(二)工艺流程1.大管棚施工准备(1)管棚参数1)钢花管规格:采用φ108mm壁厚6mm的热轧无缝钢花管,长40m,出浆孔直径为15mm,梅花型布置,间距15cm×15cm。钢花管内设置钢筋笼,钢筋笼主筋3Φ22,采用φ8钢筋环向缠绕作固定环,固定环与钢筋笼主筋焊接;2)管距:环向间距中至中为40cm,外插角:1°~3°;3)同一环管棚中接头位置应相互错开不小于1m,钢花管分节长度按10.35m+10.35m+9.3m和5m+10.35m+10.35m+4.3m交错进行布置;4)钢花管管心与衬砌设计外廓线径向间距为45cm;5)预埋导向管为Φ130mm无缝钢管,壁厚5.5mm,节长2m。(2)明洞仰坡支护1)先施做洞顶截水沟,且尽量避开雨季施工;2)清除地表杂物后,喷10cm厚C25混凝土进行地表处理,防止雨水渗透对洞口围岩的影响;3)明洞开挖至洞口10m左右时预留开挖土,以做导向墙及大管棚施工工作平台,且在导向墙范围内刷垂直坡,避免2m长导向墙侵占洞身,影响洞身初期支护,见下图:(3)施做导向墙1)对仰坡及时进行锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土支护,并在导向墙两端墙脚及顶部预埋Φ25锚固筋,三处共12根,见上图。2)导向墙在明洞外轮廓线以外施做,导向墙内埋设4榀H型钢支撑,钢支撑与预埋导向管焊成整体,且预埋管要有1°~3°的上抬坡度;3)H型钢之间采用螺栓连接,并将端头连接钢板骑缝焊,仰坡中预埋锚固筋要与H型钢焊接,避免再浇注混凝土时移位。2.大管棚施工说明(1)平整潜孔钻车停放场地1)对大管棚孔位进行编号,从一侧顺次编号;3)潜孔钻车要确保稳定,防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量;4)钻机定位:钻机要求与已设定好的预埋导向管方向平行,必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻机钻杆轴线也孔口管轴线相吻合;(2)钻孔1)钻机就位前要在平整场地上对钻杆进行试装,根据30m连接好的钻杆的挠度调整钻杆钻进角度,确保大管棚不侵线,也不上扬过高,影响大管棚施工质量;2)为了便于钢管顶进以及注浆扩散,钻头直径采用Φ115mm;3)钻孔由一台钻机进行施工,按顺序号进行施工,并钻好一个孔位安装一根钢花管以及一根钢筋笼;4)待编号为单号的孔位施工完成后进行注浆,再施做编号位双数的孔位,并由高孔位向低孔位对称进行施工,同时钻好一个孔位顶进一根钢花管以及一根钢筋笼;5)若钻进时出现坍孔、卡钻、涌水,需补注浆后再钻进;6)钻机开钻时,先宜低速钻进,待成孔10m后可加快钻进速度,但要根据地质情况对钻进速度进行调整,避免成孔卡钻现象及保证成孔质量;7)钻进过程中经常用检测钻杆角度及位置;8)钻进过程中确保动力器,扶正器、合金钻头按同心圆钻进;9)认真作好钻进过程的原始记录,及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报,作为指导洞身开挖的依据。(3)清孔1)首先用地质岩芯钻杆配合钻头(Φ130mm)进行来回扫孔,清除浮渣至孔底,确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔;2)再用高压气通过钻杆,从孔底逐渐向孔口清理钻渣;(4)安装管棚钢花管及钢筋笼1)用钻机分节安装安装钢花管和钢筋笼,即钻机钻杆不转动,钻机机身往前推进,通过连接卡使钢花管和钢筋笼受力,当钻机机身移动到最大位置后松动连接卡,钻机机身退回来,然后重新固定连接卡,钻机向前推进,如此反复,将钢花管和钢筋笼分节安装就位,如下图:2)钢花管采用内车丝扣,每节钢花管在安装好钢筋笼后一同安装;3)钢花干和钢筋笼前端均应焊成锥形,便于钢花管如孔以及钢筋笼的安装;4)编号为单号的孔位,钢花管按6m+6m+6m+6m+6m+6m+4m进行分节,编号为双号的孔位,钢花管按4m+6m+6m+6m+6m+6m+6m进行分节,或编号为单号的孔位,钢花管按4m+6m+6m+6m+6m+6m+6m进行分节,编号为双号的孔位,钢花管按6m+6m+6m+6m+6m+6m+4m进行分节;钢筋笼同一横断面内的接头数不大于50%。(5)注浆1)大管棚注浆浆液采用水灰比为1:1的水泥净浆,在地下水丰富的时候采用水玻璃双液浆,水泥浆与水玻璃体积的比例为1∶0.5;2)注浆分两次进行,即第一次是编号为单号的孔位钻孔及钢花管、钢筋笼安装施工完成后,对编号为单号的孔位进行注浆,第二次是编号为双号的孔位钻孔及钢花管、钢筋笼安装施工完成后,对编号为双号的孔位进行注浆;若单号孔位注浆不密实,可通过双号孔位注浆填充密实;大管棚在注浆前要在将钢花管与预埋导向管间空隙用水泥砂浆封堵,避免露浆;3)通过焊接在钢花管上的止浆阀对大管棚注浆,注浆压力为2.0~2.5MPa,在压力达到2.0以上后持续15min;注浆量一般为钻孔圆柱体的1.5倍,若注浆量超限,未达到压力要求,应调整浆液浓度继续注浆,直至符合注浆质量标准,确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填,方可终止注浆;4)注浆时要关注注浆机压力表的变化,若出现压力表指示持续在1.0MPa以下,则要停止注浆进行检查,长见的原因为注浆机出现故障、浆液从地表窜出、与地表径流相通,可依实际情况采取稍停注浆或调整浆液的方法处理。(三)操作要点及注意事项1.套管安装要求(1)套管直径选择应比钢花管略大,为Φ130mm(2)套管安装的外插角度应和钢花管相同;(3)钻孔完结后,先把套管内孔注水清洗洁净后,才把钻杆取出。套管仍保留在孔内供护孔作用2.搭接方式钢管的搭接方式有焊接和丝扣连接两种:若采用内车丝扣,钢花管将会由于连接钢管半径过大而加大顶入难度;若采用外车丝扣,钢花管安装时套管会导致孔壁土石脱落堵孔;若不具备条件,钢花管可直接采取焊接,待钢花管安装就位后再安装钢筋笼;3.钻孔技术(1)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;(2)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°~3°,钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右,并控制在20cm~30cm;(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;(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;(5)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度,防止断杆;(6)钢花管与钢筋笼的接头错开,同断面接头数不大于50%;五.机具设备及材料准备管棚采用管棚专用钻机或钻孔台车进行,注浆采用YSB250/120型注浆机。六.劳动力组织管棚施工工序多,工种杂、技术性强、要求技术工人具有各方面独立操作能力,又能处理管棚施工中一般的故障,管棚施工的质量很大程度上取决于钻孔和注浆的质量。一台钻机三班作业劳力组织为:机长1人、技术人员1人、操作手3人、修理工1人、电工1人、电焊工1人、杂工5人、合计13人。七、施工质量控制要点(一)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;(二)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°~3°,钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右,并控制在20cm~30cm;(三)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;(四)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;(五)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度,防止断杆;(六)钢花管与钢筋笼的接头要错开,同一断面接头数不大于50%;