大管棚施工技术方案.docx

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大管棚施工技术方案

管棚施工技术方案

一、编制目的

以科学的施工方案，明确隧道管棚施工作业的工法、工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范施工作业。

二、编制依据

1.《设计施工图》；

2.施工合同、招标文件等合同文件；

3.《公路隧道施工技术规范》；

4.《公路隧道施工技术细则》；

5.《公路工程质量检验评定标准》；

6.《实施性施工组织设计》等施工指导性文件；

7.《环境保护法》、《水土保持法》等法律、法规；

8.《广东省高速公路建设标准化管理指南》等管理文件；

9.本集团公司拥有的相关施工经验、工法、技术、专利及施工要素配置。

二、适用范围

九嶷山隧道出口管棚施工。

三、工程概况

二广高速公路粤境连州三水至怀集怀城段起自湘粤两省交界的南风坳，接在建的二广高速公路湘境永州至南山段，经三水瑶族乡、两岸镇、连州市区、三江镇（连南县城）、吉田镇（连山县城）、福堂镇、中洲镇，终于广东省肇庆市怀城镇，接在建的二广高速公路怀集至三水段。

第1标段起于湘粤两省交界的南风坳，终于三水瑶族乡的沙坪村，长3.700公里（右线计）。

本合同段内九嶷山隧道位于广东省连州市三水瑶族乡牛洞村与湖南省蓝山县所城镇半山村交界处。

线路所经之处地貌以丘陵山地为主，地表起伏较大；隧道进出口处覆盖较薄，为第四系全新统坡残积层，基岩为燕山晚期花岗岩（γ52）；洞身基岩出露较好，节理发育，岩体破碎。

九嶷山隧道全长6400.1m，本标段为广东境内部分，起终点里程为YK0+000～YK2+815（ZK0+000～ZK2+817），长2815m（2817m）。

隧道布置形式采用标准间距分离式、小净距分离两种形式，出口段由于受地形限制，120m范围左右测设线间距为20～11m，采用小净距形式。

1.技术标准

本项目主线采用双向四车道高速公路标准，设计速度100km/h、分离式路基宽度26m。

2.自然条件

1）地形地貌

项目区地处南岭山脉南缘，山峦起伏较大，山系多近东西向展布。

地势上总体由北往南大致呈北高南低的趋势，海拔高程在100～1100m之间，相对高程较大。

地貌总体上为构造剥蚀中低山地貌单元。

路线YK0+000（ZK0+000）（起点）～YK2+790（ZK2+800）段属于构造剥蚀中低山地貌。

该地貌单元多为隧道通过区，最高海拔高度1002m（九嶷山）。

区内地形陡峭，坡陡谷深，剥蚀严重，植被发育，花岗岩风化的第四系残坡积物厚度变化大，在牛洞及杉木垦的山间河谷中有第四系的河流冲积物。

路线YK2+790（ZK2+800）～YK4+500（ZK4+520）段属于构造剥蚀低山及河流侵蚀“V”型谷地貌。

该地貌单元内河流弯曲，河谷深切，坡陡谷深，河谷断面呈“V”字型，除在局部山间小盆地河床有洪冲积物沉积外，余均为燕山期花岗岩，河流两侧的坡谷坡度在25~60°之间，地表花岗岩风化的残坡积层厚度不一，跟坡度有一定反相关的关系。

2）气侯

本项目属中纬度亚热带季风性湿润气候；夏季盛行东南风，冬季盛行西北风；全年日照时间长，雨水充沛，有“三月低温阴雨、六月江河爆满、十月寒风”的气候特征。

多年平均气温19.4℃，最高气温39.8℃；每年雨季集中在3～9月，占全年降雨的85%左右，多年平均降雨量1628.5～1785.4mm，年蒸发量1419mm；风向具明显的季节变化，风速平均1.2～2m/s，较大风力相当于7级风力。

3）水系

项目区主要河流有：

东陂河及其支流。

4）地震

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）附录A，本地区抗震设防烈度为度，设计基本地震加速度为0.05g。

