棚进行超前支护 超
前支护分三段进行，渐变段为第一段
， 进口洞身50m分为前
后两段，每段长25m。大管棚支护时必须有前段和后段的搭接
长度和超前量，每段搭接长度为3m
，超前量3m，以保证管棚支
撑点有足够支撑间距和钢支撑榀数
。管棚各段搭接布置如图1
4套拱施工
待洞口边仰披开挖支护到明洞初砌外轮廓线时
． 测量人
员在坡面上定出中线拱顶高度
， 套拱位置线，横向十字线． 然
后开挖两侧套拱住置的岩石，边开挖边支护至边墙底高度以
后，清理套拱基础，施做完后在明暗洞交界处架立三榀I22型
钢钢拱架，间距70cm，每榀钢架用拉杆拉紧
， 防止倾倒．必要
时在拱顶拱腰坡面上两侧打锚杆
， 将最前面一榀拱架焊在锚
L
a嘲
． 舯
f 】舯
．
绷∞ ．Ⅲ
圈1
杆上拉紧，套拱在衬砌外廓线以外
， 紧贴掌子面施作。在钢支
撑上按设计大管棚间距安装6127mm
，
-g：2m 的孔口导向钢
管，必须用仪器仔细精确无误地检查其中线
， 方向与水平．确
保导向良好，与管棚位置方向一至
， 用水泥纸或其他东西藉孔
口管封堵，防止浆液流入将孔口管堵塞
。人工立模挡头板用钢
筋拉杆拉紧，外模用铁线拉在拱架上
， 拱腰以下要用斜掌支于
侧面上，完后浇注或喷混凝土60cm厚的C25混凝土包裹钢
支撑和导向管。套拱完成后
， 喷射C20混凝土10cm厚封闭周
围仰坡面，作为注浆时的止浆墙
。
5 管棚钢管加工
加工4m 和6m 两种规格的管；为使钢管对接
， 钢管两端
分别加工成公、母丝扣，丝扣长15era
， 丝扣牙距5mm．管壁加
工间距为20x2Ocm 的~bl5mm 注浆：tL
，梅花型布置，以利于浆
液通过管壁孔扩散到地层中，钢管管头焊接成圆锥形
6搭建施钻平台
施钻平台用钢管脚手架搭设，搭设平台一次性搭好
． 由下
向上、由两边至中间根据孔位依次搭成“井”字形
，上面用木板
铺平。要求钻机平台搭建必须牢固
， 钻机安放到平台上以后．
要用钢丝绳紧固；平台要支撑在稳固的地基上
， 脚手架连接要
牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生下沉
、摆动、位移而影响钻
孔质量；钻机定位：将钻机安放在施钻平台上
，调整好高度、钻
杆的倾角和方位角，要求钻机与已设定好的孔口管方向平行
．
必须精准核定钻机位置。用经纬仪
、挂线、钻杆导向相结合的
方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线向吻合 然
后将钻机牢固固定在施钻平台上
， 检查各管线和连接件是否
正确。
7 钻孔
钻孔前，精确测定孔的平面位置
、倾角、外插角，并对每个
孔进行编号；44qL由I-2台钻机由高住孔向低位孔进行
：为了
确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性
， 钻杆连接套与钻杆
同材质。为防止钻杆在推动力和振动力的双重作用下
． 上下颤
动，导致钻孔不直，钻孔时
，把扶正器套在钻杆上，随钻杆向前
平移；根据孔口管的倾角和方向
，利用钻杆的延伸和吊锤准确
确定钻孔的方向，即固定钻机
。利用钻机的变角度油缸． 导 参照
向管的倾角确定钻机的倾角
，确保钻杆线与开孔角度 致．
低碳技术
以达到为钻进导向作用：将钻头和钻杆穿过导向管，对；隹已作
好标记的孔位孔心，慢慢开动钻机，注意钻孔应平直，孔底偏
差距离小于钻孔的半径。用螺旋钻杆配三翼钻头．干式钻进成
孔 钻孔直径不小于125ram：钻孔平面误差不大于50ram：钻
进过程中经常用倾斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态
判断成孔质量。为了能顺利下管，成孔后再进行扫孔，顺通孔
道。大管棚施工完成后．成伞形辐射状。
8安装大管棚
大管棚安装时用钻机顶进．钢管间为丝扣连接．用自由钳
旋转拧紧，相邻两孔的铜管接头要相互错开。顶进铜管时要保
证导管的倾角和方位角与钻孔钻杆前进的倾角和方位角一
致。最好在钻完一个孔后不要移动钻机。立即将该孔的导管顶
入孔内，安装好导管后．再移开钻机进行下一孔的钻进。
9 配管
为了使大管棚的整体受力效果更好．在接长管棚铜管时．
钢管接头在隧道纵断面上错开2m。下管时，由于(b108xSmm
的大导管从4～6m 不等，故必须将管子相互连接起来，才能达
到设计长度。安装同孔导管时将4m 管和6m 管间隔装入孔
