超前小导管施工方案.doc

超前小导管施工方案
一、编制依据
1、**工程设计图纸；
2、隧道工程地质勘查图纸；
3、**工程整体施工组织设计方案；
本方案适用于**工程引水隧道，软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的超前注浆支护。
二、 编制原则
1、 施工方案根据河源市区水源工程隧道施工图纸内容编制；
2、 施工方案力求采用先进、可靠的工艺，并具有加强的可操作性；
3、 结合本引水隧道的地质、水文、气象条件及工程规模、技术特点、工期要求、工程造价等多方面比选的基础上确定施工方案。
4、 在保证工期质量的前提下，确保计划工期，高度重视环保、安全施工问题；
5、 充分利用先进的技术资源，制定先进、实用的施工方案；
三、 工程概况
1、工程简介
******取水，通过隧洞引水及专用管道，将**水库的水输送到河源市源城区的自来水厂。本工程是以生活用水、生产用水为主的城区自来水供水工程。供水对象*****市属大城市，重要性属于“重要”。

2、引水隧道工程地质概况
根据区域地质资料及钻孔资料，引水隧洞地层主要有第四系洪冲积层②层 (Qpal)、坡积层③层(Qdl)及燕山三期黑云母花岗岩(Y52(3))、侏罗系下统蓝塘群粉砂 岩(J1lnb)组成。
按《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008)岩体风化带划分方法，引水隧洞沿线岩体由上而下可划分为全风化带(V)、强风化带(IV)、弱风化带(III) 、弱风化带(II):全风化带(V)：K0+051.80~K0+422段和K1+777.801~K1+827.801段，共420.2m，全风化花岗岩，灰黄色，风化完全，呈砂质粘土状，含较多石英细颗粒，可塑〜硬塑状，局部夹强风化岩碎块，沿线均有分布，厚度不均，隧洞进口分布较厚，中部分布较薄，厚度约4.10m〜43.30m,层底高程约57.90m〜148.90m，全风化粉砂岩，灰色及灰绿色，风化不均匀，常夹有强风化状砾，呈含砾粉质粘土状，硬塑状，局部呈碎石土状，密实，主要分布于出口处，厚度一般1.60m〜17.20m，层底高程约60.90m〜90.6m。
强风化带(IV)：K0+556.094~K0+579.535段、K1+332.890~K1+352.708段和K1+563.32~K1+598.259段，共78.198m，强风化花岗岩，灰黄色，节理裂隙发育，裂面铁锰质渲染，岩质较软，岩石破碎，岩芯呈块状，RQD=0〜30%，厚度一般0.40m〜20.30m，沿线均有分布，层底高程约70.70m〜133.60m。
强风化粉砂岩，青灰色，风化剧烈，节理裂隙极发育，裂面见泥质、铁质充填，岩石破碎，强度低，岩芯呈半岩半土状，局部夹全风化，仅见于隧洞出口一带，钻孔揭露厚约2.50m〜16.50m，层底高程约62.50m〜88.10m。
强风化花岗岩与弱风化花岗岩过度带 (III~IV)：K0+968.131~K0+989.095段、K1+352.708~K1+375.842段和K1+598.259~K1+777.801段，共223.640m，
弱风化带(III)、(II)：K0+422~K0+556.094段、K0+579.535~K0+968.131段、K0+989.095~K1+332.890段和K1+375.842~K1+563.32段，共1053.963m，弱风化花岗岩，灰白色，裂隙稍发育，岩石较完整，岩质坚硬，强度高，RQD值平均为85%，钻孔未钻穿，揭露厚度0.80m〜66.20m。
弱风化粉砂岩，青灰色，裂隙稍发育，岩石较完整，强度较高，RQD值平均为40%〜50%，钻孔未钻穿，揭露厚度11.70m〜32.10m。
引水隧洞位于河源〜罗浮山大断裂(F1)以西约1000m，隧洞外围有人字石断裂(F29)、罗坑断层(F27)，大水坑断层(F7)、鹤子顶断层(F22)从隧洞轴线垂直穿 过，受断层影响，隧洞沿线地质构造极其复杂，岩体风化强烈，地表基本为全风 化岩，强风化和弱风化岩出露少。
四、 机械设备及人员配置
超前小导管每环设计数量18，每工班钻孔机注浆施工人员不宜少于10人，施工中应根据现场实际情况及时调整。
每工班施工机械配置如下：
注浆泵1台，凿岩机不少于6台，气焊机1台，电焊机1台。
五、 施工工艺及技术要求
1.作业准备
1.1内业技术准备
开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，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行交底，对参加施工人员进行上岗前培训，考核合格后持证上岗。
2.2外业技术准备
⑴施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。
⑵注浆配合比经监理工程师审批，进场原材料检验合格。
3.技术要求
3.1超前小导管配合型钢钢架使用，应用于隧道围岩拱部超前注浆预支护，其纵向搭接长度不小于1m。
3.2超前小导管设计参数：
①超前导管规格：热轧钢花管，外径42mm，壁厚4mm；小导管4.5m长；
②小导管环向间距30～50cm，纵向间距为3.2m；
③外插角10°左右，可根据实际情况调整；
④注浆材料：M20水泥浆或水泥砂浆；
⑤设置范围：沿起拱线布置。
4.施工程序及工艺
4.1 超前小导管施工程序
主要包括导管制作、钻孔、安放导管、注浆、效果检验等。
4.2 施工工艺
施工工艺流程见图1。
图1 超前小导管施工工艺流程图地质调查

