隧道大管棚施工作业指导书.docx
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隧道大管棚施工作业指导书
管棚施工作业指导书
1目的
明确隧道施工中在洞口或其它不良地质段,尤其是遇到富水断层破碎带时,采用超前长大管棚支护施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范隧道喷射混凝土施工作业。
2编制依据
⑴《铁路大断面隧道三台阶开挖法施工作业指南》经规标准[2007]119号
⑵《铁路隧道施工规范》TB10204-2002
⑶《宝兰客专铁路工程设计图》
⑷《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》TB10108-2002
3.作业准备
3.1内业技术准备
作业指导书编制后,应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计,阅读、审核施工图纸,澄清有关技术问题,熟悉规范和技术标准。
制定安全环保措施、应急预案等。
对施工人员进行技术交底,对参加施工人员进行上岗前技术培训,考核合格后持证上岗。
3.2外业技术准备
管棚钢管、钢架、导向管、注浆材料等施工材料的采购,钻孔、注浆等设备的选用与采购。
材料的实验,配合比的设计,施工队伍的选择。
施工现场的平整,水、风、电的设置。
其他辅助措施的准备。
施工测量与放样。
4.技术要求
4.1管棚法,就是在预计开挖断面外周,以一定间距,一定的外插角度,用钻孔方法先行设置钢管,利用超前导管注浆,先行加固松散围岩体,边开挖,边利用格栅拱、喷锚等共同支护,对隧道开挖起到有效的支护方法。
管棚法开挖时在超前钢管形成连续的棚架之下进行的,对防止初期松弛,地压扩大,土体坍落等有着明显的效果。
因此,管棚法是在地质条件不好情况下能安全开挖,防止地层下沉、防护地中及地上结构物的有效的辅助方法。
管棚的布设,管间距及施工区间主要决定于地表及地质条件、施工精度等,此外,插入钢管通过注浆,使钢管及围岩密贴并强化钢管功能,形成注浆管棚。
4.2检查开挖的断面中线及高程,开挖轮廓线应符合设计要求。
4.3在钢架上沿线纵向钻设管棚孔,其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好,孔深不宜小于10m,一般为10~40m。
孔径比管棚钢管直径大20mm,钻孔环向中心距视管棚用途确定,一般为不大于10cm。
钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。
4.4为保证开挖后管棚钢管仍有足够的超前长度,纵向两组管棚搭接长度应大于3.0m;
4.5管棚外插角一般为1°~3°。
4.6管棚钢管宜为热轧无缝钢管,并分段安装,管棚每节长为4-6m。
两段之间用丝扣连接,丝扣长度不应小于15cm,接头应在隧道横断面上错开。
4.7满足设计文件及隧道规范的其他要求。
5.施工程序与工艺流程
5.1施工程序
施工准备(场地平整、施工平台搭设)→测量放样→钻机就位(校正角度)→上钻具和套管→钻进→退钻杆和钻具→管棚加工及安装→封闭管尾→注浆施工。
5.2工艺流程
施工工艺流程见图1
6.施工要求
6.1施工准备
管棚施工前应对管棚施工方法、施工技术进行详细的了解。
6.2施工工艺
6.2.1施作导向拱架(套拱)
⑴根据隧道纵断面设计线、隧道洞轴线及明暗洞开挖轮廓线,放出隧道开挖轮廓线。
洞内每循环管棚施工前,应开挖管棚工作室,工作室大小根据钻机要求确定。
管棚施工前,在长管棚设计位置安放至少2榀用工字钢组拼的管棚导向拱架,钢拱架之间的间距为50cm,导向拱架内设置孔口管作为长管棚的导向管,要求在钻机作业工程中导向管不变形、不移位。
洞口管棚一般采用套拱定位,套拱部位开挖应视现场地质条件及配套设备确定,要做到套拱底脚坚实、孔口管位置准确。
⑵孔口管作为管棚的导向管,用全站仪或经纬仪、水平仪将长1m的导向管以1~2°的外插角精确定位,并用Φ22连接钢筋与工字钢牢固焊接。
6.2.2搭钻孔平台安装钻机
⑴钻机平台用钢管脚手架搭设,搭设平台应一次性搭好,钻孔由1~2台钻机由高孔位向低孔位进行。
管棚跟管钻进工艺流程图
钢花管结构图
⑵平台要支撑于稳固的地基上,脚手架连接要牢固、稳定,防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。
⑶钻机定位:
钻机要求与已设定好的孔口管方向平行,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,确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。
6.2.3钻孔
⑴钻孔前精确测定孔德平面位置、外插角,并对每个孔进行编号。
⑵岩质较好的可以一次成孔。
钻进时产生坍孔、卡钻时,需补注浆后再钻进。
⑶钻机开钻时,应低速低压,待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
⑷钻进过程中经常用测斜仪测定其位置,并根据钻机钻进的状态判断成孔质量,及时处理钻进过程中出现的事故。
