大管棚工程施工作业指导书.doc

大管棚工程施工作业指导书
1.适用范围
适用于新建铁路瑞昌至九江XX标段隧道大管棚施工作业。
2.设计概况及编制依据
2.1 设计概况
新建瑞昌至九江铁路XX标，沿线所涉及的隧道工程主要为桂家凹隧道、东篱隧道，隧道工程详见表2-1。
隧道工点表 表2-1
序号
隧道名称
隧道长度(m)
备注
1
东篱隧道
292
岩质隧道
2
桂家凹隧道左线
442
岩质隧道
3
桂家凹隧道右线
452
岩质隧道
合计(km)
1186
岩质隧道

2.1.2 工程地质
（1）东篱隧道
丘陵隧道，坡体浑圆，多呈孤立状，自然坡度10~30度，自然高程50~100m。最大埋深26m，为浅埋隧道。线路右侧毗邻既有武九铁路下行线。隧道整体处于倒转向斜的南东翼，地层岩性为：表层为第四系全新统坡残积层(+Q4dlel)粉质粘土夹角砾，棕红色，硬塑，厚0~2m，下伏基岩，隧道进口DK201+908为C2c弱风化灰岩，隐晶质结构，层状构造，溶蚀较发育，DK201+908~936为D3w石质砂岩，强风化~弱风化，浅紫红，青灰色，粉砂质结构，中层状构造，DK201+936~隧道出口为S3xk粉砂岩夹薄层粉砂质泥岩，强风化~弱风化，浅紫红，粉砂质结构，薄层~中层状结构，节理裂隙发育。岩层产状为115°∠73°地下水主要为基岩裂隙水。全段隧道为浅埋，加之节理裂隙发育，围岩质量差，施工中应加强围岩支护。隧道进口因离既有线较近，施工时应注意加强对既有线边坡防护，避免既有线行车产生干扰。地质条件差，全线均为V级围岩，施工时要注意安全。
（2）桂家凹左线隧道
丘陵隧道，坡体浑圆，多呈孤立状，自然坡度10~30度，相对高差70m。最大埋深55m，全线隧道为IV~V级围岩。线路右侧毗邻既有武九铁路下行线。隧道整体处于倒转向斜的南东翼，地层岩性为：表层为第四系全新统坡残积层(Q4dlel)粉质粘土夹角砾，棕红色，硬塑，厚1~13m，下伏基岩，隧道进口LDK1+858,C2c弱风化灰岩，隐晶质结构，层状构造，溶蚀较发育，LDK1+858~957为D3w石英砂岩，白色偶夹黑色，强风化~弱风化，中层状构造，LDK1+957~隧道出口为S3xk粉砂岩夹薄层粉砂质泥岩，强风化~弱风化，浅紫红，粉砂质结构，薄层~中层状结构，节理裂隙发育。岩层产状为115°∠73°地下水主要为基岩裂隙水。全段隧道为浅埋，施工中应加强围岩支护，防止掉块、坍塌事故发生。
（3） 桂家凹右线隧道
丘陵隧道，坡体浑圆，多呈孤立状，自然坡度10~30度，相对高差70m。最大埋深55m，全线隧道为IV~V级围岩。线路右侧毗邻既有武九铁路下行线。隧道整体处于倒转向斜的南东翼，地层岩性为：表层为第四系全新统坡残积层(Q4dlel)粉质粘土夹角砾，棕红色，硬塑，厚1~13m，下伏基岩，隧道进口LYDK1+890,C2c弱风化灰岩，隐晶质结构，层状构造，溶蚀较发育，LYDK1+890~972为D3w石英砂岩，白色偶夹黑色，强风化~弱风化，中层状构造，LYDK1+972~隧道出口为S3xk粉砂岩夹薄层粉砂质泥岩，强风化~弱风化，浅紫红，粉砂质结构，薄层~中层状结构，节理裂隙发育。岩层产状为115°∠73°地下水主要为基岩裂隙水。全段隧道为浅埋，施工中应加强围岩支护，防止掉块、坍塌事故发生。
2.1.3 水文地质
（1）东篱隧道
地下水主要为基岩裂隙水，地表水、地下水均有化学侵蚀性，化学环境作用等级为H1、碳化环境为T2。
（2） 桂家凹左线隧道
地表水不发育，地下水主要为基岩裂隙水及岩溶水，局部发育，区段地下水化学环境作用等级为H1，地表水为H2，碳化环境等级T2。
（3）桂家凹右线隧道
地表水不发育，地下水主要为基岩裂隙水及岩溶水，局部发育，区段地下水化学环境作用等级为H1，地表水为H2，碳化环境等级T2。
2.1.4 方案设计
