二工区洞内短管棚施工作业指导书.docx

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二工区洞内短管棚施工作业指导书

蒙华铁路MHTJ-7标段二工区

洞内超前短管棚施工

作业指导书

编制：

复核：

审核：

中铁二十局集团有限公司

蒙华铁路MHTJ-7标段项目经理部二工区

二〇一五年九月

洞内超前短管棚施工作业指导书

一、编制目的

为更好地指导施工，规范操作，保证开挖安全。

二、编制依据

《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417—2003

《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2008

《双线隧道辅助施工措施及施工工法参考图》

《双线隧道复合式衬砌参考图》

三、适用范围

适用于洞身浅埋段，下穿一般构筑物，自稳能力较差的段落，一般超前短管棚应和钢架，小导管配合适用。

适用范围为蒙华铁路MHTJ-7标段项目经理部二工区隧道工程洞内短管棚施工。

四、施工准备

1.内业技术准备

组织现场技术人员对已编制的管棚施工作业指导书认真学习，熟悉相关规范及技术标准，解决有关技术问题。

对施工人员进行现场技术交底、岗前技术培训，经考核合格后方可上岗作业。

2.外业技术准备

①对施工所用原材料取样检验，检测指标必须符合规范要求；检查机具设备、人员配备是否满足施工要求、检查机具设备和风、水、电等管线路，施工人员安全防护用品是否佩戴，钻机就位并试运转。

②按照设计图纸要求将管棚所需材料提前加工完成，掌子面封闭。

五、技术要求

1.管棚参数

洞内超前短管棚布置见图5-1。

①超前短管棚采用钢花管，钢花管规格：

热轧无缝钢管，每10m一环，每节长4～6m，外径89mm，壁厚5mm，每节钢管两端均预加固成外丝扣，以便连接接头钢管。

②管距：

导管环向设置间距应根据地层性质、地层压力、导管设置部位，钻孔机具性能及隧道开挖方法等确定，本标段管棚环向间距3根/m，纵向搭接不小于3m。

③外插角7°～11°为宜，具体可根据实际情况作调整；

④钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm。

设置范围：

拱部120°范围。

封孔材料：

M15水泥砂浆。

图5-1洞内超前短管棚布置图

2.管棚注浆

采用水泥浆液，土质地段不注浆。

注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得注浆施工经验，注浆结束后用M15水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。

注浆参数如下：

1）水泥浆液水灰比：

0.5:

1～2:

1。

2）注浆压力：

0.5～2.0MPa。

管棚注浆结束标准：

当压力达到设计注浆压力并稳定10～15min，注浆量达到设计注浆量80%以上时，可结束注浆。

六、施工程序及工艺流程

1.施工程序

施工程序为：

平整管棚钻机平台→测量放样→管棚钻机就位→钻进、安装管棚体→第一节管棚体安装结束→钻杆退回原位→接长管棚→继续钻进安装至设计长度→下一根管棚钻进、安装管棚体→所有管棚钻进结束→注浆→待浆液凝固达到强度→隧道开挖。

2.工艺流程

工艺流程图6-1

七、施工要求

1.管棚钻孔

管棚钻进

a、用全站仪放样在工字钢架上定出其平面位置按测定好钻孔的范围、平面位置对每个孔进行编号；用水准尺配合坡度板设定管棚的倾角。

b、钻机平台平整、钻机就位，钻机应能准确定位，多方位钻孔，轻便灵活，具备深钻孔的能力，还要有破碎地层中坚硬孤石的高冲击力。

c、钻机定位：

钻机要求与已设定好的管棚方向平行，用全站仪、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定位钢管轴线相重合。

d、为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ100mm。

e、钻孔由高孔位向低孔位进行，开钻时应低速低压，待成孔后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

f、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。

g、钻机斜度，发现偏斜超过设计要求，应及时纠正，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。

若至终孔时，偏斜度仍超过设计要求值，应补浆封孔后再原位重钻。

h、在施工钻进过程中认真作好钻进过程的原始记录和绘制孔位布置图，及时对取出的岩屑进行地质判断、描述，以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。