⑸钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
⑹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,作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料,从而指导洞身开挖。
6.2.4清孔验孔
⑴用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔,清除浮渣,确保孔径、孔深符合要求,防止堵孔。
⑵用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
⑶用经纬仪、测斜仪等检测孔深、外插角。
6.2.5安装管棚钢管
⑴钢管在专用的管床上加工好丝扣,导管四周钻设孔径10~16mm注浆孔(靠孔口2.5m处的棚管不钻孔),孔间距15cm,呈梅花型布置。
管头焊成圆锥形,便于入孔。
⑵棚管顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺,即先钻大于棚管直径的引导孔,然后用装载机在人工配合下顶进钢管。
⑶接长钢管应满足受力要求,相邻钢管的接头应前后错开。
同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1m。
⑷管棚安装后,管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙,连接压浆管及三通接头。
6.2.6注浆
⑴管棚注浆前,应向开挖工作面、拱圈及孔口管周围岩面喷射10cm厚的C25混凝土,以防钢管注浆时岩面缝隙
⑵安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆,浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。
⑶采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内,初压0.5~1.0MPa,终压2MPa。
⑷注浆量应满足设计要求,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,确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。
注浆时先灌注“单”号孔,再灌注“双”号孔。
⑸在注浆时,当发现支护变形或损坏时,应立即停止注浆,并及时清洗注浆管路。
⑹在注浆时,当发现支护变形或损坏时,应立即停止注浆,采取措施,当出现窜浆时,要及时堵塞窜浆孔。
6.3施工控制要点
⑴钻孔前,精确测定孔的平面位置、外插角,并对每个孔进行编号。
⑵钻孔外插角1°~3°以为宜,工点应根据实际情况作调整。
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°~1.5°。
施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。
⑶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。
⑷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。
⑸掌握好开钻与正常钻进的压力和速度,防止断杆。
5.4施工突发事故及处理预案
⑴钻进中塌孔及缩孔的处理
若发生塌孔及缩孔成孔空难,无法一次成孔。
可以采用前进式预注浆成孔,初钻出一段后,通过钻杆进行孔内注浆,代注浆液达到一定强度后,继续钻进,以此循环施作,直到达到设计孔深。
⑵掉块卡钻的处理
在钻进过程中若发生掉块卡钻事故,可以采用在异径接头处镶焊硬质合金,施工以少量循环水,再将以拉拔回归解决此问题。
7.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,有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。
施工作业班组人员配备表
施工负责人
1
技术人员
1
工班长
1
测量、质检、试验人员
3~5
专兼职安全员
1
钻机操作工
8
管棚加工
2
钢管顶进
8
注浆
6
8.材料要求
水泥:
采用P.O42.5普通硅酸盐水泥
钢花管规格:
采用φ108mm壁厚6mm的热轧无缝钢管,出浆孔直径为15mm,梅花型布置,间距15cm×15cm。
原材料应符合设计及技术规范要求。
9.设备机具配置
主要施工机械配置表
管棚钻机
1~2台
电动空压机
1台
注浆机
1台
高速制浆机
1台
储浆桶
1个
混凝土拌合站
1座
型材切割机
1台
型钢弯制机
1台
型电焊机
2台
砼搅拌运输车
1辆
装载机
1辆
10.质量控制及检验
10.1质量控制
10.1.1钢管的型号、质量和规格等应符合设计和规范要求。
10.1.2超前管棚与钢架支撑配合使用时,应与钢架焊接牢固。