①长管棚在隧道开挖之前完成，洞外管棚设计外径φ108mm，壁厚6mm，环向间距40cm，外插角：为了防止钻头由于自重产生下垂，导致钢管侵入隧道开挖线内，外插角确定为0~1°,；管棚间内插φ42超前小导管并注浆，L=3.5m环向间距0.4，外插角10~15°，纵向搭接1m，注M10水泥砂浆。 洞身管棚设计外径为 φ89mm,壁厚5mm。环向间距40cm，外插角度0-1°。
②为提高导管的抗弯能力，可在钢管内设置钢筋笼，钢筋笼由四根主筋和固定环组成，主筋直径为φ18，固定环采用短管节, 节长3～5cm将其与主筋焊接，按1.5m间距设置。
2.2 编制依据
《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设[2010]241号
《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB 10753-2010）
《东篱隧道设计图》（瑞昌至九江铁路施（隧）13）
《桂家凹隧道设计图》（瑞昌至九江铁路施（隧）14）
《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10304-2009 )
《铁路混凝土工程施工技术指南》 铁建设[2010]241号
3.验收标准
3.1 管棚所用钢管进场必须按批抽取试件做力学性能（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。
3.2 管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。
3.3 管棚搭接长度必须符合设计要求。
3.4 注浆浆液的配合比必须符合设计要求。
3.5 注浆压力必须符合设计要求，注浆浆液必须注满钢管及其周围的空隙。
3.6 管棚钻孔的允许偏差必须符合规范要求。
4.作业准备
4.1 技术准备
4.1.1 岗前培训 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。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。对施工及操作人员进行岗前培训。
4.1.2 技术交底 施工前必须进行技术交底，实行三级交底制度。
4.1.3 制定应急预案 编制针对突发状况及紧急情况下的应急预案。
4.2 施工条件
完成临建场地营区标准化建设，相关技术施工人员进场齐全，相应施工设备符合开工条件，人员，设备，材料，开工报告，试验报表通过审批，具备开工条件。
4.3 所有原材料试验检测均满足设计及规范要求 。
4.4 现场施工机械，人员配置满足施工要求。
5.技术要求
5.1 隧道进出口明暗交界处设计超前大管棚。
5.2 设计参数：
5.2.1 导管规格：外径φ108mm，壁厚6mm。外径φ89mm，壁厚5mm。
5.2.2 管距：环向间距40cm。
5.2.3 外插角：为了防止钻头由于自重产生下垂，导致钢管侵入隧道开挖线内，外插角确定为0~1°,；管棚间内插φ42超前小导管并注浆，L=3.5m环向间距0.4，外插角10～15°，纵向搭接1m。
5.2.4 注浆材料：M10水泥砂浆。
5.2.5 设置范围：拱部140°范围。
5.3 中线、水平、断面和净空尺寸必须符合设计要求，并不得侵入隧道建筑限界，放样时可将设计的轮廓线放大5cm。
5.4 对本隧道大管棚施工宜采用引孔顶入法。
5.5 洞口管棚须采用套拱内埋设导向管定位，套拱长为2～3m。套拱施工时应将导向管牢固、准确固定在拱架上，再浇筑混凝土。
5.6 管棚节间用丝扣连接。
5.7 管棚安装后，管口应封堵钢管与孔壁间空隙，连接压浆管。
5.8 管棚注浆前须将开挖工作面用喷混凝土封闭。
5.9 管棚注浆应将钢管及其周围的空隙充填密实。
6.施工程序与工艺流程
6.1 大管棚施工施工工艺流程图

