青龙隧道超前钢管施工方案.docx

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一、编制依据及工程概况
1.1编制依据
1.1.1交通部相关规范、规程、标准
1.1.2《贵州省沿河至榕江高速公路沿河至德江段两阶段施工图设计》
1.1.3《高速公路施工标准化技术指南（隧道工程）》（交通部）
1.1.4已批复的我标段的《沿德5 标实施性施工组织设计》。
1.1.5本企业施工管理水平、技术、装备及同类或类似工程施工经验
1.1.6现场调查资料。
1.2工程概况
青龙隧道为一座分离式长隧道，左洞ZK45+870—ZK46+875，长1005m，右洞YK45+915—YK46+902，长987m，左洞III级围岩763m，Ⅳ级围岩135米，Ⅴ级围岩97米；右洞III级围岩680m，Ⅳ级围岩200米，Ⅴ级围岩102米。青龙隧道设2处人行横道，1#横洞洞长23.5 m，所处围岩类别为Ⅲ级；2#横洞洞长26.63 m，所处围岩类别为Ⅲ级；无车行横道。左、右线进口均设5m明洞（端墙式），单洞净空（宽X高）：10.25×5.0m。
1.2.1 自然条件
（1）地形、地貌
场区地处贵州东北部，大娄山脉与武陵山脉接壤部位。位于沿河县境内，隧道横穿山林，进口位于山间冲沟边缘；出口位于斜坡地带。隧道区属构造溶蚀、剥蚀型低山地貌，地表受溶蚀、剥蚀作用强烈，地势起伏较大。场区海拔777.3～1036.2m，相对高差258.9m；隧道轴线通过段最高海拔951.23m，最低海拔815.20m，相对最大高差136.03m。隧道区基岩大部出露，地表植被发育，多为灌木，进口段为居民区。隧道进出口处离公路较近，交通方便。
（2）水文、气候
场区属长江流域之乌江水系。隧道出口有一溪流通过，流量约2l/s，地表水主要为大气降水补给，受季节影响大。
区域内气候宜人，夏无酷暑，冬无严寒，四季不甚分明，气候温和，阳光充足，雨量充沛，属典型的中亚热带季风湿润气候。全年平均气温在13℃～17℃之间，无霜期达295天，最冷月（1月）平均气温5℃ 左右，最热月（7月）平均气温23℃左右。年降雨量900～1500mm，年均降雨量1180mm，一般五月至七月间和十月份雨量较多。全年日照时数为1115.4小时。气候特点是热量丰富、雨量充沛、水热同季。
（3）工程地质条件
地层岩性:场区覆盖层为残坡积层粘土，下伏基岩为寒武系娄山关群白云岩。
地质构造:区内属于扬子准地台八面山褶皱带武陵山系的一部分，为新华夏系构造——土地坳背斜东南翼。经地质调绘，场区无断层通过，综合地层产状为144度∠60度。强风化岩体节理很发育，节理状以288度∠31度、10度∠70度为优，为张型节理，张开度1～2mm,体积节理数6条/m3。
抗震设计参数:本项目属地震烈度6度区，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，综合评定场地类别为II类。
岩土体的工程地质特征
①土体工程地质特征
残坡积层粘土:黄色，可塑状，隧道零星分布，厚度0～8.0m.
残坡积层块碎石土：灰褐、褐黄色，稍密块石含量60％，粒径20mm～500mm。
②岩体工程地质特征
隧道区下伏基岩为寒武系娄山关群白云岩。根据岩体的节理、裂隙发育特征、硬度与完整性，结合钻探岩芯及其钻进快慢将隧道区基岩划分为强、中风化两层。
强风化白云岩：灰色、灰黄色，中厚层状，节理裂隙很发育，岩体破碎，岩质较硬，岩芯呈砂状，厚度约1.5～3.0m。
中风化白云岩：灰色、灰白色，中厚层状，岩石节理发育，岩体较破碎～较完整，岩质较硬。岩芯呈短柱状、碎块状，少量柱状。
(4)水文地质
地表水: 隧道贯穿丛状山岭，不存在对隧道建设和运用有影响的地表水发育，隧道右侧40m外可见一处冲沟，冲沟常年流水，但对隧道没有影响，可作为隧道洞顶一侧的排水通道。
地下水:根据调查，隧道区为白云岩分布区，地下水赋存于基岩裂隙中，基岩裂隙水为隧道区主要地下水类型。
基岩裂隙水:赋存于岩层裂隙内，地下水主要沿裂隙接受渗入式补给，该含水岩组地下水接受渗入补给后，沿溶蚀裂隙运移在坡体下部出露，部分形成季节性泉点。
1.3青龙隧道进口管棚主要工程数量;
洞口进口所处V级围岩浅埋段，左右洞管棚单根长度均为28m，37根，环向间距40cm，总长53617m。
1.4施工平面布置图