测量放样

管棚钻机就位

钻进结束

6-1超前短管棚工艺流程图

管棚清孔

a、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。

b、用高压风从孔底向孔口清理钻渣，确保孔内无残留杂物。

（3）验孔

a、用全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。

b、管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钻孔不得相撞或立交。

c、检查钻孔的间距、深度、直径等

2.管棚安装

①材料准备

钢花管加工图见图7-2。

a、管棚采用热轧无缝钢管，壁厚不小于6mm，节长为4～6m，采用丝扣连接。

b、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，孔间距15cm，呈梅花型布置，尾部留不小于110cm的不钻孔至浆段，

管头焊成圆锥形，便于入孔。

图7-2钢花管加工图

②管棚顶进

1）验孔合格后应及时安装钢管，下管前应对每个钻孔的的钢管进行配管编号，下管时按照编号分段施工。

2）棚管顶进采用管棚钻机钻进的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，借助钻机顶进，直至孔底，达到设计长度。

3）当地质条件较差时，为防止塌孔事故发生，下管要及时、快速，必要时可采取套管下管。

4）管棚连接、搭接

钢管连接接头示意见图7-2。

a、钢管连接采用丝扣连接牢固，丝扣长15cm。

b、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。

c、单环或终环大管棚尾部5m范围内，一般宜设小管棚搭接，纵向两组管棚间的搭接长度视开挖空间大小，掌子面封闭与否确定，搭接长度不小于3m。

图7-2钢管连接接头示意图

3.管棚注浆

1）注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数。

2）浆液拌制

a、每盘浆液时间不得少于5min，浆液搅拌要均匀、不得有结块、沉淀，否则应适当延长搅拌时间，待浆液拌匀后，方可注入管棚内。

b、浆液应在现场随伴随用，浆液要具有良好的流动性、可注性。

c、当围岩破碎、地下水发育时，为调凝需要，可根据需要部分采用水玻璃双液浆。

当采用化学浆液时，应注意防腐、防毒。

3）注浆

a、注浆施工应严格按照注浆机操作规程作业，注浆时注浆管孔不得对准人体，避免高压浆液对人体伤害，作业过程中还应防止注浆管爆管对施工人员造成伤害。

b、注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。

注浆顺序按照由下往上，浆液先稀后浓，注浆量先大后小，注浆压力由小后大的顺序。

c、注浆量应满足设计要求，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。

d、当水泥浆进浆量很大，压力不变时，应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。

e、当注浆压力泵压力突然升高时，可能发生堵管，应立即停机检查，并及时清洗注浆管路。

f、当出现窜浆时，要及时堵塞窜浆孔，采用分浆器多孔注浆或堵塞串串浆孔隔孔注浆当注浆压力。

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，

g、注浆施工中，现场技术人员应认真填写注浆记录，随时分析和改进作业。

八、劳动组织

（1）劳动力组织方式：

采用项目部工区-现场管理组两级管理模式。

（2）施工人员应结合制定的施工方案、机械、人员组成、工期要求进行合理配备。

其中现场负责人、工班长、技术人员、专职安全员由施工企业正式职工担任，并可根据施工现场情况适当配备若干劳务工人。

表8-1每管理组主要施工人员配备表

序号

职务

人数

备注

1

现场负责人

1人

2

技术主管

1人

3

专职安全员

1人

4

工班长

2人

5

钻机操作人员

6人

6

技术、质检、测量及试验人员

4～6人

7

管棚加工

3人

8

钢管顶进

6人

9

其它各种机械操作人员

3人

九、材料要求

管棚施工所用原材料应符合以下要求：

（1）水泥

喷射混凝土应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于42.5MPa，必要时可采用特种水泥。

水泥的安定性、凝结时间均应合格，当有抗冻、抗渗要求时，水泥强度等级不应低于42.5MPa，当喷射砼遇含有较高可溶性硫酸盐的地层或地下水地段，应按侵蚀类型和寝室程度采用相应的抗硫酸盐水泥，当需要喷混凝土有较高的早期强度时，可选用硫铝酸盐水泥或其他早强水泥。