管棚加工
合格格
安装导向管、浇筑套拱
测量放样
施工准备
搭设工作平台、钻机就位
钻孔
清孔
补孔
钻孔验收
顶入管棚、安装止浆塞
喷混凝土封闭工作面
连接注浆管路、调试
压水试验
注浆作业
注浆效果分析
封孔、连接钢架结构
结束
调整注浆参数
浆液制备
确定浆液配合比
初配浆液试验注浆
初选浆液配合比
原材料进场检验
不合格
不合格

6.1.1 导向墙
在开挖轮廓线以外拱部140°范围内施作导向墙，断面尺寸为1.0×1.0m，采用C20混凝土。导向墙设2榀I18工字钢，钢架外缘设φ140mm，壁厚5mm导向钢管。导向墙施工主要包含导向墙开挖、钢架及导向管安装、模板支撑及模板安装、砼浇筑及养护等工序。导向墙施工见图6.1.1-1、图6.1.1-2。
（1）在进行导向墙砼施工前，要加工支撑导向墙砼浇筑的拱架和模板。支撑拱架采用20a工字钢三榀。测量按照导向墙预留变形量进行测量放线，将导向墙轮廓线和导向管位置放出。
（2）导向墙可采用挖槽法施工。当洞口段挖方标高降至导向墙顶部时，导向墙作业处预留10m平台暂不往下开挖（其它部位可照常进行土方开挖），由测量人员控制标高，放出导向墙的开挖线，用挖掘机配合人工进行挖槽，开挖完成后，基坑底部及边墙抹砂浆，作为导向墙浇筑的底模和边模。

图6.1.1-1 导向墙
图6.1.1-2 钻机钻孔

（3）基坑开挖完毕，安放钢拱架。钢架用冷弯机加工成型，分三节制作，在施工现场进行组装。钢架连接钢板采用200×240×15mm钢板，钢板预留孔，各节钢架用M20×70螺栓连接。为保证拱架的稳固，两榀拱架间按2m间距设置Φ22连接筋。
（4）钢架安装完毕，即可安装导向管。导向管安设的平面位置、外插角的准确度直接影响管棚的质量。首先在钢架外边缘按40cm的间距标出导向钢管的摆放位置，外插角按4°设置，用水准尺配合坡度板设定导向管的外插角。导向管牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。 在浇筑混凝土前，将管口密封，防止混凝土堵管。
（5）采用Φ42钢管搭设支撑框架（搭设要求：横向间排距1.0m×1.0m，纵向排距0.5m，共四排）支撑型钢拱架，在拱架上铺设木模板。底模采用普通木模板（5cm厚，宽度不超过30cm）拼装，在其上铺设2mm宝丽板，以保证混凝土外观质量。堵头模采用5cm厚木板，拼装成弧形，其内面贴2mm宝丽板。模板加固采用钢管进行支撑，内拉外撑的方式，以保证模板刚度和稳定性。拼装时，在模板间粘贴双面胶以保证拼缝不漏浆。顶模采用木模板，边浇筑边立模。在浇筑前，先沿结构边线布置模板架立筋，导向墙顶部40°范围内不采用模板，采用人工收面的方式以保证结构面平整光洁。
（6）导向管安装完毕，经检验合格后进行混凝土的浇筑。边浇筑边安装导向墙顶部模板。
①顶部模板采用竹胶板，每块模板长50cm,宽100cm.（模板宽度根据基坑的实际开挖宽度进行调整）。在浇筑混凝土前，设置两排Φ16钢筋，与在钢拱架上焊接，作为顶部模板的加固拉筋,钢筋间距1m。浇筑混凝土时，每浇筑到一定层高，应停下来进行安装模板，模板安装的高度以便于混凝土振捣为原则，一般控制在2m左右。模板安装完毕后，紧靠模板沿导向墙环向设置钢筋，钢筋与拉筋的外露部位焊接以加强模板支撑。然后继续浇筑混凝土，直至施工结束。
②导向墙施工完毕后，达到一定强度后及时开挖，露出钻孔一侧的混凝土面，但是预留导向墙下部的核心土，以方便钻孔施工。
6.1.2 搭钻孔平台安装钻机
（1）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。
（2）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。
（3）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。
6.1.3 钻孔
（1）采用潜孔钻机进行钻孔。为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ130mm。对于黄土地层，采用干钻法。
（2）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。
（3）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。
（4）钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
6.1.4 清孔验孔
（1）用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。
（2） 用高压风从孔底向孔口清理钻渣。
（3）用经纬仪、测斜仪等检测孔深、外插角。
6.1.5 安装管棚钢管
（1）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。管棚钢管加工成3m和6m两种长度。钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管。接头采用外径114mm,壁厚6mm的外套钢管，套管长30cm，管棚钢管加工见图6.1.5。
（2）棚管顶进采用挖掘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，然后用挖掘机在人工配合下顶进钢管。
（3）管棚单序孔第一节长3m,再接6m的钢管。双序孔第一节长6m,
2

