长管棚施工方案.doc

新建云桂铁路（云南段）八标
上村隧道大管棚施工作业专项方案

编制：

审核：

批准：

中铁十九局集团有限公司
云桂铁路云南段项目经理部

上村隧道大管棚施工作业专项方案

一、编制目的
1、确保大管棚的施工质量，满足设计及施工规范、验标的要求，特制此专项施工方案。
二、适用范围
本施工专项方案适用于云桂铁路LYS-8标段一工区隧道的大管棚施工，同时可作为对同类型地质围岩的大管棚施工的参考。
三、编制依据
《客运专线铁路路基施工规范》
《客运专线铁路路基工程施工技术指南》
《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》
四、工程概况：
云桂铁路LYS-8标段一工区共隧道3座，分别是秧田冲隧道、小团山隧道、上村隧道，隧道总长度8300米，占我工区线路全长的75%，由其上村隧道，地质条件复杂多变，施工过程中可能遇到浅埋、偏压、断层破碎带、膨胀岩、突涌水、瓦斯、洞口段滑坡等不良地质，隧道施工安全风险高。
五、施工工艺
长管棚施工工艺详见《长管棚施工工艺流程图》。
长管棚施工工艺流程图
套拱基础施工
套拱施工
安装钻机
钻奇数位置孔
套拱内支架加工
置有空钢管
清除管内杂物
注 浆
冲净管内浆液、注砂浆
置入无孔钢管
钻偶数位置孔
钢管加工，配节计算
注浆准备
钢管加工，配节计算
检查注浆效果
注浆准备
钢管内填充砂浆
拱部开挖
测量放线

1、导向墙施工
为保证长管棚方向、角度的施工精度，长管棚需设置导向墙，导向墙采用C20混凝土，截面尺寸为1m×1m，环向长度按拱顶120°范围计算共计39根，每根35 m。为保证长管棚施工精度，导向墙内设2榀I20b工字钢架，间距0.5m。钢架外缘设140㎜壁厚5㎜导向钢管，在安装导向管时其位置要精确,严格控制其位置和角度。钢管与钢架必须焊接牢固，以防施作导向墙砼时造成导向管移动，单元间由螺栓连接。确保工字钢安装牢固,不移位。
2、长管棚参数
2.1 钢管规格：长管棚长度为30m，热轧无缝钢管，外径108㎜，壁厚6mm。每节钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管。同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50%，相邻钢管接头至少错开1m。
2.2 管棚按图纸设计编号为奇数管和偶数管，其中奇数管采用钢花管，偶数管采用钢管。
2.3钢花管上钻孔注浆，钻孔孔径为10-16mm,孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔作为止浆段110cm。
2.4 管距：环向间距中至中为40cm。
2.5 倾角：钢管轴线与衬砌外缘线夹角1～5°。
2.6 钢管施工误差：径向不大于20cm，相邻钢管环向不大于10cm。
3、管棚施工主要工艺说明
管棚施工主要工序有开挖支护明洞边坡、仰坡；施作导向墙；搭设钻孔平台、安装钻机；钻孔；清孔、验孔；安装管棚钢管；注浆。工序技术要求高，工艺复杂，现分别叙述如下：
3.1 明洞边坡仰坡开挖支护
3.1.1 边仰坡开挖前需在洞口上方离开挖线10米外位置先施作截水沟一道，以拦截地表水。按规范要求从上至下开挖边仰坡。开挖应尽量避开雨季施工。
3.1.2 边坡防护应与明洞开挖同步进行，在施工时要加强加站暗挖前管棚范围内基坑土石方的开挖控制,不能盲目乱挖, 以免超挖后超过潜孔钻机的操作范围，及时施工明洞边坡的锚杆、挂设钢筋网、喷射混凝土及时封闭坡面。
3.1.3 对边坡渗水要及时排、引到坡面外，加强对坡面的防护。
3.2 施作导向墙
3.2.1 导向墙在明洞外廓线以外施作，导向墙内按要求埋设工字型钢支撑，钢支撑与管棚导向管焊成整体。
3.2.2 管棚导向管安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定导向管的倾角；用前后差距法设定导向管的外插角。导向管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。
3.3 搭钻孔平台安装钻机
3.3.1 钻机平台可用枕木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由两台钻机由高孔位向低孔位对称进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位。
3.3.2 平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
3.3.3 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。
3.4 钻孔
3.4.1 为了便于安装钢管，钻头直径要比管棚钢管大一个规格，且比导向管钢管小一个规格。
3.4.2 岩质较好的可以一次成孔；钻进时若产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。
3.4.3 钻机开钻时，可低速低压，待成孔1.0m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
3.4.4 钻进过程中经常测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。
3.4.5 钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
3.4.6 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。作为开挖洞身的地质预探预报，作为指导洞身开挖的依据。
3.5 清孔、验孔
3.5.1 用地质岩芯钻杆配合钻头进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，确保孔径、孔深符合要求、防止堵孔。
3.5.2 用高压气从孔底向孔口清理钻渣。
3.5.3 量测检查孔深，倾角，外插角。
3.5.4 管棚孔位允许偏差：方向角1o,孔口距±50mm,孔深±50mm。
3.6 安装管棚钢管
3.6.1 每钻完一孔便顶进一根钢管，棚管顶进采用大孔引导和管棚机钻进相结合的工艺，可利用钻机的冲击力和推力低速顶进钢管。
3.6.2接长钢管应满足受力要求，特别注意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1 m。
3.7 注浆
3.7.1按照施作的管棚的编号，先对奇数管进行注浆，注浆后再施工偶数钢管，奇数钢管可以作为检查管，检查注浆质量并以此调整偶数管的注浆质量。
3.7.2 注浆参数：水泥浆水灰比0.8:1～1:1（重量比）。
3.7.3 注浆压力0.5～3.0MPa。注浆量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，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。
3.7.4 注浆结束后用不小于M7.5标号的水泥砂浆充填钢管，增强管棚的刚度和强度。
3.8 单根注浆量按此公式估算：Q=πR2Lη
式中R为浆液扩散半径，取R=0.6Lo；Lo为注浆钢管中至中的距离；L为钢花管长；η为围岩空隙率，各种地层条件下围岩空隙率参考值：砂土40%，粘土20%，断层破碎带5%。
3.9长管棚注浆工程数量表