中．相临两孔丝扣连接处相互错开．同一横断面内的接头数量
不大于50％ ．相邻接头至少错开lm。
1O 送管
只要具备足够的场地或空间．就可充分利用大型机械送
管，以提高效率，并减少工人的劳动强度。第一环大管棚，利用
钻机送管或利用挖掘机挖斗向前送管。但第二环第三大管棚
由于在洞内，场地狭窄，大型机械无法操作，只能用钻机送管。
成孔后，通过异型接头，用主动钻杆带动 108x8mm 的大导
管，边旋转边向前推进，直至将全部管子送到位。
1 1 管口封闭
在管子端部焊一带眼的钢板， 然后将,32x4mm (长
50era)的注浆管与该铜板相焊： 注浆管为三通构造：一通接
qbl08x6的大导管。一通接塑胶管．一通为冲洗用
11．1 注浆 ‘
① 先在4)108x6mm钢管上钻~bl5mm 的出浆孔．孔距
20cm，呈梅花型布置。钢管尾部2．5m不钻花孔作为止浆段。②
注浆材料为M20水泥砂浆，水灰比(W ：C)为0．5：1。注浆压力
初压按0．5—1MPa，终压2．0MPa，当注浆终压达到2．0MPa而注
浆不进时，再稳压3～5rain方可结束灌浆，注浆压力根据现场
实际情况进行调整
11．2大导管注浆量计算，按下式计算
Q=rrr2H'qa
式中：
浆液扩散半径：
H— — 大导管长度。取24m：
— — 岩体孔隙率，取0．6；
卜充填率系数．取0．3
表1 大管棚注浆量计算表
24 I l 543 1 1221 l 2171 I 3393
钢管净空客-it J 196
注．r、H单位以in计；Q单值以L计。
1l-3 注浆量必须大于钢管的净空容量
注浆时．每根钢管的注浆量一般达到设计量．估计扩散半
径小于0．2m。
11-4 浆液的调制步骤
① 水泥浆液搅拌在拌合机内进行，根据拌合机容量大小，
L0 cARBON ORLD 2016／4
严格按要求投料；②搅拌投料的顺序为：在放水的同时，将外
加剂一并加入搅拌，待水量加足后，继续搅拌lmin，并将水泥
投入．搅拌时间不小于3min，并在注浆过程中不停搅拌浆液；
( 配制水泥浆时，严防水泥包装纸及其他杂物混入。拌好的浆
液在进入贮浆槽及注浆泵之前均应对浆液进行过滤，未经过
滤网过滤的浆液不允许进入泵内 ④ 配制的浆液在规定时间
内注完。
l1．5注浆方式及顺序
( 注浆方式：根据围岩类别、地质条件、机械设备及注浆
孔的深度选用全孔式 即钻孔直至孔底，然后一次注浆完毕。
② 注浆顺序：从拱顶对称向下进行。如遇窜浆或跑浆，则间隔
一孔或数孔灌注。注浆结束后，利用止浆阀保持孔内压力，直
至浆液完全凝固
注浆压力与地层条件及注浆范围要求有关。一般要求能
扩散到管周0．5～1．0m 的半径范围内。但应控制注浆量．每根
大导管内已达到规定注入量时就可结束．若孔口压力已达到规
定压力值而注入量仍不足时，亦应停止注浆．以防压裂开挖面。
11．6 注浆作业要求
浆液的浓度、胶凝时间符合设计要求，不得任意变更；
( 经常检查泵口及孔口注浆压力的变化，发现问题及时处理：
③ 注浆时，经常测试浆液的胶凝时间，发现不符，立即调整。
11．7 注浆结束条件
单孔结束条件：注浆压力达到设计终压．浆液注入量已达
到计算值80％以上。全地段结束条件：所有注浆孔均已符合单
孔结束条件．无漏注浆情况。
11．8 注浆完成情况检查
① 分析法：即分析注浆记录．看每个孔的注浆压力、注浆
量是否达到设计要求：在注浆过程中，漏浆、跑浆是否严重；以
浆液注入量估算浆液扩散半径。分析是否与设计相符。② 查孔
法：用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔．取岩芯进行鉴定
11．9 注浆后至开挖前的时间间隔
单液水泥浆开挖时间为注浆后8h左右
l1．10注浆异常现象处理
① 发生串浆现象，即液浆从其他孔中流出时．采用方法：
堵塞串浆隔孔注浆；② 单液注浆水泥浆压力突然升高，可能发
生了堵管，停机检查；⑧ 水泥浆单液注浆进浆量很大，压力长
时间不升高，则应调整浆液浓度及配合}匕，缩短凝胶时间，进
行小量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停
留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间．
才能避免产生注浆不饱满
收稿tt期：2016—3—8

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