隧道长管棚专项施工方案.docx

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隧道长管棚专项施工方案

隧道长管棚专项施工方案

牡绥铁路工程

标

编制：

复核：

审批：

单位：

中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部

日期：

二00一年六月二十五日

目录

1.适用范围-1-

2.作业准备-1-

2.1内业准备-1-

2.2外业准备-1-

3.技术要求-1-

4.施工程序与工艺流程-2-

4.1施工程序-2-

4.2工艺流程-2-

5.施工要求-3-

5.1施工准备-3-

5.2施工工艺-3-

5.3施工控制要点-7-

5.4施工突发事故及处理预案-8-

6.材料要求-8-

7.劳动组织-9-

7.1劳动力组织-9-

7.2施工人员安排-9-

8.设备机具配置-10-

9.质量控制及检验-10-

9.1质量控制-10-

9.2质量检验-10-

10.安全及环保要求-12-

10.1安全要求-12-

10.2环保要求-13-

隧道长管棚专项施工方案

1适用范围

适用于红池隧道和转心湖隧道Ⅴ级以上浅埋、软弱、破碎带围岩隧道洞口超前支护。

2作业准备

2.1内业准备

⑴在施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。

⑵熟悉规范和技术标准，查阅相关施工案例，认真调查隧道围岩地质情况、了解施工条件、技术水平和设备装置的施工参数。

⑶制定施工安全保证措施，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。

2.2外业准备

⑴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。

⑵材料的试验，配合比的设计。

⑶施工场地的平整，水、风、电的设置，其他辅助措施的准备。

⑷施作护拱（洞口），清理好管棚施作的端墙面并进行施工测量与放样，准备安设定位钢管。

3技术要求

⑴检查开挖的断面中线及高程，开挖轮廓线符合设计要求。

⑵钢架安装垂直度允许误差为±2°，中线及高程允许误差为±5cm。

⑶在钢架上沿纵向钻设管棚孔，其外插角以不得侵入隧道开挖轮廓线，方向角误差不大于±1°，孔深40m，误差不大于±5cm孔径比管棚钢管直径大20～30mm，钻孔环向每米3根。

钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。

⑷必须保证开挖后管棚钢管有足够的超前长度，采用φ114车丝无缝钢管进行连接，连接钢管长度30cm，丝扣长度不小于15cm。

⑸管棚钢管采用热轧无缝钢管，并分段安装。

钢管外径为108mm，每段长度为3m、6m两种，隔一孔的第一根钢管设置为3m，其余为6m钢管。

接头在隧道横断面上错开，同一截面内的接头数量不得超过50%，接头至少要错开1m。

⑹钢管内注入水泥浆。

水泥浆用注浆泵灌注。

封堵塞有进料孔和出气孔，当出气孔流浆后，方可停止压注。

⑺满足设计文件及隧道规范的其他技术要求。

4施工程序与工艺流程

4.1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。

4.2工艺流程

详见附后“管棚施工工艺流程图”。

、

管棚施工工艺流程框图

5施工要求

5.1施工准备

管棚施工前先对管棚施工方法、施工技术进行详细的了解。

5.2施工工艺

5.2.1架设导向拱

⑴测量组根据设计的隧道纵断面线、隧道洞身轴线及洞身开挖轮廓线，放出隧道开挖轮廓线；施工队根据开挖轮廓线及测量技术交底，将上半断面轮廓线以外的土石方清除掉，要求清除面平整，圆顺；为了方便导向拱及钻机安装就位，垫设施工平台时在洞口预留长6m的核心土，顶宽度为6m，核心土的高度控制在管棚顶以下1m处；在紧靠核心土四周挖一条小沟，将掌子面的水排出。

⑵测量组检查开挖断面合格后，放出洞口钢拱架的具体位置、里程、高度，并布置好桩点、做好交底。

⑶施工队根据测量交底及现场桩点，安装洞口工字钢拱架，间距为符合设计要求，焊接牢固，用锁脚锚杆锁定锚固。

用全站仪或经纬仪、水平仪将长为1米的导向管按照1～3°的外插脚精确定位，并用Φ22连接钢筋与工字钢牢固焊接为一整体。

⑷导向管安装完毕后，经测量组复测，满足精度要求后，安装模板，按照规范要求浇筑套拱混凝土，并养生。

5.2.2搭设作业平台

⑴钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

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。

5.2.3钻孔

⑴为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆连接套与钻杆同材质，两端加工成内螺扣（钻杆首尾端外螺扣），联结套的最小壁厚≥10mm。