1.5施工管理组织机构
项目经理：刘晓阳
总工程师：谢华
项目副经理：程小军
工程技术部：
姚永庆

安全环保：
李伦
工地试验室：
刘凤杰
计划合同部：
魏治慧
财务人事部：
李积彪
材料设备部：王朝霞
综合办公室：
蒋燕
青龙隧道施工作业队

1.6适用范围
本方案适用范围为：沿德高速公路第5合同段，青龙分离式隧道进口超前管棚施工方案
本方案内容主要侧重于对分离式隧道洞口超前管棚的保证，未涉及的各种施工技术要求，严格按《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)执行。
二、图纸设计要求
设计图：

2.1长管棚设计参数：
钢管规格：ф108*6mm热轧无缝钢管，节长3m、6m
仰角：1-3°（不包含路线纵坡）
钢管环向间距：40cm
施工误差：管棚前端不超过20cm
隧道纵向同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少须错开1m
2.2管棚采用钻孔法施工，钻孔时应严格控制钻杆轴向，脚手架应搭设可靠，钻机应固定牢固，钻进过程中应采用测斜仪器量测钻进偏斜度，若偏斜超过设计要求应及时进行纠偏。
2.3采用C25钢筋混凝土套拱作为管棚导向墙，在管棚施工时前必须先施作套拱，并将ф127*4mm导向管固定在套拱内，导向管安装时应预留上台量及控制钢管仰角，确保孔口孔向正确方向。
2.4管棚采用丝扣连接，丝扣长15cm,ф102*6套丝钢管长30cm，为了使钢管接头错开，编号为奇数孔位第一节管长3m，编号为偶数孔位的第一节管长为6m,以后每节均为6m。
三、施工组织布置及规划
3.1资源配置
3.1.1劳动力组织配备
根据现场情况和生产需要配备生产副经理1人，组织隧道进口超前管棚施工生产，施工技术人员2人，试验人员2人，安全管理人员1人，质检人员1人，施工作业队25人，作业队生产管理人员1人。
3.1.2机械设备配备
机械已按合同要求进场，后续将按施工部署计划有序进场。拟计划投入施工机械：
施工机械名称
型号
数量(台)
备注
挖机
1m3
1

砼喷浆机
5m3/h
2

地质钻机
XY-28-300
2

注浆机(泵)
BW-250/50
2

砼运输车
8m3
2

清理岩石设备

15
铁镐、铁锹等
发电机
200KW
1

钢筋切割机

2

钢筋调直机
GT4-10A
2

钢筋弯曲纲
GW40
2

隧道施工顺序先进口左洞口，再右洞口。首个套拱施工考虑采用商品砼。
3.1.3材料供应
本项目钢材、水泥由业主招标统一供应，其余辅材由项目自行采购。
3.1.4、进度计划安排
根据项目总体施工计划，考虑到气候影响等因素，青龙隧道进口边仰坡防护计划开工日期2013年12月15日，计划于2013年12月30日完成，总工期16天。
四、施工方案、方法
4．1施工前准备：
4.1.1建立施工组织机构，施工人员到场所需机械设备按需进入现场。
4.1.2组织相关人员熟悉图纸、编制施工方案、进行技术、安全交底。
4.1.3对要开挖的套拱位置进行施工放样。
4.1.4完成相关原材料、砼配合比的报批工作。
4.1.5施工用水：利用隧道右侧冲沟流水，引入隧道施工用蓄水池。
4.1.7施工用电：每座隧道均架设变压器一台，自备一台200KW的发电机。
4.2施工方法及工艺流程
工序流程图：
施工准备
管孔定位测量
注浆材料进场、试验
钢管制作
焊接套管跟进套环
管棚钻孔就位
浆液配合比设计
安装钻杆、套管等
设置拌合站
钻进成孔
浆液拌制
退出钻杆
浆液运输
注浆
进入下一道工序，完成有孔管施工
无孔管施工、注浆检测
钢管充填M30水泥砂浆
管棚验收
测斜仪控制钢管偏斜度
注浆效果检查
不
合
格
合格

