益田 路隧道管棚水平旋喷桩施工方案.docx
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益田路隧道管棚水平旋喷桩施工方案
隧道
水平旋喷、管棚超前支护
施
工
方
案
一、工程概况…………………………………………………………………………4
二、超前支护工法及范围……………………………………………………………5
三、ф180管棚和ф600旋喷施工断面（DK109+291～DK109+105
区段）……………………………………………………………………………6
（一）DK109+291～DK109+244区段…………………………………………………………6
（二）DK109+247～DK109+184区段
1、DK109+247～DK109+184区段ф180mm大管棚…………………………………7
2、DK109+247～DK109+222区段ф600mm水平旋喷…………………………………8
3、DK109+227～DK109+202区段ф600mm水平旋喷…………………………………9
4、DK109+207～DK109+182区段ф600mm水平旋喷…………………………………10
（三）DK109+187～DK109+105区段
1、DK109+187～DK109+105区段ф180mm大管棚……………………………………11
2、DK109+187～DK109+162区段ф600mm水平旋喷……………………………………13
3、DK109+167～DK109+142区段ф600mm水平旋喷……………………………………14
4、DK109+147～DK109+122区段ф600mm水平旋喷……………………………………15
5、DK109+127～DK109+105区段ф600mm水平旋喷……………………………………16
（四）DK109+291～DK109+105区段工程量统计………………………………………17
四、ф108管棚施工断面
（一）DK109+910～DK109+936区段
1、DK109+910～DK109+983断面ф108管棚…………………………………………17
2、DK109+980～DK110+053断面ф108管棚…………………………………………18
3、DK110+050～DK110+121断面ф108管棚…………………………………………19
（二）DK110+376～DK110+455区段
1、DK110+376～DK110+455断面ф108管棚…………………………………………19
（三）ф108管棚区段工程量统计…………………………………………………………20
五、ф159管棚和ф600旋喷施工断面………………………………………………20
（一）DK110+455～DK110+476区段ф159mm管棚………………………………………21
（二）DK110+476～DK110+510区段ф159mm管棚………………………………………22
（三）DK110+476～DK110+510区段ф600mm水平旋喷…………………………………23
1、DK110+476～DK110+510区段拱顶ф600mm水平旋喷………………………23
2、DK110+476～DK110+510区段ф600mm掌子面水平旋喷………..…………23
3、DK110+476～DK110+510区段断面超前支护总关系图……………………24
（四）DK110+455～DK110+510区段工程量统计……………………………………25
六、隧道超前支护总工程量（DK109+105～DK110+510）……………………………25
七、管棚施工组织
（一）施工方案…………………………………………………………………26
1、施工要点………………………………………………………………26
2、施工程序………………………………………………………………27
3、技术要求………………………………………………………………27
4、设备安装………………………………………………………………28
5、导向原理………………………………………………………………28
（二）设备物资组织…………………………………………………………29
（三）施工人员组织…………………………………………………………………9
（四）施工报价
1、ф180mm施工报价……………………………………………………………30
2、ф159mm报价……………………………………………………………32
3、ф108mm报价…………………………………………………………34
八、水平旋喷施工组织………………………………………………………………36
（一）施工概述………………………………………………………………………36
1、工法介绍……………………………………………………………………36
2、施工技术要求…………………………………………………………………36
3、水平旋喷注浆技术特点…………………………………………………………36
4、水平旋喷桩效果………………………………………………………………37
5、工艺流程……………………………………………………………………38