10.1.3钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。
10.1.4钢管内注浆强度不小于设计和规范要求,管内灌浆密实饱满。
10.2质量检验
10.2.1参考质量验收规范
《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008)
《客运专线铁路隧道工程质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)
10.2.2分项验收标准
⑴主控项目
●管棚所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能(屈服强度、抗拉强度和伸长率)和工艺性能(冷弯)试验,其质量必须符合国家有关规定及设计要求。
检验数量:
以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管,每60t为一批,不足60t按一批计。
施工单位每批抽检一次;监理单位按施工单位抽检次数的20%进行见证取样检测或按施工单位抽检次数的10%进行平行检验,至少一次。
检验方法:
施工单位检查每批质量证明文件并进行相关性能试验;监理单位检查全部质量证明文件和试验报告,并进行见证取样检测或平行试验。
●管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法:
观察,钢尺检查。
●管棚搭接长度应符合设计要求。
检查数量:
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法:
尺量。
●注浆浆液的配合比应符合设计要求。
检验数量:
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法:
施工单位进行配合比选定试验;监理单位检查配合比选定单,并进行见证试验。
●注浆压力应符合设计要求,注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。
检验数量:
施工单位全部检查;监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。
检验方法:
施工单位查施工记录的注浆量和注浆压力,观察;监理单位见证检查。
⑵一般项目
●管棚钻孔的允许偏差应符合下表的规定:
管棚钻孔允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
方向角
1o
2
孔口距
±50mm
3
孔深
±50mm
检验数量:
施工单位全部检查
检验方法:
仪器测量、尺量
11.安全及环保要求
11.1安全要求
11.1.1建立完善的施工安全保证体系,加强施工作业中的安全检查,确保作业标准化、规范化;
11.1.2为保证施工安全,现场要求专人统一指挥,并设一名专职安全员负责现场的安全工作,坚持班前进行安全教育制度;
11.1.3施工区域应设置警示标志,严禁非工作人员出入;
11.1.4施工中应对机械设备进行定期坚持、养护、维修;
11.1.5坚持安全教育,加强全员安全意识教育;
11.1.6严格按设计及施工规范要求进行施工,认真执行相关的施工安全规程;
11.1.7加强对围岩进行动态监控量测,实行信息化管理,科学组织施工;
11.1.8拆卸钻杆时,要统一指挥、明确联络信号,板钳卡钻方向应正确,防止管钳及扳手打伤人;
11.1.9钢管内注浆时,操作人员应戴口罩、眼镜和胶手套;
11.1.10氧气瓶与乙炔瓶隔离存放,严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置;
11.1.11施工现场使用的手持照明灯使用36V法人安全电压;
11.1.12室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫,并安全漏电保护装置;
11.1.13施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关要求执行。
11.1.14严格按专业指导书进行施工,提前做好安全技术交底;
11.2环保要求
11.2.1成立施工环境卫生保证管理机构,在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和制度;
11.2.2隧道内保持良好的通风排气效果,禁止使用排气量超标的工程车辆。
11.2.3设立专用排浆沟、集浆坑,对废浆、污水进行集中沉淀处理后,再进行排放至指定位置,认真做好无害化处理,从根本上防止施工废浆乱流。
11.2.4将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内,合理布置、规范围挡、围护,做到各种标牌清楚、齐全,标识醒目,施工场地整洁文明。
11.2.5采用先进的环保施工机械。
采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音。
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