4.1、施作套拱
套拱采用先墙后拱方法施工，先做基础底部边墙，待边墙强度满足要求后施工拱圈部分。基础边墙两边均做1.6m高。套拱基础开挖分三步开挖，挖至基础底部时立即对基坑进行封闭，并检测地基承载力，套拱基底承载力要求不小于0.30MPa。
洞口端用2m 长套拱(C25砼) 作为管棚导向墙。套拱施工采用先墙后拱法，在2m套拱内架立四4榀I18型钢拱架（纵向间距0.50m），B单元2.867m工字钢2段,A单元3.997m工字钢5段，段与段之间采用螺栓连接，I18工字钢焊接在220×200×14mm钢板上，采用双面焊，焊接厚度不得小于5mm。
工字钢与工字钢间纵向采用Φ22钢筋焊接成一个整体，环向间距1m，并在工字钢内、外缘交错布置。在钢支撑上安装Φ127×4mm,长2m的孔口管，导向管（即孔口管）沿拱圈环向布设37根，间距中对中40cm、导向管中心距圆心6.55m。孔口管采用Φ25固定钢筋焊接在工字钢上，方向与管棚位置方向一致，Φ25钢筋与工字钢、孔口管相接处采用双面焊接，焊接宽度不小于5d。然后浇注70cm厚的C25砼包裹钢支撑和导向管。
混凝土浇筑采用水泥罐车运输，输送泵泵送。施工时注意对混凝土进行捣固，注意捣固力度不可过大，防止爆模现象出现。导向墙施工同时对四周土体进行喷射C20砼封闭周围坡面，作为注浆时的临时止浆墙作用。为保证混凝土美观，内、外模采用竹胶板。混凝土采用强制式搅拌机JS1000型拌制。配合比严格按照试验室开出的现场施工配合比施工，采用混凝土罐车运输混凝土。
长管棚参数按照图纸要求。
4.2青龙隧道长管棚施工主要工序有：搭钻孔平台、安装钻机、钻孔、清孔、验孔、安装管棚钢管、注浆、清孔、充填M30水泥砂浆。
4.2.1钻孔
套拱中预埋的φ127孔口管作为导向管进行钻孔。坡面必须按要求先喷一层C20混凝土作为止浆墙，以确保坡面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌，保障坡面围岩稳定。钻孔角度按照仰角1°钻进，方向与路中线平行。
（1）钻孔前先检查钻机机械状况是否正常；钻孔时根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进，当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如不能成孔时，可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻；
（2）钻机就位后，根据事先测量放样好的点位钻孔位置；施钻时，顶紧掌子面，提高施钻精度；钻机开孔时钻速宜低，钻深至20cm以后转入正常钻速；钻进过程中不断调整钻机钻进方向。
（3）第一节钻杆钻入岩层尾部剩20-30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体。每次接长，按上述方法进行。
（4）换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换，以确保正常作业；
为防止钻杆在推力和振动力双重作用下钻杆上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。
4.2.2顶管
（1）先钻大于棚管直径的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力，将安有工作管头的管棚沿引导孔钻进，接长棚管，直至孔底。
（2）管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接。事先需加工好连接丝扣。
（3）接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力，采取奇数孔第一节长3m，偶数孔第一节节长6m，以后每节均为6m以此方法将相临近管接头错开，钢管顶端必须打入较好的围岩2m以上。
（4）顶管时，当第一节钢管推进孔外剩余30~40cm时，人工装上第二节钢管，钻机低速前进对准第一节钢管端部，严格控制角度，人工持钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。钻机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。
（5）施工中的钢管在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管推进、不得混接。管棚钢管由机械顶进，钢管节段间用15cm丝扣连接，顶进时，节长采用3m、6m两种管节。编号为奇数的第一节管采用3m钢管，偶数的第一节钢管采用6m钢管（奇数的为有孔钢花管出浆孔为φ15mm间距15cm，偶数的为无缝钢管）管棚顶到位后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，以防浆液冒出。堵塞时设置进浆孔和排气孔。相邻管棚接头必须错开。
（6）顶管施工完毕后对每根管进行清孔处理，防止杂物堵塞在管内造成后续管棚注浆工作无法开展。
4.3管棚注浆
4.3.1施工程序及方法
（1）注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆试验，确定合理的注浆参数，方可以施工。
（2）注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆；无条件时，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。
（3）注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水泥与水玻璃体积比为1：0.5；水泥浆水灰比为1：1；水玻璃浓度：35Be，细度模数为2.4。
（4）注浆注浆压力初压0.5～1.0MPa,当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，继续注浆，达到终压2.0MPa时，持续15分钟，注浆浆液达到设计80%以上时，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内。
（5）注浆过程应派专人负责，填写《注浆记录表》，详细记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。并针对现场可能出现的特殊情况，做出相应应急措施。
（6）注浆结束后，对钢管口进行清孔，清孔完毕后立即用M30砂浆进行充填，增加钢管强度，并注意注浆管口埋入砂浆深度不得少于30cm。
4.3.2注浆顺序：从下而上,跳孔注浆。有孔钢管已全部注浆完毕后，再进行无孔钢管的钻孔、安设。
4.4注意事项
4.4.1套拱拱脚必须位于稳固的基岩上，如地基承载力不能满足设计要求时，需进行加固处理。
4.4.2超前管棚按设计要求加工，纵向搭接长度应不小于3m。孔径比管棚钢管直径大于20～30mm，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。
4.4.3管棚定位：以套拱内预埋的孔口管定向、定位，严格控制其上抬量和角度。
4.4.4钻孔施工采用XY28-300电动钻机，钻孔并顶进长管棚钢管。
4.4.5管棚应按设计位置施工，先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔管作为检查管，检查注浆质量。长管棚有孔钢花管采用外径108mm，壁厚6mm，热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊加筋箍，管壁四周钻φ15mm压浆孔，尾部4.5m长范围内不设压浆孔。两节有孔钢花管间为φ108×6mm无孔钢管。
4.4.6钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，为使钢管错接，在每孔的第一节管打设时，奇偶孔分别用3m和6m的钢管，以后每节均采用6m长钢管。钢管顶端必须打入较好围岩2m以上。
4.4.7为确保注浆质量，在钢花管安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆管口上安装三通接头。
4.4.8长管棚注浆按固定管棚周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m，采用分段注浆。
4.4.9注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密充填，以增强钢管的刚度和强度。