6、施工程序……………………………………………………………………38
7、质量保证措施……………………………………………………………39
（二）设备物资组织………………………………………………………………40
（三）施工人员组织………………………………………………………………40
（四）施工报价………………………………………………………………41
九、导向原理及施工保障措施………………………………………………………43
（一）施工角度控制和定位……………………………………………………43
1、全方位控向系统………………………………………………………43
2、水平定向地表跟踪测量钻进方法原理…………………………………43
（二）中空强制排浆工艺………………………………………………………44
（三）弧形拱架钻机介绍………………………………………………………46
十、质量保证措施………………………………………………………………………47
（一）质量保证制度……………………………………………………………47
（二）工程质量管理措施………………………………………………………47
（三）工程质量保证控制措施…………………………………………………47
十一、安全应急保证措施…………………………………………………………48
（一）安全用电…………………………………………………………………48
（二）机械操作安全……………………………………………………………48
（三）焊接作业安全……………………………………………………………48
（四）其它作业安全注意事项………………………………………………………49
（五）文明施工………………………………………………………………………49
十二、其他事项………………………………………………………………………50
（四）地面垂直旋喷………………………………………………………………51
垂直施工照片……………………………………………………………51
隧道2#竖井工作面DK109+105～DK110+510段
实施性施工组织设计
超前支护施工方案
一、工程概况
隧道2#竖井位于莲花山公园北侧，莲花路和雨田路的交叉口南侧。
竖井及矿山法开挖盾构空推段隧道505.8m（DK109+404.2～DK109+910）已经施工完成。
经Ⅰ类变更设计，将部分隧道由盾构法变更为矿石法施工长1336.8m。
工区承担的施工任务为：
从2#竖井向小里程方向进行矿山法施工接应盾构机，里程为DK109+105～DK109+385.8段长280.8m，大里程方向DK109+404.2～DK109+910段长505.8m，进行补充二次衬砌施工；DK109+910～DK110+510段长600m，进行为矿山法施工，其中在DK109+910～DK110+160段250m长，下穿莲花山人工湖，在DK110+455～DK110+515段下穿地铁3#线。
里程
围岩级别
长度
开挖方法
辅助措施
DK109+105～109+247
V
142
临时仰拱法
φ180长管棚+双排φ600@400水平旋喷桩+掌子面超前注浆+径向注浆
DK109+247～109+291
IV
44
三台阶法
径向注浆+超前小导管+φ180长管棚
DK109+291～109+385.8
III
94.8
三台阶法
径向注浆
DK109+910～109+936
IV
26
三台阶法
地表袖阀管注浆+φ108长管棚
DK109+936～110+121
V
185
临时仰拱法
地表袖阀管注浆+φ108长管棚
DK110+121～110+201
IV
80
三台阶法
φ42超前小导管
DK110+201～110+286
III
85
三台阶法
/
DK110+286～110+376
IV
90
三台阶法
φ42超前小导管
DK110+376～110+421
V
45
临时仰拱法
φ108长管棚
DK110+421～110+455
IV
34
三台阶法
φ108长管棚
DK110+455～110+476
IV
21
三台阶法
φ159长管棚+φ42超前小导管
DK110+476～110+510
V
39
三台阶临时仰拱法
φ159长管棚+φ42超前小导管+双排φ600@400水平旋喷桩+上台阶拱脚设旋喷桩+掌子面φ600水平旋喷桩满堂加固
（表1）
二、超前支护工法及范围
本隧道区间主要超前支护工法采用的是：
水平旋喷+大管棚拱顶支护、大管棚拱顶支护、袖阀管注浆和超前注浆。
序号
里程范围
施工长度
1
DK109+105～DK109+247
L=142米
2
DK110+476～DK110+510
L=34米
1、水平旋喷施工范围
（表2）
2、ф180mm大管棚施工范围
序号
里程范围
施工长度
1
DK109+105～DK109+247
L=142米
2
DK109+247～DK109+291
L=44米
（表3）
3、ф159mm大管棚施工范围
序号
里程范围
施工长度
1
DK110+455～DK110+476
L=21米
2
DK110+476～DK110+510
L=34米
（表4）
4、ф108mm大管棚施工范围
序号
里程范围
施工长度
1
DK109+910～DK109+936
L=26米
