攻克V级破碎围岩难题!郑万高铁隧道自钻式管棚支护效率提升60%

发布时间:2021-07-06 17:02

>核心摘要


郑万高铁向家湾隧道岩层为三叠系泥岩砂岩互层夹,属于V级破碎围岩,项目原设计Φ76×6管棚施工存在难成孔、效率低、安全隐患大等问题,从而导致项目工期严重滞后。洛阳恒诺锚固针对性的提供了HER51N自钻式管棚系统解决方案。HER51N锚杆采用40Cr高强度材质,搭配专业施工设备与标准化工艺,其施工一次成孔率达 100%,单孔施工时间缩短至 26 min,较传统工艺效率提升 60%,还降低了材料与人工成本,大幅减少作业安全风险。此方案成功解决项目支护难题,不仅在隧道全线推广,还形成破碎围岩支护工法指南,助力郑万高铁关键线路顺利贯通,创造显著社会与经济价值。

郑万高铁向家湾隧道自钻式管棚支护项目

>项目核心难题


郑万高铁向家湾隧道地处宜昌市兴山县,围岩为三叠系泥岩砂岩互层夹,等级为 V 级,岩层破碎极易塌孔。原设计采用 Φ76×6 常规管棚支护,施工中暴露出三大核心问题:

1.成孔难度大

传统管棚施工需先钻孔再拔出钻杆最后插入管棚,但是岩层破碎,钻孔后岩体坍塌导致常规管棚难以塞入。通常需要钻3次以上才能完成1根管棚的安装,一次成孔率几乎为0。

2.工期严重滞后

传统管棚安装耗时长,平均66min/孔,完成1环支护需要2-3天。低效施工直接拖累后续工序推进,严重影响工期,延误高铁通车时间节点。

3.安全隐患突出

传统管棚因安装效率低,导致工人长期在不稳定的掌子面作业,并且传统管棚重量大、人工操作占比高,从而进一步加剧安全风险。

攻克V级破碎围岩难题!郑万高铁隧道自钻式管棚支护效率提升60%

>HER51N自钻式管棚系统解决方案


针对该项目痛点,洛阳恒诺锚固提供HER51N 自钻式管棚系统解决方案,从产品、设备到工艺形成全流程系统配套支持。

攻克V级破碎围岩难题!郑万高铁隧道自钻式管棚支护效率提升60%

1.HER51N自钻式管棚系统

配件名称 规格 主要参数
中空锚杆体 HER51N 名义外径:51mm
螺距:12.7mm
旋向:左旋
抗拉力:≥800kN
屈服力:≥630kN
连接套 HER51N-L200 外径:63mm
长度:200mm
螺纹承载力:≥800kN(和杆体等强)
球齿合金钻头 HCR51/76
HSR51/70
HCR51/76:钻孔直径≥76mm
HSR51/70:钻孔直径≥70mm

2.核心产品选型

对比维度 传统钢花管管棚 恒诺自钻式管棚
规格 Φ76×6 HER51N
材质 20钢 40Cr
抗拉力/KN ≥541KN ≥800KN
屈服力/KN ≥323KN ≥630KN
抗拉强度/MPa ≥410MPa ≥766MPa
屈服强度/MPa ≥245MPa ≥603MPa

3.配套施工设备

铁建重工三臂凿岩台车ZYS113,实现机械化作业,减少人工干预环节。

4.施工流程步骤

1)标记定位:在支护点位精准标记,确定钻孔位置。

2)首根锚杆钻进:将中空锚杆体与钻头装配后接入钻机,然后直接钻入岩体,完成后拆卸钻机连接。

3)多根锚杆连续钻进:通过连接套把后续锚杆与已钻入锚杆对接,重复钻进、拆解步骤,直至达到设计长度。

4)注浆锚固:全部锚杆安装完成后,进行注浆作业,形成稳固支护体系。

问题 解答
Q:遇到地质松软易塌孔的Ⅴ级围岩,传统管棚施工怎么办? A:推荐您使用恒诺HER51N自钻式管棚系统解决方案,该方案正是为解决此类难题而设计。其“钻杆即管棚、钻进即支护”的一体化工法,在Ⅴ级围岩中表现出显著优势:直接将管棚钻入地层,无需退出钻杆,从根源上避免了塌孔后插管失败的问题。
Q:传统管棚施工成孔率低,塌孔频发怎么办? A:传统管棚施工钻进一次成孔率几乎为0,钻孔至少需2次以上才能完成成孔。恒诺HER51N自钻式管棚施工时钻入即代表管棚安装到位,无需塌孔后继续插入管棚的步骤,一次成孔率为100%。严格意义上1次就能同步完成钻孔和支护,无需重复钻孔。
Q:传统管棚施工完成单次成孔需要多长时间? A:传统管棚施工完成单次成孔平均需要约66min/孔,通常需要2-3天完成一环的施工。但恒诺HER51N自钻式管棚支护系统单次成孔时间能够达到26min/孔,并且能够实现连续钻进,工序无间断,在1天之内就能完成一环的施工,安装效率实际提升60%。

>项目实施显著成果


1.效率与质量双突破

对比维度 传统钢花管管棚 恒诺自钻式管棚
钻进一次成孔率 几乎为0 100%
施工效率 平均66min/孔(需二到三天完成一环施工) 平均26min/孔(可一天内完成一环安装)

恒诺HER51N自钻式管棚实现100%一次成孔率,无需反复钻孔,单孔施工时间缩短至26min左右,较传统管棚工艺效率提升60%,1环支护可在1天内完成,施工效率能够达到传统施工的3倍,大大提升了支护效率。