现场试验

设备准备
效果检查

管材加工

材料准备
施工准备
制定施工方案进行施工

喷砼封闭掌子面
机具准备

拱部放样布孔

风枪成孔

清孔

插入小导管

M20砂浆准备
注浆

隧道开挖

5.施工要求
5.1施工准备
⑴根据客观条件制定切实可行的施工方法和减少与隧道施工相互干扰的措施；
⑵选定注浆用料的名称、规格、材质、技术标准，并提出用料量和必不可少的辅助用料量。一般浆液应按照粘土系、水泥系、水泥化学浆液系、化学药液系来选择。当地下水丰富或有淤泥流砂时，宜采用水泥—水玻璃双液注浆。化学浆液成本高，有一定毒性，对环保不利，应慎用。
⑶选定注浆设备，包括钻孔、注浆、实验、检测的设备和仪表器材工具。
⑷拟订实验方案，决定实验和检查办法，确定收集哪些数据，以便选定注浆参数。注浆参数包括注浆有效范围、单孔注浆浆液扩散半径、注浆压力、注浆速度、浆液初凝时间、浆液配合比、止水盘最小尺寸等。
5.2 制作钢花管
小导管前端做成尖锥形，尾部焊接φ8mm钢筋加劲箍，管壁上每隔10～20cm梅花型钻眼，眼孔直径为6～8mm，尾部长度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。小导管构造见图2
5.3 小导管安装
⑴测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩机或煤电钻钻孔，孔径较设计导管管径大20 mm以上。
⑵成孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、中部打入，外露20cm支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。
⑶钻孔、安装应符合下列要求：
A 小导管的安设应采用孔顶入法。
B钻孔方向应顺直；
C钻孔直接应于注浆管径配套，一般不大于50mm，孔深视小导管的长度确定；
D采用吹管法进行清孔；
5.4 注浆
1.采用注浆泵注浆，注浆前先喷射混凝土封闭掌子面，形成止浆盘。注浆前先冲洗管内沉积物，由下至上顺序进行，单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。停止时先停泵在关闭球阀，最后清洗管路。
2.注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。
注浆参数可参照以下数据进行选择：
注浆压力：一般为0.5～1.0Mpa
浆液初凝时间：1～2min
水泥：P.0425.5普通硅酸盐水泥
砂：中细砂
3.注浆顺序：注浆顺序一般是先内圈后外圈（在双排孔时），从拱顶顺序往下注：先注无水孔，后注有水孔；先注小水孔，后注大水孔。
4.钻注原则①先外后内：先从断面外侧，逐步向中间或内侧钻注。②先疏后密：每排孔先间隔式钻注，再补注中间的加密孔，逐步形成帷幕。 ③外密内疏：毛洞四周布孔较密，隧道断面内布孔少而疏。 ④反复钻、注：注浆段各注浆孔均应根据进浆情况反复钻、注，保证固结范围达到设计要求。 ⑤开孔诱导：注浆时在需要重点加固处设置通气诱导孔，诱导浆液至设计范围，之后适时关闭诱导孔。 ⑥注浆有效范围为开挖轮廓线外1.5～2m。⑦止浆岩盘是注浆成功的保证因素之一，它由止浆岩墙喷射砼组成。做法：清理掉掌子面的松动岩石，喷射15～20mm的C20砼。喷射范围是整个掌子面及其退后的3m范围，应喷平、喷实、喷够厚度。喷射时应注意保护注浆管丝扣，防止喷砼堵塞注浆管。
5.注浆效果检查及质量判定
注浆效果检查分过程中检查、结束时检查和开挖过程中检查。
注浆过程中检查主要是检查浆液胶凝时间。
注浆结束时，检查注浆记录，看每孔注浆量是否达到结束标准，孔数是否与设计一致。开挖时，看开挖边缘是否整齐、浆液固砂情况、浆液渗透半径等，以便为下一步修改注浆参数提供依据。
根据各阶段检查情况，评定合格与不合格。注浆过程中及结束时，如质量不合格时，应返工。开挖时发现质量不好，除在下一循环改进外，应加强支护措施。
6.注浆异常现象的处理
1.串浆时要及时堵塞浆孔。
2.泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查；
3.进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整砂浓度及配合比，缩短胶凝时间。
六.材料要求
1、导管
小导管选用φ42mm的钢管，长度为4.5m；导管壁厚不小于设计规定值。进场检验合格后投入使用。
2、 水泥
应优先采用普通硅酸盐水泥，强度等级不小于32.5MPa。使用前应做强度复查试验。
3、外加剂
使用的三乙醇胺、水玻璃、缓凝剂（磷酸氢二钠）等外加剂必须采用质量合格的产品。应注意保管，不使其变质。使用前应做效果试验，要求浆液初凝时间控制在1～2min。
4、砂
细骨料应采用坚硬、耐久的中细砂。
5、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。
七、 质量检验
1、质量验收规范
《水利水电工程施工质量检验与评定规程》SL176-2007
2、分项验收标准
⑴主控项目
●超前小导管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。
●超前小导管所用的钢管的品种和规格必须符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部建成。
检查方法：观察、尺量。
●超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部建成。
检查方法：观察。
●超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。
检验数量：施工单位、监理单位全部建成。
检查方法：观察。
●注浆浆液的配合比应符合设计要求。
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。
●超前小导管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。
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。
㈡一般项目
超前小导管施工允许偏差应符合下表的规定。
序号
项目
允许偏差
1
方向角
2°
2
孔距
±50mm
3
孔深
+50,0mm
超前小导管施工允许偏差