3.设计概况

1）设计围岩情况

隧区地层主要由第四系松散堆积物和下伏基岩组成。

第四系松散堆积物主要为亚粘土，在沟谷中有冲洪积沙、乱砾石层，亚粘土主要为坡积、残积成因，上部有薄层腐植土，大部呈硬塑状，冲洪积层物质组成主要为卵砾石夹漂石，分布于沟谷边缘两侧或沟口，呈松散至稍密状。

下伏基岩主要为花岗岩，全风化层大部分呈土状，大部呈坚硬状；强风化呈半岩半土状，岩质软，易水易软化泥化，裂隙极发育，完整性差；弱风化岩岩质较硬，裂隙较发育，完整性稍好；微风化岩岩质坚硬，裂隙稍发育或不发育，完整性好。

根据沿线地下水的赋存、埋藏条件及水动力特征，地下水可分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两大类。

设计围岩概况如表1

隧道围岩概况表1

名称

长度（m）

Ⅴ级

Ⅳ级

Ⅲ级

Ⅱ级

备注

长度

百分比

长度

百分比

长度

百分比

长度

百分比

0.9%、1.2%、2.5%下坡

九嶷山隧道左线ZK0+000-ZK2+817

2817

387

13.74

760

26.98

1180

41.89

490

17.39

九嶷山隧道右线YK0+000-YK2+815

2815

265

9.41

697

24.76

1463

51.97

390

13.85

2）设计支护情况

本隧道布置形式分为小间距分离式和标准间距分离式两种。

复合式衬砌参数一般根据围岩级别，工程地质水文条件，地形及埋置深度，结构跨度及施工方法等来确定。

复合式衬砌按照新奥法原理进行设计和施工，以锚杆、喷混凝土或钢筋网喷混凝土、钢拱架为初期支护，模筑混凝土或钢筋模筑混凝土为二次支护，共同组成永久性承载结构。

初期支护：

对于Ⅳ、Ⅴ级围岩由工字钢架（或格栅钢架）、径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成，对于Ⅱ、Ⅲ级围岩则由径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成。

二次衬砌：

一般情况下为素混凝土，浅埋软弱围岩段采用钢筋混凝土。

辅助施工：

洞口段设40m长φ108大管棚，Ⅳ、Ⅴ级围岩地段一般设有超前小导管、超前锚杆。

3）管棚设计参数

管棚超前预支护采用外径φ108mm、壁厚6mm的热轧无缝钢管，管壁四周钻φ10mm注浆孔，孔间距30cm，呈梅花型布置，尾部留不小于300cm的不钻孔的止浆段。

导管沿环向133度范围布设，间距50cm。

施工时钢管沿隧道周边以1°外插角（包括线路纵坡为2.43°）打入围岩，单号注浆材料为水泥-水玻璃浆液，注浆压力初压0.5～1.0MPa,终压2.0MPa，双号孔填充材料为M30水泥砂浆。

四、施工准备情况

1.设备准备情况

按照施工组织设计及合同承诺，隧道管棚施工需机械设备均已到场。

进场20m3空压机进场2台，250kw发电机1台，大功率履带自行液压式管棚钻机1台，水平钻孔机2台（WGJ-50），注浆机2台（RH60/40型双液注浆泵），砂浆搅拌机1台（UJZ200A型砂浆搅拌机）。

2.人员准备情况

1）人员进场情况

按照施工组织设计及合同承诺，管棚施工的所需的管理人员、施工人员均已到场。

2）人员培训情况

对所有进场施工人员按要求完成岗前培训和技能考核，完成设计交底、技术交底工作。

3.测量准备情况

已完成测量复测及控制点加密工作，测量成果已批准。

4.试验准备情况

试验室已完成管棚施工过程中所需配合比及材料检验工作。

5.材料准备情况

管棚需要无缝管已经到场，车丝扣已经加工完成，其他材料准备工作也已完成。

五、施工方案、施工工艺和方法

1.洞口开挖

明洞开挖和边仰坡开挖同步进行，边仰坡开挖从上而下，即时开挖即时支护。

首先按照设计坡率对边仰坡进行刷坡，单次开挖高度一般不超过3m，即时开挖即时支护，开挖过程中配备专人全程密切注意观测原状土的动态，一旦出现滑塌趋势，立即停止开挖对边坡进行组织防护，同时挖机刷坡时，边挖边用斗背夯实开挖面，已确保开挖施工安全。