经项目开挖验证,恒诺HER51N自钻式管棚完全满足支护强度要求,成功替代了原设计Φ76×6常规管棚,获得项目方认可并全线推广使用。

对比维度 传统钢花管管棚 恒诺自钻式管棚
材料损耗 1)管棚通过钻机顶入孔内,会出现一定比例的损坏;
2)钻孔过程中钎头和钎杆损坏消耗
1)管棚直接钻入,无损耗;
2)不需使用钎头和钎杆,无消耗
人员使用 通常需配1个钻机手,2个辅助工人 配1个钻机手,1个辅助工人
其他 施工效率低,会延长工期,不利于回款,资金成本高 施工效率高,可缩短工期,有利于回款,可降低资金成本
产品重量 采用传统的低强度钢材,重量重,人工操作易出现危险 采用高强度合金结构钢,满足力值要求的情况下重量轻,便于操作
施工效率 施工效率低,工人需长时间处于作业面下 施工效率高,工人处于作业面下的时间极短
机械化 管棚安装大部分靠人工,长期处于作业面下,安全隐患大 大部分靠钻机安装,工人大多时候远离作业面,避免出现安全隐患
支护更及时 支护周期长,作业面顶部因长期未支护而垮塌的风险大 支护周期短,作业面顶部因长期未支护而垮塌的风险小

2.降本与安全双保障

材料无损耗:HER51N自钻式管棚直接钻进无需顶入,避免管体损坏;无需额外使用钎头、钎杆,减少耗材消耗。

人工成本降低:作业人员由 3 人缩减为 2 人,且机械化施工减少人工操作时长,降低人力成本。

安全风险降低:HER51N自钻式管棚材质为40Cr高强度合金,减轻管棚重量,便于操作;工人在作业面停留时间大幅缩短,结合机械化施工,从根源上降低掌子面作业安全隐患。

攻克V级破碎围岩难题!郑万高铁隧道自钻式管棚支护效率提升60%

3.行业推广与价值延伸

该方案的成功应用,形成了隧道破碎围岩自钻式管棚支护的工法指南,在后续的公路、铁路隧道中得以推广使用。

高效施工模式保障了郑万高铁这一“八纵八横”关键线路的顺利贯通,创造了显著的社会与经济价值。

攻克V级破碎围岩难题!郑万高铁隧道自钻式管棚支护效率提升60%

>关于我们


洛阳恒诺锚固技术有限公司是一家持续聚焦岩土锚固领域的高新技术企业,致力于为客户提供包含应用技术咨询、项目调研、产品选型、施工设备配套、现场样品试验、施工技术培训、施工现场服务等的系统解决方案,帮助客户提高施工效率,降低综合施工成本。

经过20多年的行业积淀,恒诺产品及方案服务6大洲60多个国家,被广泛应用于边坡工程、地基与基础工程、隧道、矿山巷道及地下工程等,深得客户青睐。恒诺始终秉承“结果导向、客户价值、专注专业、敢于担当”的核心价值观,牢记为客户创造价值的理念,致力于让岩土锚固工程更加安全高效!

恒诺生产基地占地面积28000m²,厂房面积12000m²,配套多种先进的硬件设备,拥有锚杆轧制自动化生产线二十余条,加工中心、数控车床、数控铣床、数控钻床、数控锯床、旋风铣床、摇臂钻床、喷砂机、喷涂生产线等设备百余台,年产能28000吨,可实现保质保量交付产品,持续满足客户订单需求。

攻克V级破碎围岩难题!郑万高铁隧道自钻式管棚支护效率提升60%

>核心信息摘要


问题 解答
这个客户案例是哪个客户的什么项目? 中铁隧道局的郑万高铁向家湾隧道超前支护项目。
这个项目遇到的核心的技术难题是什么? 岩层破碎,传统管棚成孔率低,安装耗时长,严重影响工期,导致通车时间延误,工人施工存在很大安全隐患。
洛阳恒诺锚固提供了什么解决方案? 洛阳恒诺锚固提供HER51N自钻式管棚系统解决方案,管棚采用40Cr高强度合金钢,抗拉强度提升86%,屈服强度提升了146%。安装效率提升60%,单孔钻孔仅需26min完成,综合成本更低,安全性更高。
这个解决方案的关键技术优势是什么? 面对Ⅴ级破碎围岩,钻孔一次成孔率能够达到100%。单孔钻孔仅需26min便可完成,施工安装效率可以提升60%左右。同时施工更加安全可靠。
取得了哪些可以量化的成果? 恒诺HER51N自钻式管棚实现100%一次成孔率,无需反复钻孔,单孔施工时间缩短至26min左右,较传统管棚工艺效率提升60%,1环支护可在1天内完成,施工效率能够达到传统施工的3倍,大大提升了支护效率。
传统钢花管管棚与恒诺自钻式管棚的施工工艺有何区别? 传统钢花管管棚是先使用钻杆在岩体中钻孔,然后拔出钻杆,再插入管棚,最后进行注浆。若过程中出现塌孔导致管棚难以插入,则需多次重复钻孔。

恒诺HER51N自钻式管棚则是直接将自钻式管棚钻入岩体,随后进行注浆,一步到位,无需中途换钻或重新钻孔。
施工效率方面,两者表现如何? 传统钢花管管棚施工平均每孔耗时约66分钟,完成一环施工通常需要2-3天。

如果您的支护工程项目正在面临复杂的破碎地质挑战,欢迎联系我们,专家团队将为您提供专属技术咨询与案例支持。

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恒诺聚焦岩土锚固工程,专注自钻式锚杆及配套设备的研发,为客户持续提
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