为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。

⑵钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。

⑶根据孔口管的倾角和方向，利用钻杆的延伸和吊锤准确确定钻孔的方向，即固定钻机。

钻孔仰角的确定视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制1°～3°.利用钻机的变角度油缸，参照导向管的倾角确定钻机的倾角，确保钻杆线与开孔角度一致，以达到为钻进导向的作用。

钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右，并控制在20 cm～30 cm。

⑷钻机就位前，先利用M20的沉头螺栓将钻机固定在基台木上，再按确定好的方位角将基台木固定在搭设的井型钻进作业平台上，四周用横木支撑，必要时打设地锚。

⑸钻机开孔时钻速不易过高，钻深20㎝后转入正常钻速。

第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20～30㎝时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻秆,钻机低速反转，托开钻杆,钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆,并在钻杆前端安装好联结套,方向对准后联结成一体。

钻孔达到深度要求后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。

⑹换钻杆时，注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心喷水孔是否顺畅等，不符合要求的及时更换以确保正常作业。

⑺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。

⑻引导孔直径比管棚大20～30mm，孔深要不大于管长加减0.5m。

⑼钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

⑽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，并保留渣样，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。

5.2.4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、倾角、外插角。

5.2.5管棚加工

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1.1m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，锥形长度为10cm。

⑵采用Z525-2A型台式多用钻床对φ108×6mm的管棚进行加工，根据长管棚的长度，来确定下料长度，一般长度控制在3m或6m，丝扣长度为15cm，丝扣为2mm的螺旋方丝，钢管一端为内丝，另一端为外丝，丝扣加工端正，不得偏位；钢管上每隔15cm交错钻孔直径为10～16mm的注浆孔。

先下奇数管孔，第一节用3米长的钢管，偶数孔时第一节采用6米长的钢管，以后每节均采用6米长钢管。

每孔第一节端头加工成锥型，长为10cm，最后一节尾部焊φ10mm加强箍。

在距孔口1.1米内不得加工注浆孔。

5.2.6安装

⑴管棚顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于管棚直径的引导孔，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。

施工前首先做好导墙，导墙长度大于明暗分界线50cm，按设计位置布孔、并标注，架设管棚钻机，配备电动油压钻机1台，钻孔及推进钢管，钻孔时钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管。

钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm。

各钻孔均做好施工记录。

⑵接长钢管满足受力要求，相邻钢管的接头前后错开。

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。

5.2.7注浆

⑴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。

⑵注浆材料为M20水泥浆。

其中水泥浆水灰比控制在1：

1之间，注浆压力为0.5～2.0MPa。

；坍方及围岩破碎且富水地段，在钢管内先放置Ф22钢筋和直径42mm×3.5mm钢管固定环（间距0.5m）组成的钢筋笼，再向管内注水泥浆。

注浆结束后用M7.5水泥砂浆填充，形成钢管混凝土，增加强度。

⑶注浆量满足设计要求，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，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。

注浆从低向高进行。

浆液由稀到浓,一般单管达到设计注浆量作为注浆结束的标准。

当注浆压力达到设计终压10分钟后,进浆量仍达不到设计注浆量时,结束注浆。

5.3施工控制要点

⑴钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。

⑵钻孔外插角1°～3°，工点根据实际情况作调整。

钻孔仰角的确定视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1°～1.5°。

施工中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施工突发事故处理

⑴钻进中坍孔及缩孔的处理

若发生塌孔及缩孔成孔十分困难，无法一次成孔。

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，待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

在钻进过程中若经常发生掉块卡钻事故，采用在异径接头处镶焊硬质合金，一旦卡钻，施以少量循环水，再将以拉拔回归，较好地解决此问题。

⑶对漏浆及耗灰量过大的处理

若由于岩体破碎，浆液漏失严重，造成耗灰量过大。

加浓水灰比，降低压力，把流量限制在10升范围内，过一段时间在慢慢提升压力，直到达到设计标准。

如上述方法达不到效果，使用在浆液中加入速凝剂，间歇灌浆、灌注砂浆、停灌待凝等方法处理。

6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的热轧无缝钢花管,出浆孔直径为15mm，梅花型布置，间距15cm×15cm。