2
DK109+936～DK110+121
L=185米
3
DK110+376～DK110+421
L=45米
4
DK110+421～DK110+455
L=34米
（表5）
5、袖阀管注浆
序号
里程范围
施工长度
1
DK109+910～DK109+936
地表L=26米
2
DK109+936～DK110+121
地表L=185米
（表6）
序号
里程范围
施工长度
1
DK109+105～DK109+247
掌子面L=142米
6、超前注浆
（表7）
三、ф180管棚和ф600旋喷施工断面（DK109+291～DK109+105区段）
（一）DK109+291～DK109+244区段
1、ф180mm大管棚
⑴从隧道2#竖井（DK109+395）向小里程方向开挖到DK109+302处进行管棚工作室扩挖，工作室扩挖采用渐进方式，扩挖为长度11米，扩挖角度为4.5%；桩点在开挖线上20cm处，环向上扩0.3米，至DK109+291位置封闭掌子面，进行ф180mm大管棚超前支护施工。
⑵本断面管棚施工里程为：
DK109+291～DK109+244，本环管棚施工长度为47米，有效开挖长度为44米，后续管棚3米搭接长度，。
⑶本断面共设置48根ф180mm大管棚，累计延长米为：
2256米（包含搭接段）；管（孔）间距为350mm，施工入孔角度设定为上仰2.5%，以保证下一循环断面工作室扩挖。
示意图：
（图1）DK109+291～DK109+244区段管棚位置图
（图2）DK109+291～DK109+244区段管棚施工角度示意图
⑷ф180mm大管棚施工参数
①管棚在隧道拱部离开挖线30厘米外范围内环向布设，ф180mm大管棚采用无缝钢管，壁厚6mm，每节钢管两端均预加工成母扣,丝扣螺纹长度为6cm，采用180*10无缝管预加工成公扣，作为管棚钢管连接内套管，丝扣螺纹段长度为12cm；
②掌子面管棚按顺序编号，从1开始，奇数号孔的管棚第一节管与偶数数号孔的管棚第一节管长度相差2m（如奇数号管长为4m，则偶数号管长为6m），其后各节管长为相等长度（4～6m）；
③管棚精度控制在8‰；
④注浆材料采用水泥浆液，水灰比为1:
1，注浆压力0.5～1Mpa；
⑸施工周期
①本区段计划采用拱形机架上搭载2台水平钻机同时施工；
②设备安装准备就绪正式施工13天完成。
（二）、DK109+247～DK109+184区段
1、ф180mm大管棚（DK109+247～DK109+184）
⑴从DK109+291第一循环断面向小里程方向开挖到DK109+258断面处进行管棚工作室扩挖，工作室扩挖采用渐进方式，扩挖为长度11米，扩挖角度为上仰7.3%；桩点在开挖线上0.5m处，环向上扩0.8米，至DK109+247位置封闭掌子面，进行ф180mm大管棚第二循环超前支护施工。
⑵本断面管棚施工里程为：
DK109+247～DK109+184，本环管棚施工长度为63米，有效开挖长度为60米，后续管棚3米搭接长度。
⑶本断面共设置77根ф180mm大管棚，施工长度63米/根，累计延长米为：
4851米（包含搭接段）；管（孔）间距为300mm，施工入孔角度设定为上仰1.5%～2%，以保证下一循环断面工作室扩挖。
示意图：
（图3）DK109+247~DK109+184区段管棚位置图
⑷本断面ф180mm大管棚施工参数
①管棚在隧道拱部离开挖线30厘米外范围内环向布设，ф180mm大管棚采用无缝钢管，壁厚6mm，每节钢管两端均预加工成母扣,丝扣螺纹长度为6cm，采用180*10无缝管预加工成公扣，作为管棚钢管连接内套管，丝扣螺纹段长度为12cm；
②钢管分段安装，第一段按奇、偶数分别编号，奇、偶数不同的管长相差2m（若奇数管长为4m，则偶数管长为6m），其后各分段管长可取相等长度（4～6m）；
③管棚钻进进行角度控制，控制误差在8‰；
④注浆材料采用水泥浆液，水灰比1:
1，注浆压力0.5～3Mpa；
⑸施工周期
①本区段计划采用拱形机架上搭载2台水平钻机同时施工；
②每台设备日均产量（24小时）2根；
③设备安装准备就绪正式施工至完成共计：
20天。
2、DK109+247～DK109+222区段ф600mm水平旋喷
本区段（第一循环）跨越长度25米，拱顶距离隧道开挖线上侧15cm和30cm位置施工两排ф600mm相互咬合的水平旋喷桩组合桩体，
⑴DK109+247位置封闭掌子面，与ф180mm大管棚在同一断面进行两排ф600mm水平旋喷超前支护施工。
⑵本断面水平旋喷施工里程为：
DK109+247～DK109+222，本环施工长度为25米，有效开挖长度为20米，预留5米环向搭接。
。
⑶本循环断面共设置96根ф600mm水平旋喷桩，（其中上排49根，下排47根）；施工长度25米/根；累计延长米为：
2400米（包含搭接段）；桩间距为400mm，排距150mm；施工入孔角度设定为下排上仰4%～5%，上排6%～6.5%；以保证下一循环断面工作室扩挖。
示意图：
（图4）DK109+247～DK109+222区段旋喷与管棚施工角度断面示意图
（图5）DK109+247～DK109+222区段水平旋喷桩布置图
⑷施工周期
①本区段计划采用拱形机架上搭载2台水平钻机同时施工；