（2）钢管

钢管外径为89mm，壁厚5mm，钢管进场检验力学性能指标应符合热轧无缝钢管的技术标准要求。

（3）拌合用水

水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。

不应使用污水、海水、PH值小于4的酸性水，一般应采用饮用水。

一十、设备机具配置

管棚施工机械设备配置分为两大部分，即水泥浆搅拌站和现场管棚钻进、安装、注浆施工工序所用机械设备。

主要施工机械设备配置见表10-1

表10-1每施工组施工机械设备配置表

序号

机具设备

数量

备注

1

混凝土搅拌站

1座

2

混凝土运输罐车

2台

3

管棚钻机

1台

4

空压机

2台

5

注浆机

2个

6

ZJ-400高速制浆机

1台

7

BX1-400型交流弧焊机2台

2台

8

ZLC50C装载机

2辆

9

混凝土振捣棒

2个

一十一、质量控制及检验

1.质量控制

（1）管棚所用钢管进场必须按批次抽取进行力学性能试验（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《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10147-2003）规范要求。

（2）强度等级不小于42.5MPa，必要时可采用特种水泥。

水泥的安定性、凝结时间均应合格，当有抗冻、抗渗要求时。

（3）在钻孔过程中应经常量测孔的偏斜度，发现误差超限及时纠正，掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

（4）相邻钢管接头要前后错开，且至少错开1m，同一断面内的接头数不得大于50%。

（5）注浆顺序应遵循“从低到高、从下往上”的施工顺序。

（6）注浆压力：

注浆压力一般为1.0～2.0MPa，初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa，浆液注满后应持压15min再停止注浆。

（7）管棚应与格栅或钢架形成整体，共同受力。

管棚与格栅钢架通过焊接连接，穿越钢架时可在钢架腹板上钻孔穿过。

2.质量检查

（1）管棚钻孔允许偏差：

方向角：

1°；

孔口距：

±50mm；

孔深：

±50mm。

（2）注浆现场应随机制取2组浆液试件，待达到28天龄期后进行抗折、抗压强度试验。

（3）管棚所用钢管的品种、规格、搭接长度、钢管节长应现场采用钢尺检查，必须符合设计要求。

（4）在钢管顶进接长时，应根据每节钢管编号分段施工，按照编号顺序逐节接长。

（5）注浆过程中现场测定浆体的流动度、比重及凝结时间，应满足配合比设计要求。

（6）按现场施工实际情况认真填写注浆记录，对照注浆记录情况分析、改进注浆施工作业。

一十二、安全及环要求

1.安全要求

（1）施工区域应设警示标志，进入施工现场的作业人员必须戴好安全帽，严禁打赤膊、穿拖鞋、背心短裤进入施工区域，严禁非工作人员进入。

（2）深化安全教育，强化安全意识，参加施工的人员必须接受安全技术交底，熟知和遵守本工种的各项安全技术操作规程。

（3）施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。

（4）在注浆施工过程中，严禁注浆管口对准作业人员，避免高压浆液对人体伤害，作业过程中还应防止注浆管爆管对施工人员造成伤害。

（5）钻进机具施工用电应遵循“三线五相制”要求,机械外接电源必须做到“一机一闸、一箱一保护”，当电路出现故障时，非专业电工严禁擅自对任何用电设备及电源、电箱进行修理。

（6）在钻机作业时，要严格按照操作规程进行操作，确保作业人员安全，防止触碰机械伤害。

（7）管棚施工采用风钻施工，避免水钻施工产生塌孔或黄土失陷软化问题。

（8）安全员应随时观察周边地质变化，发现有松动滑块现象，应立即组织所有人员撤离到安全地带。

（9）严禁带明火和火种进入隧道，隧道内禁止吸烟。

2.环保要求

（1）严禁带明火和火种进入隧道，隧道内禁止吸烟。

（2）对施工中产生的污水及油水设置沉淀池进行沉淀过滤，对沉淀池中污油水加以处理，达到环保部门要求的排放标准后方可排放，采取油水、污水分类排放。

（3）注浆施工中，施工操作人员要戴好护目镜、手套及穿长筒胶鞋。

（4）生产中的废弃物及时处理，运到当地环保部门指定的地点弃置。