图1管棚施工工艺流程图

边仰坡坡度由现场技术人员用坡度尺控制。

洞口开挖开始后，及时组织对套拱段进行开挖，开挖时注意基础分台阶开挖，并对边坡及墙脚进行加强支护，必要时扩大拱角脚，确保地基承载力满足要求。

洞口开挖前，应对隧道洞口进行地表沉降进行布置测点，并及时完成原始数据的测量。

根据规范及现场实际，洞口现场布置3个地表沉降监控量测断面，每个量测断面布设13个量测点，其中中间16m每隔3m布设一个点，两侧16m每5m布设一个点，量测断面检测频率按开挖面前＞30m，1次/2天；开挖面前＜30m，2次/天。

发现异常情况地段，监控量测采取测点加密、频率加大的措施，以确保施工安全。

量测精度满足h=0.1mm，量测控制桩长10cm，宽10cm，深50cm，采用Φ12钢筋长40cm。

2.套拱及导向管施工

套拱采用先基础后拱部顺序施工，先施做扩大基础，待基础强度满足要求后再施工拱圈部分。

基础砼厚度不得小于1m，基础底部设计承载力要求300Kpa，如满足不了设计基础承载力要求，对基础采取加宽加深处理方法。

洞口端用2m长套拱（C25砼）作为大管棚导向墙，在2m套拱内架立四榀I18型钢拱架（纵向间距0.60m），钢拱架之间纵向采用Φ22钢筋焊接成一个整体，连接筋环向间距1m，并沿工字钢内、外缘交错布置。

钢支撑上安装Φ150×4mm，长2m的孔口管，导向管（即孔口管）沿拱圈环向布设33根（圆心角132°51′35″），环向间距50cm。

孔口管采用Φ22钢筋焊接固定在工字钢外轮廓上，方向与管棚方向一致，Φ22钢筋与工字钢、孔口管相接处采用双面焊接，焊接宽度15cm。

套拱厚度80cm，混凝土浇筑采用水泥罐车运输，泵车入模方法施工。

施工时注意对称施工，混凝土施工过程中，捣固力度不可过大，防止暴模现象出现，为保证套拱混凝土美观，内、外模采用竹胶板。

套拱施工前时对四周土体喷射C20砼封闭，同时作为管棚注浆的临时止浆墙。

3.管棚施工

管棚施工主要工序有：

开挖钻孔平台、安装钻机、钻孔、清孔、验孔、安装钢管、注浆、清孔、充填M30水泥砂浆。

管棚施工沿纵向在导向墙8m范围内平整出一个管棚施工作业平台，以便安装钻机，为加快管棚施工进度，本工程拟采用履带式大功率液压自行管棚钻机（备用2台WGJ-50水平钻机）。

1）钻孔

利用套拱中预埋的φ150孔口管作为导向管进行钻孔，外插角度按照2.43°角（含线路纵坡）预埋控制。

a）钻孔前先检查钻机机械状况是否正常、并在导向管外侧套拱端面标出孔位和孔号，钻孔顺序原则上是先单号后双号，且相邻孔之间没有明显影响。

b）钻机就位后，根据事先测量放样的点位开始钻孔；施钻时，顶紧套拱，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。

c）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。

每次均按上述方法进行接长，直至设计孔深。

d）换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤等，不符合要求的应更换，以确保正常作业。

e）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。

f）钻孔过程中，经常检查钻杆偏斜度以控制钻孔的偏斜度（采用全站仪通过测量外露杆体前后部位的轴向及外插角度的差值是否在允许范围），发现偏斜度超过设计及规范要求的，应立即退出重新钻孔。

2）清孔

利用高压风，由里而外进行清孔，清孔时，如出现卡钻、退杆不畅等现象，则需要来回几次，直至清理干净。

3）安装注浆管

a）清孔、验孔完成后，利用钻机的冲击和推力进行插管。

b）管棚接长时先将第一根带尖头的钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接，管棚之间利用连接丝扣（丝扣长度为15cm）进行连接。

c）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，采取单号孔第一节长3m，双号孔第一节节长6m，以后每节均为6m以此方法将相临近管接头错开。

d）顶管时，当第一节钢管推进