八、 安全、质量控制措施
1.所有进入隧道内的作业人员，必须按规定佩戴安全防护用品，遵守纪律，听从指挥；
2.作业人员到达工作地点，应首先检查工作面是否处于安全状态，并检查支护是否牢固、稳定，如有松动的石、土块或裂缝应先给予清除或支护；
3.在渣堆上作业时，应注意渣堆的稳定，防止滑塌伤人；
4.在风钻钻眼时，应注意检查机身、螺栓、皮套、弹簧和支架是否正常完好；管子是否牢固，有漏风；钻杆有无不直、带伤以及钻孔堵塞现象；湿式钻岩机的供水是否正常；
5.电钻钻眼应检查手套的绝缘盒防止电缆脱落的装置是否良好。电钻工必须带绝缘手套，脚穿绝缘鞋，并不得用手导引回转钢钎，不得用电钻处理被卡住的钎杆；
6.支架的钻机，必须将支架放置平稳，地面坚实；
7.钻眼前，先对准孔位，使钻头接触岩面，再使钻杆转动，不得晃动钻杆；
8.钻眼时，如遇机架摇晃、移动、偏斜或有异响，应立即停钻，经处理后，方可施钻。当发生卡钻时应用扳钳松动拔出，不可敲打；
9.施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作态度进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施。
10.注浆结束4小时后，方可进行掌子面的开挖。
11.相邻两排小导管搭接长度应符合设计要求，且不小于1米。
12.钢管要与拱架焊接牢固，注浆后注浆孔要堵塞密实。
13.现场的高压、低压店里线路及变压器和通讯线路必须按有关规定统一布置。
九、 文明施工
1.将把本工程确定为标准化施工工地，加强文明施工管理，使整个工程严格按照施工组织设计中的总平面布置，统一规划，统一管理；
2.坚持文明施工，为监理、业主提供优良的服务。在施工过程中服从监理、业主的现场调度，及时准确地执行工程师代表的指令。
3.教育职工形成团结、文明、礼貌的风尚，做好与监理业主的协作与配合工作，协助监理业主等有关部门处理好与当地群众和地方政府的关系，一切服从和满足工程建设需要。
4.杜绝野蛮施工。进入施工现场人员必须严格执行施工现场文明管理制度，保持施工现场周围地段的整洁，注意并做好道路的保洁，养护。材料进场必须按指定的地点位置堆放，严禁乱堆、乱卸，坚决杜绝野蛮施工。
5.与当地政府和当地居民搞好关系，严禁打架闹事努力为工程建设创造良好的生产、生活环境和气氛。
十、 环水保措施
1.施工过程中加强对施工人员的培训教育，贯彻环保思想，使他们能够自觉的履行环境保护的义务。
2.邻江、河、水库等的隧道施工，应严格保护水源不流失。生活、生产污水不经处理不得直接排入江、河、水库。
3.隧道施工中要控制地下水的排水，防止过量排放造成地表生态环境的破坏。
4.为避免施工噪声和振动对周围居民的影响，洞口段开挖应采用浅孔弱爆破。施工场地和运输线路利用地形尽量避开噪音和振动敏感区，施工机械应安设消音器、空压机、通风机等。接近居民区，应设置基础减震槽并采取隔音措施。
5.施工机械优先采用电力驱动，内燃机械、车辆应加装消烟净化装置，尽量减少对周围环境的影响。
十一、 工程量
超前小导管工程数量表
序号
桩号
材料名称
单位
数量
备注
1
K1+726～K1+766
Φ42钢管
m
1458.0
每排18根
注：超前支护暂定50米，实际工程量以现场实际发生为准，具体尺寸见图；
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