质量、安全、环保
质量保证措施
1. 沿隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔，其外插角以侵入隧道开挖轮廓线越小越好。孔深不宜小于10m，孔径比管棚钢管直径大20-30cm，钻孔顺序由高孔向低孔进行。
2. 接长管棚钢管时，接头应采用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不应小于150mm。接头应在隧道横断面上错开。
3. 管棚定位：以套拱内预埋的孔口管定向、定位，严格控制其上抬量和角度。
4. 钻孔施工采用管棚钻机，利用套管跟进的方法钻进，长管安装一次完成。为保证长管棚施工质量，在拱脚部位，选2个孔作为试验孔，找出地层特点，并进行注浆和砂浆充填试验。
5. 安装钢管时，先打有孔钢管，注浆后再打无孔钢管。每钻完一孔便顶进一根钢管。
6. 为确保注浆质量，在钢管安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，钢管自身利用孔口安装的封头将密封圈压紧，压浆管口上安装三通接头。
7. 用双液注浆时，应按先下后上，先单液浆、再双液浆，先稀后浓的原则注浆。注浆量由压力控制，初压0.5-1.0MPa，终压为2.0MPa。达到结束标准后，停止注浆。
注浆后，扫排管内胶凝浆液，用水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度；对于非压浆孔，直接充填即可。0万U豆体验卡
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