隧道大管棚水平导向跟管钻进法.doc

隧道长大管棚水平导向跟管钻进法施工工艺 曾厚丰 （中铁二十一局三公司思剑高速第五合同段 ） 摘要：贵州省思南至剑河高速公路第五合同段观音岩隧道右线剑河端存在淤泥、富水地层等软弱地质，采用水平导向跟管钻进法施工40m长的大管棚，成功解决了淤泥地质不易成孔的难题，很好控制地表沉降，确保了隧道开挖的安全进洞。本文重点介绍水平导向跟管钻进法施工工艺。 关键词：淤泥地质 长大管棚 水平导向 跟管钻进法一、前言软弱破碎岩体、流塑状粘土、岩溶充填流泥流沙等不良地质地段，由于围岩自稳能力极差，容易坍塌，甚至突水涌泥，给施工带来极大的困难，使工程耗资大，施工时间长，隧道施工中遇到流塑状粘土，并与地下水、地表水贯通，多次发生突水涌泥。在严重困难、施工受阻的情况下，经分析对比，决定采用法施工，使隧道。二、特点三、适用范围适用于围岩自稳能力极差(发育的石灰岩溶带、、软弱破碎松散岩体)的各种类型的山岭隧道和地下工程。?水平导向跟管钻进施工工艺 ?4.1?导向跟管钻进原理 导向跟管钻进是借鉴水平定向钻进技术发展而来。水平定向钻进是非开挖管线施工的一种方法，要旨在：钻进过程中能准确测定钻头在地下的位置和方向，据此确定钻进轨迹同设计轨迹的差异，利用能进行方向涮节的导向钻头(一般软土层中用楔型钻头)改变钻进方位，从而按设计轨迹钻通铺管孔道，其后再经扩孔、拉管等工序，完成地下管线的铺设。导向钻头构造示意图如图1所示如下： 图1 导向跟管钻进原理图 导向钻头内装有特制的定位传感器，传感器通过信号线穿过钻杆连接孔外的显示器。显示器显示导向钻头的倾角和面向角(显示器上有一角度指示钟，导向板斜面朝下时为12点)。导向钻头钻进角度如果偏下，可以把导向钻头调到12点，即导向板斜面朝下，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大，受到一个向上的托力，导向钻头轨迹就会朝上运移。同理，在6点时纠偏可以使钻头钻进轨迹朝下，9点、3点时分别为左、右纠偏方向。如果角度合适，钻机匀速旋转钻进，导向钻头的钻进轨迹是平直的。 ? 4.2 施工方法 管棚施工中，用棚管代替钻杆，其最前端加装如上所述的导向钻头，后续棚管之间采用丝扣进行连接，利用水平定向钻机将棚管依次打人土体中。在钻进过程中，依据导向钻头内置的定位传感器传出的角度信号，对钻进角度进行调节，使棚管按设计轨迹钻进。当棚管打进至设计深度后，撤回定位传感器，随后立即向管内注浆。同传统大管棚施工方法相比，导向跟管钻进方法有如下优点： (1)能有效控制棚管打设方向，精度高； (2)管棚施作距离长，工效高，一次性施作可超过100m； (3)将钢管作钻杆直接打入，不扩大孔位，注浆后地面沉降接近零； (4)孔底注浆，孔口返浆，必要时封口注浆，可硬化管外土体； (5)能按特殊要求的轨迹钻进，在隧道内打设管棚无需预设管棚工作室。 五、施工实例 5.1工程概况 贵州省思南至剑河高速公路第五合同段观音岩隧道右线剑河端设计采用长40m管径为Φ108*8mm，间距为400mm的大管棚。该洞口开挖边仰坡后，发现存在淤泥等软弱地质。在大管棚施工时，采用普通的潜孔钻冲击冲孔送管法时出现涌水导致孔壁坍塌，无法保证管棚质量达到设计要求，采取水平导向跟管钻进法钻进法?? 5.2工艺流程 水平跟管钻进法施工工艺流程 5.3 施工机具设备及方法 5.3.1 施工准备 (1)管棚制作：大管棚采用6～9m的管节，钢管上钻中15mm孔，间距为300mm，呈梅花形布置。 (2)移动钻机至钻孔部位，调整钻机高度，将钻具放入导向管中，使导向管、钻机立轴和钻杆在一条直线上，并用悬吊式量角器量测这一条直线的角度，使管棚的外插角等符合设计要求。 ??5.3.2 钻孔 跟管钻进采用单动双管回转钻进工艺，具体施工钻具：外管由注浆套管与主动钻杆组合，内管由小钻头与主动钻杆共同组合而成。钻进过程碴土由内外管环空问隙通过复合接头处排除，当钻进进尺缓慢，套管内充填碴土较多排除不完全时，用内管钻具回转钻进排除套管内的碴土，完毕后接上外管钻具重新回转钻进，注浆套管用电焊机焊接牢靠，防止因钻具扭矩过大丝扣产生滑丝而脱扣现象，导致后续套管再无法接上。如此循环钻进直至注浆套管下至设计深度，退出内管钻具即可。 ??5.3.3?孔口密封 (1)用带连接注浆管的钢板与管棚钢管焊接牢固(注浆连接管可采用阀接式；亦可采用插接绑扎式，但绑扎必须牢固，以防注浆压力较大时崩脱)。 (2)将管棚钢管与钻孔环形空间用于硬砼料封堵密实，封堵环形空间前必须用压力风将孔口部位砼墙面上的泥土及浮尘清理干净。 ??5.3.4?注浆 (1)由于采用间隔施工大管棚，为了避免先期注浆结石影响后期成孔(主要是渗入地层中的水泥结石极