原材料符合设计及技术规范要求。

7劳动组织

7.1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，又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。

7.2施工人员安排

序号

人员

人数

职责

1

技术人员

1

掌握技术标准、负责施工指导、监督施工质量、记录

2

工班长

1

组织和协调

3

测量人员

2

测量放样、检查验收、并对整个施工过程进行摄像

4

钻孔、安装人员

56～10

凿孔施工、准备材料、安装导管

5

浆液制备人员

5

准备材料、制备浆液、搅动浆液、清洗设备

6

注浆泵司机

2

注浆泵的操作、维修保养及故障排除

7

清洗废浆工

1

清理废浆

8

安全员

1

负责施工安全

9

搬运工

4

搬运材料、机具

10

其他

8

电工、管棚加工、空压机司机等

合计

30～35

（备注：

以φ108为例组织）

8.设备机具配置

序号

人员

数量

参考型号

1

管棚钻机

2

KR80412

2

电动空压机

1

空压机（≥20m3）

3

注浆机

1

注浆压力≥（10～12.5）MPa，排浆量≥100L/min，并连续注浆

4

高速制浆机

1

ZJ-400

5

储浆桶

1

≥2m3

6

混凝土拌和站

1

JZ500

7

型材切割机

1

J3G-400A

8

型钢冷弯机

1

LW70

9

电焊机

2

BX1-400

10

混凝土运输车

1

HDT5250GJB8

11

装载机

1

ZL50C

9.质量控制及检验

9.1质量控制

钢管的型号、质量和规格等符合设计和规范要求。

超前管棚与钢架支撑配合使用时，与钢架焊接牢固。

钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。

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。

9.2质量检验

9.2.1参考的质量验收规范

《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）

9.2.2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。

注浆压力符合设计要求，注浆浆液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

10.安全及环保要求

10.1安全要求

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。

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。

施工区域设置警示标志，严禁非工作人员出入。

施工中对机械设备进行定期检查、养护、维修。

坚持安全教育，加强全员安全意识教育。

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

加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理，科学地组织施工；

拆卸钻杆时，要统一指挥、明确联络信号，板钳卡钻方向正确，防止管钳及扳手打伤人；

钢管内注浆时，操作人员戴口罩、眼镜和胶手套；

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。

施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。

室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。

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》的有关规范规定执行。

严格按作业指导书进行施工，提前作好安全技术交底。

注浆施工时由技术人员统一指挥，各就其位，并严格执行注浆管理程序。

注浆结束后需对注浆设备进行认真清洗，设备退出现场后及时保养。

全面保证注浆作业安全、工程环境安全和设备人员安全。

高空作业安全要求

长管棚施工属于高空作业，在施工前必须对所需的安全防护用品及防护设施、标志、工具、仪表、电器设施进行检查和试验，合格后方可投入使用。

作业人员必须正确佩戴和使用防护用品，必须系安全带，安全带挂在牢固的物件上，严禁在一个物体上挂多根安全带或一根安全带上拴多个人。

作业人员必须从专用的爬梯上下，严禁攀爬脚手架。

施工过程中所用的物料、机具、工具等，必须堆平放稳，不得妨碍通行和装卸。

对有可能坠落的物件必须先行撤除或加以固定。

在雨季施工时，必须采取可靠的防滑措施，行走通道和爬梯上的雨水必须及时清除。

操作平台在搭设和拆除时，派专人监护，搭设时自下而上，拆除时自上而下，严禁上下同时拆除。

操作人员必须进行体检，并持证上岗。

10.2环保要求

在工程施工过程中严格遵守国家、地方政府、铁路部和哈尔滨铁路局下发的有关环境保护的法律、法规和规章。

对各类施工机械、机具采取定人定点控制，对操作人员进行安全、环保教育。

特种作业人员持证上岗，并对作业人员配有相关的劳动防护。

对可能出现的粉尘采取喷雾降尘的方法。

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。

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。