长管棚注浆工程数量表（一环）
地层条件
注浆材料
不同管棚长度注浆数量（m3）
10m
20 m
30 m
40 m
粘土质地层
水泥浆液
水灰比：1：1
（重量比）
28.92
57.83
86.75
115.67
严重风化岩层
2.17
4.34
6.51
8.68
断层破碎带
5.78
11.57
17.35
23.13
溶隙溶槽段
10.84
21.69
32.53
43.38
六、施工注意事项
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。
2、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°～5°。
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立交。
4、经常量测孔的斜度，严格控制管棚打设方向，发现误差超限及时纠正；并作好每个钻孔地质记录。
5、掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。
6、在遇到松散的堆积层和破碎地质时，在钻进中可以考虑增加套管护壁，确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进。
7、长管棚为超前支护，应在隧道暗洞开挖之前完成。
8、管棚施工时，应对钢管主要材料进行材质检验。
9、顶进过程应随时注意防止堵孔、坍孔。
10、作好钻机和钻具的选型工作，选用钻机首先应适合钻孔深度和孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在水平方向360°范围内钻孔，施钻时应有导向架。
11、为了提高导管的抗弯能力，在钢管内设置钢筋笼，钢筋笼由四根Φ14主筋和固定环组成，固定环采用短管节，节长3～5cm，与主筋焊接，按1.5m间距设置。
七、安全注意事项
1、加强全员安全意识教育。
2、所有进入现场施工人员必须佩带安全帽；非施工人员严禁进入施工场地。
3、管棚施工前，必须清除拱顶及边仰坡面的危石、杂物等，以防止滚落伤人。
4、管棚施工时，必须保证钻机平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。
5、施工期间应遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。
6、拆卸钻杆时，要有统一指挥、明确联络信号，扳钳卡钻方向应正确，防止管钳及扳手打伤人。
7、钢管内注浆时，操作人员应戴口罩、眼镜和胶手套；
8、要有良好的照明条件。
9、管棚施工地段，应根据《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》有关规定，加强监控量测，以保证施工安全。
八、施工质量控制
1.大管棚必须在洞身开挖前完成。洞口开挖时应预留拱顶施工台阶，在软弱围岩地段，钻机底应加设垫板或垫梁。
2.在施作大管棚预支护的过程中应设置必要的监测项目，根据监测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。
3.在浇注导向墙混凝土时，在导向管中填充黏土，可以防止混凝土流入管中，减小以后管棚钻进难度。
4.洞口明暗挖交接段开挖时挖至拱顶轮廓线下50cm左右，拱顶即作为导向墙施工和钻机的架设的平台。

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

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