扣，外丝口长度为15cm；采用外径为114mm、壁厚6mm的外套丝扣连接，内丝扣长30cm。
9.3 同一面上的接头不超过总管数的50％。钢花管上钻对穿钢管的注浆孔，孔径10～16mm，孔间距150mm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段不小于1000mm，相邻两对孔线成垂直状态。编号为双号的钢管不开孔。
9.4 为提高钢管的抗弯能力，在钢管与钢花管内设置钢筋笼，由四根主筋和固定环组成，主筋直径为Ф18，固定环采用短管节，节长3～5cm，与主筋焊接，固定环间距1.5m。
9.5 为保证长管棚施工精度，导向墙内设2榀I20a工字钢，钢架外设Ф140壁厚5mm导向钢管，钢管与钢架焊接。钢架各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接，接头处焊缝高度为：腹板hf=9mm，翼板hf=12mm。
10.机械设备配置
结合正常施工需要，管棚施工机械设备配置如下：
管棚钻机2台、电动空压机1台、注浆机1台、ZJ-400高速制浆机1台、混凝土拌合站一座、混凝土振动棒2个、木模板、J3G-400A型型材切割机1台、型钢弯制机1台、BX1－400型交流弧焊机2台、砼搅拌运输车1辆、ZLC50C装载机1辆。
11.质量控制及检验
11.1 质量控制要点
11.1.1 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。
11.1.2 施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。
11.1.3 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相交。
11.1.4 经常测量孔的倾斜度，发现误差超限及时纠正。
11.1.5 掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。
11.1.6 施工注意事项：
（1）钢管需按设计位置施工，注意运用测斜仪进行钻孔偏移度测量，严格控制管棚打设方向，并做好每个钻孔地址记录；
（2）管棚施工时应对钢管主要材料进行材质检验
（3）选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在水平360°范围内钻孔，施钻时应有导向架。
（4）施工期间应遵守隧道施工技术安全规范。
11.2 质量检验
11.2.1 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。
11.2.2 管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。
11.2.3 管棚搭接长度应符合设计要求。
11.2.4 注浆浆液的配合比应符合设计要求。
11.2.5 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。
11.2.6 管棚钻孔的允许偏差应符合表11.2.6的规定：
表11.2.6 管棚钻孔允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
方向角
1o~3o
2
孔口距
±30mm
3
孔 深
±50mm

12.安全及环水保要求
12.1 安全要求
12.1.1 管棚施工前应检验作业台架安全性能，施工过程中保持稳定。
12.1.2 大管棚施工前检查钻机、注浆机及配套设备、风水管等施工机具的安全性能。
12.1.3 施工过程中确保钻机稳定牢靠，注浆管接头及高压风水管连接牢靠。
12.1.4 管棚作业换钻杆及顶进钢管时，应防止钻杆、钢管掉落伤人。
12.1.5 管棚施工时记录钻机的各项施工参数，观察钻渣排出情况，与设计地质情况核对，出现异常及时报告。
12.2 环水保要求
12.2.1 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。
12.2.2 将施工场地和作业面限制在工程建设允许的范围内，合理布置，规范围栏，围护，做到各种标牌清楚，齐全，标识醒目，施工场地整洁文明。
12.2.3 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。
12.2.4 设立专用排浆沟，集浆沟，对废浆，污水进行集中沉淀处理后，再排放至指定位置，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。