隧道管棚施工方案.docx
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隧道管棚施工方案
新建朝阳至秦沈高铁凌海南站
联络线工程TJ-1标段
隧道管棚专项施工方案
编制:
审核:
批准:
中铁十九局集团有限公司
朝凌客专TJ-1标项目经理部
二○一八年四月
朝凌客专TJ-1标隧道工程
管棚专项施工方案
1编制依据
1.1编制依据
(1)隧道施工设计图、隧道参考图及其它相关设计文件;
(2)国家和辽宁省相关法律、法规及条例等;
(3)现场踏勘收集到的地形、地质、气象和其它地区性条件等资料;
(4)集团公司近年来铁路、高速公路等类似施工经验、施工工法、科技成果;
(5)《高速铁路隧道工程施工技术规程》(Q/CR9604-2015);
(6)《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010);
(7)《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10304-2009);
(8)《铁路混凝土工程施工技术规程》(Q/CR9207-2017);
(9)《铁路混凝土工程施工质量验收标准》(TB10424-2010)。
(10)指导性施工组织设计。
1.2编制原则
(1)保证重点、统筹安排,确保工期的严肃性。
施工组织安排尽可能组织平行、流水作业,合理安排施工顺序,保持均衡生产;
(2)科学合理配置机械设备,全面提高机械化程度,充分发挥设备配置生产能力,大幅度提高劳动生产率和施工进度;
(3)推行新技术、新工艺,实行规范化、标准化作业,以一流的管理确保创优规划和质量目标得以实现;
(4)科学布置现场,合理安排工序,注意环境保护,推行文明施工,确保安全生产;
(5)合理投入,控制成本,节约用地,节约投资。
2适用范围
适用于朝凌客专TJ-1标隧道洞口管棚施工。
3工程概况
3.1燕都隧道
燕都隧道工程,进口里程DIK4+868,出口里程DIK6+000,线路长度1132m,隧道最大埋深52.91m,排水采用保温侧沟和深埋中心沟。
隧道进口至DIK4+899.44713位于直线上,DIK4+899.44713至出口位于R-3000m右偏曲线上。
隧道进口至DIK5+600段范围内纵坡为3.5‰上坡,DIK5+600至出口段范围内纵坡为20‰上坡。
3.2西营子隧道
西营子隧道位于辽宁省朝阳市东南方向,紧邻朝阳市环城公路,左侧与采石场相邻,为双线隧道,隧道进口里程为DIK13+558,出口里程为DIK16+558,全长3000m,隧道位于低山丘陵区,植被较发育。
所经山脉海拔最高高程468m,最大埋深约234m。
。
隧道全范围为13‰下坡,隧道进口至DIK15+999.66672位于半径8000m的左偏曲线上;DIK15+999.66672至出口位于直线上。
3.3马架子隧道
马架子隧道位于辽宁省朝阳市双塔区长宝营子乡境内,隧道进口里程为DIK17+343,出口里程为DIK20+815,隧道位于低山丘陵区,所经山脉海拔最高高程为422.5m,最大埋深160.79m。
隧道进口至DIK20+600为9‰的上坡,DIK20+600至出口为15.5‰下坡隧道进口至DIK19+160.29029为直线上,DIK19+160.29029至出口位于半径10000m的左偏曲线上。
3.4马架子隧道
巴图营隧道(中心里程DK28+920)位于辽宁省北票市巴图营乡任麻子沟与彩凤沟之间,为双线隧道,隧道进口里程为DK25+820,出口里程为DK32+020,全长6200m,隧道位于低山丘陵区,最高山峰410.60m,最低沟谷239.46m,相对高差171.14m,冲沟发育,地势起伏较大,局部辟为耕地。
隧道最大埋深152.40m。
本隧道设置1座施工斜井,斜井与正洞交汇里程为DK29+400,斜井长度757m,为双车道无轨运输形式,正洞施工完成后作为避难所使用,斜井进洞坡度11%,洞口设计超前大管棚支护,28孔,长度30m。
4地质水文特征
4.1燕都隧道
燕都隧道岩性复杂,经地质调查揭示,隧道区范围内上覆地层为第四系全新统人工填土(Q4ml)种植土,第四系上全新统坡洪积层(Q4dl+pl)粉质黏土、第四系上全新统冲击积层(Q4al+pl)粉质黏土、下伏罗系上九佛堂组(J3jf)砂岩、砾岩、泥岩,岩层产状160°<19°。
隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水。
基岩裂隙水分布较广,以浅部为主,含于基岩风化带、风化裂隙及构造节理裂隙中,水位和水量受季节性降雨量影响明显。
4.2西营子隧道
隧道位于中低山区,植被较发育,隧道区地层为第四系全新统坡残积(Q4dl+el)粉质黏土,下伏侏罗系上统阜新组(j3f)砂岩、砾岩、泥岩;二叠系下统(P1)砾岩;奥陶系中统(O2)石灰岩;奥陶系下统(O1)石灰岩;寒武系上统(ε3)石灰岩;寒武系中统(ε2)石灰岩;寒武系下统(ε1)石灰岩;震旦系中统雾迷山组(Z2W)石灰岩。
隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水,分布较广,以浅部为主,含于基岩风化带,风化裂隙及构造节理裂隙中,水位和水量受季节降雨量影响明显。
隧道地下水排泄方式主要以蒸发排泄为主,地下径流排泄为辅,蒸发为本区普遍的重要排泄方式之一。
地下水对铁路混凝土结构不具有侵蚀性。
4.3马架子隧道
隧道位于低山丘陵区,洞身穿越地层主要为二迭系下统(P1)砂岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩;二迭系上统石盒子组(P2S)砂岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩;侏罗系中统蓝旗组(J2l)砾岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩;侏罗系中统土城子组(J2t)砾岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩。
隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水,分布较广,以浅部为主,含于基岩风化带,风化裂隙及构造节理裂隙中,水位和水量受季节降雨量影响明显。
隧道地下水排泄方式主要以蒸发排泄为主,地下径流排泄为辅,蒸发为本区普遍的重要排泄方式之一。
地下水对铁路混凝土结构不具有侵蚀性。
4.4巴图营隧道
隧道位于低山丘陵区,洞身穿越地层主要为侏罗系中统土城子组(J2t)砾岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩。
隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水,分布较广,以浅部为主,含于基岩风化带,风化裂隙及构造节理裂隙中,水位和水量受季节降雨量影响明显。
隧道地下水排泄方式主要以蒸发排泄为主,地下径流排泄为辅,蒸发为本区普遍的重要排泄方式之一。
地下水对铁路混凝土结构不具有侵蚀性。
5施工组织方案
5.1技术要求:
本标段隧道有φ159大管棚,设计长度55m,φ108大管棚(燕都隧道出口80m,其他隧道40m,巴图营隧道斜井30m)、φ89中管棚(IV级围岩6榀钢架设置一环、V级围岩11榀钢架设置一环,管棚长度一般10m一环,两环之间搭接长度不小于3m),技术要求如下:
(1)大管棚
Φ159大管棚
1)导管采用热轧无缝钢花管,外径159mm,壁厚8mm。
2)每节大管棚长度4~6m,环向间距40cm。
3)外插角:
≤1°。
4)在拱部140°范围内施做。
5)注浆材料:
水泥浆(1:
1)。
Φ108大管棚
1)导管采用热轧无缝钢花管,外径108mm,壁厚6mm。
2)每根大管棚长度40m,环向间距40cm。
3)外插角:
≤1°~3°。
4)在拱部140°范围内施做。
5)注浆材料:
水泥浆(1:
1)。
(2)中管棚
Φ89中管棚
1)IV级围岩6榀钢架设置一环、V级围岩11榀钢架设置一环,管棚长度一般10m一环,两环之间搭接长度不小于3m。
2)钢管规格:
热轧无缝钢管及钢花管,外径89mm,壁厚5mm,每节钢管两端均预加工成外丝,接长钢管采用热轧Φ95mm热轧无缝钢管,壁厚6mm,内车丝;
3)管棚长度一般10m一环,Ⅳ级围岩6榀型钢设置一环,Ⅴ级围岩11榀型钢设置一环,两环之间搭接长度不小于3m。
4)管距:
环向间距40cm;
5)倾角:
外插角3°~5°为宜,可根据实际情况作调整;
6)设置范围:
拱部140°范围;
7)注浆材料:
水泥浆液,水灰比1:
1(重量比)。
8)注浆压力:
0.5~2.0MPa。
9)中管棚打设采取单双号,单号采用钢花管,双号采用钢管,施工时先打设钢花管并注浆,然后打设钢管。
注浆完成后,在管内灌注M10水泥砂浆,并保证密实。
5.2施工程序及施工方法
5.2.1施工准备
各隧道洞口工作面准备一台0.8Mpa空压机,一台300KW发电机,一台Q1319-1A型管子螺纹车床,一台GP-28型管棚钻机。
5.2.2施工程序
5.2.2.1大管棚施工程序:
施作导向墙→搭钻孔平台安装钻机→钻孔→清孔验孔→安装管棚钢管→安装管棚钢筋笼→注浆→封孔
5.2.2中管棚施工程序:
管棚加工→施作管棚工作室→钻孔→清孔→顶进刚管棚→清孔→注浆管路检查→注浆→检查合格→结束。
5.3施工流程
管棚施工采用跟管钻进法和引孔顶进法两种方法施工,根据现场围岩及成孔情况判断,如施工现场围岩较好,成孔较易,采用引孔顶进法施工。
围岩较为破碎、容易出现卡钻、塌孔等问题宜采用跟管钻进法施工。
跟管钻进法施工工艺流程详见下图:
引孔顶进法施工工艺流程详见下图:
5.4管棚车丝
(1)采用Q1319-1A型管子螺纹车床,床身上最大回转直径630mm,最大工作长度1500mm;
(2)燕都隧道进口采用φ159大管棚,其他隧道工作面采用Φ108管棚,车丝采用外车丝,燕都隧道进口接头采用φ167接头钢管,其他隧道工作面接头采用Φ114无缝钢管,长度30cm。
各隧道管棚布置详见下图:
隧道进、出口大管棚布置图
燕都隧道进口大管棚布置图
巴图营隧道斜井大管棚布置图
5.5搭设工作平台
(1)在导向墙前端,修建宽30cm*深30cm的水沟,在钻孔过程中,将水引出;
(2)距离导向墙1.8m处,硬化工作平台基础,长5.5m*宽14.33m,厚度15cm,C20砼,预埋Φ22钢筋,预埋深度10cm,外露5cm;
(3)在基础平面上,平行于导向墙里程布置两根Ⅰ20工字钢,中到中间距4.3m,长度14.33m,每根工字钢采用Φ22钢筋固定;
(4)在两根工字钢上方加工走行托架,长5.5m*宽14.33m;托架上方焊接4根Ⅰ20工字钢,组成桁架,长度6.0m;侧面采用Ⅰ40钢管连接,长度4.5m;同时在侧面上增加剪刀撑,采用Φ42钢管。
5.6钻机就位
(1)采用GP-28型管棚钻机,钻孔直径φ85~190mm,钻孔深度30~40m,使用气压0.5~1Mpa,推进有效行程600mm,功率35KW,钻杆长度600mm,钻杆直径为Φ73mm。
(2)在四根Ⅰ20工字钢顶部采取四个手拉葫芦,控制钻机位置,然后用侧用测斜仪精确定位。
5.7钻孔作业
(1)现场采用0.8Mpa空压机与300KW发电机配合潜孔钻机施工,钻机定位后,由低向高开始钻孔,为保证钻孔方向准确,在钻进过程中采用测斜仪量测钻孔的偏斜度;
(2)如果钻孔过程中发现有塌孔现场,开始从下往上逐排注浆,浆液由低往上扩散,挤密裂隙,加固松散破碎的砂岩,然后重新钻孔。
5.8管棚跟管钻进
钻头采用与钻管等径的楔型钻头,楔板回转半径略大于钻管半径,钻头前端有Φ12-15mm的水眼,当钻头正常回转钻进时钻管沿直线前进。
当钻头由于某种原因偏离预定轨迹偏向某一方向时,把钻头楔面调至已经偏斜的方向,钻机停止回转加力顶进,钻头由于斜面的作用会向相反的方向偏斜,以此调整钻进的方向。
5.9管棚引孔顶进
(1)钻孔采用管棚钻机进行,钻机平台的高度根据钻机的可调控范围以及钻孔顺序进行确定,由于钻机顺序按高孔位向低孔位进行,平台位置相应自上而下进行逐步降低,以满足钻孔需要。
(2)施工先施工奇数后偶数。
(3)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。
(4)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。
(5)钻进过程中经常测定其位置,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。
(6)钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
5.10钢筋笼施工
Φ159大管棚钢筋笼为3根φ18钢筋,外切于φ50定位钢管,φ108大管棚钢筋笼为4根Φ22mm钢筋组成,外切于Φ42mm定位钢管,宽度5cm,间距5.0m,管棚施工完毕后,开始送钢筋笼至设计位置,钢筋笼节长为3m。
5.11管棚注浆
(1)配置浆液并注浆,注浆采用分段注浆,浆液扩散半径不小于0.5m。
水泥浆液水灰比为1:
1,注浆压力0.5~2MPa;
(2)注浆结束后及时清除管内浆液,并用M10号水泥砂浆紧密充填,增强管棚的刚度和强度。
5.12施工注意事项
①钻机就位时用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法,反复调整,确保钻机杆轴线和导向轴线相吻合。
②需要搭设钻机平台时,应满足承受机具、材料、人员荷载要求,连接牢固、稳定,防止施钻时产生不均匀的下沉、摆动、位移等影响钻孔的质量。
③钻孔时经常测量孔的斜度,发现误差超限应及时纠正,至终孔仍然超限者应封孔,原位重钻。
④在钻孔时,若出现卡钻、塌孔时应注浆后再钻。
钻孔时,应认真填好钻孔记录。
孔钻完之后应进行清孔。
5.11验收标准
(1)外插角:
钢管轴线与衬砌外缘1°~3°;
(2)钢管径向不大于20cm,环向不大于5cm。
6资源配置方案
6.1劳动力计划
根据施工组织安排,车丝班组4人(工班长1人,操作手1人,普工2人),施工时间4天;管棚班组5人(工班长1人,操作手1人,开泵1人,普工2人),施工时间14天。
6.2工期安排
序号
施工部位
持续时间(天)
备注
1
燕都隧道进口
18
2
燕都隧道出口
15
3
西营子隧道进口
15
4
西营子隧道出口
15
5
马架子隧道进口
15
6
马架子隧道出口
15
7
巴图营隧道进口
15
8
巴图营隧道斜井
15
9
巴图营隧道出口
15
6.3材料计划
1.材料计划详见下表:
管棚跟进施工材料计划
序号
材料名称
规格型号
单位
数量
备注
1
混凝土
C20
m³
12
基础硬化
2
工字钢
I20
m
29
走形轨
3
工字钢
I20
m
24
桁架立柱
4
工字钢
I20
m
5
托架横梁
5
HRB400钢筋
Φ22mm
m
3.6
基础锚固钢筋
6
无缝钢管
Φ42mm
m
48.8
走形轨及桁架剪刀撑连接
7
无缝钢管
Φ140mm
m
27
桁架连接
8
手拉葫芦
个
6
9
空压机
0.8Mpa
台
1
10
发电机
300KW
台
1
11
管子螺纹车床
Q1319-1A型
台
1
12
管棚钻机
GP-28型
台
1
13
氧气乙炔
套
3
14
焊条
箱
8
15
钻杆
73mm
m
40
16
冲击器120mm,130mm锤头
个
10
17
注浆泵
台
9
18
运输车
辆
8
7管理措施
7.1质量管理组织机构
成立以隧道架子队队长为组长,架子队技术负责人为副组长的质量管理领导小组,明确各级管理职责。
7.2质量措施
管棚安装前,精确测放出导向管位置及插入角度,按图纸施作导向墙,钢管应在专用的管床上加工好丝扣,装管时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%。
注浆顺序由拱脚向拱顶逐管注浆。
注浆材料满足下列要求:
浆液流动性好,固结后收缩小,具有良好的粘结力和较高的早期强度。
7.3施工安全及环境保护
项目部成立安全生产领导小组,由隧道架子队队长任组长,隧道架子队专职安全员任副组长;小组成员包括各级技术负责人、各工班长等。
7.4安全注意事项
施工中检修机械或设备故障时,必须在断电、停风条件下进行,检修完毕向机械设备送电送风前必须事先通知有关人员;
重视洞口的稳定和排水,做好截水沟、边沟,经常检查洞顶边坡的稳定情况;
加强现场施工人员个人防护工作,应带防尘口罩、防护帽、防护眼镜、防尘面具等防护用具;
施工安全措施加强现场施工人员的安全教育,提高施工人员的安全意识,并配备一名现场专职安全员。
7.5环境保护
临时工程及场地布置应采取措施保护自然环境;
施工废水、生活污水和生活垃圾不得随意丢弃,并在生活区、生产区及洞口设置污水外理池,生活污水或施工废水必须经过处理后排放或倒置指定地点。
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