②每台设备日均产量（24小时）6根；
③设备安装准备就绪正式施工至完成共计：
8天。
3、DK109+227～DK109+202区段ф600mm水平旋喷
本区段（第二循环）跨越长度25米，拱顶距离隧道开挖线上侧15cm和30cm位置施工两排ф600mm相互咬合的水平旋喷桩组合桩体。
⑴本区段断面在小里程方向开挖到DK109+232断面处进行工作室扩挖，工作室扩挖采用渐进方式，扩挖为长度6米，扩挖角度为上仰6.7%；桩点在开挖线上0.3m处，环向上扩0.4米，至DK109+227位置封闭掌子面，进行两排ф600mm水平旋喷超前支护施工。
（本区段不进行管棚作业。
）
⑵本断面水平旋喷施工里程为：
DK109+227～DK109+202，本环施工长度为25米，有效开挖长度为20米，预留5米环向搭接。
⑶本循环断面共设置96根ф600mm水平旋喷桩，（其中上排49根，下排47根）；施工长度25米/根；累计延长米为：
2400米（包含搭接段）；桩间距为400mm，排距150mm；施工入孔角度设定为下排上仰4%～5%，上排6%～7%；以保证下一循环断面工作室扩挖。
⑷施工周期
①本区段计划采用拱形机架上搭载2台水平钻机同时施工；
②每台设备日均产量（24小时）6根；
③设备安装准备就绪正式施工至完成共计：
8天。
图示：
（图6）DK109+227～DK109+202区段旋喷施工角度示意图
（图7）DK109+227～DK109+202区段旋喷施工布置图
4、DK109+207～DK109+182区段ф600mm水平旋喷
本区段（第三循环）跨越长度25米，拱顶距离隧道开挖线上侧15cm和30cm位置施工两排ф600mm相互咬合的水平旋喷桩组合桩体。
⑴本区段断面在小里程方向开挖到DK109+213断面处进行工作室扩挖，工作室扩挖采用渐进方式，扩挖为长度6米，扩挖角度为上仰6.7%；桩点在开挖线上0.3m处，环向上扩0.4米，至DK109+207位置封闭掌子面，进行两排ф600mm水平旋喷超前支护施工。
（本区段不进行管棚作业。
）
⑵本断面水平旋喷施工里程为：
DK109+207～DK109+182，本环施工长度为25米，有效开挖长度为20米，预留5米环向搭接。
⑶本循环断面共设置96根ф600mm水平旋喷桩，（其中上排49根，下排47根）；施工长度25米/根；累计延长米为：
2400米（包含搭接段）；桩间距为400mm，排距400mm；施工入孔角度设定为下排上仰6%～7%，上排8%～9%；以保证下一循环断面工作室扩挖。
图示：
（图8）DK109+207～DK109+182旋喷施工角度示意图
（图9）DK109+207～DK109+182旋喷施工布置图
⑷施工周期
①本区段计划采用拱形机架上搭载2台水平钻机同时施工；
②每台设备日均产量（24小时）6根；
③设备安装准备就绪正式施工至完成共计：
8天。
（三）DK109+187～DK109+105区段
1、DK109+187～DK109+105区段ф180mm大管棚
⑴从DK109+207水平旋喷第三循环断面向小里程方向开挖到DK109+198断面处进行管棚工作室扩挖，工作室扩挖采用渐进方式，扩挖为长度11米，扩挖角度为上仰7.3%；桩点在开挖线上0.5m处，环向上扩0.8米，至DK109+187位置封闭掌子面，进行ф180mm大管棚第二循环超前支护施工。
⑵本断面管棚施工里程为：
DK109+187～DK109+105，本环管棚施工长度为82米，有效开挖长度为82米，无后续搭接。
⑶本断面共设置77根ф180mm大管棚，施工长度82米/根，累计延长米为：
6314米（包含搭接段）；管（孔）间距为300mm，施工入孔角度设定为上仰2%～3%，以保证下一循环断面工作室扩挖。
⑷本断面ф180mm大管棚施工参数
①管棚在隧道拱部离开挖线30厘米外范围内环向布设，ф180mm大管棚采用无缝钢管，壁厚6mm，每节钢管两端均预加工成母扣,丝扣螺纹长度为6cm，采用180*10无缝管预加工成公扣，作为管棚钢管连接内套管，丝扣螺纹段长度为12cm；
②钢管分段安装，第一段按奇、偶数分别编号，奇、偶数不同的管长相差2m（若奇数管长为4m，则偶数管长为6m），其后各分段管长可取相等长度（4～6m）；
③管棚钻进进行角度控制，控制误差在8‰；
④注浆材料采用水泥浆液，水灰比1:
1，注浆压力0.5～1Mpa；
⑸施工周期
①本区段计划采用拱形机架上搭载2台水平钻机同时施工；
②每台设备日均产量（24小时）2根；
③设备安装准备就绪正式施工至完成共计：
20天。
图示：
（图10）DK109+187～DK109+105旋喷与管棚施工角度图
（图11）DK109+187～DK109+105旋喷与管棚施工角度图
2、DK109+187～DK109+162区段ф600mm水平旋喷
本区段（第一循环）跨越长度25米，拱顶距离隧道开挖线上侧15cm和30cm位置施工两排ф600mm相互咬合的水平旋喷桩组合桩体，
⑴DK109+187位置封闭掌子面，与ф180mm大管棚在同一断面进行两排ф600mm水平旋喷超前支护施工。
⑵本断面水平旋喷施工里程为：
DK109+187～DK109+162，本环施工长度为25米，有效开挖长度为20米，预留5米环向搭接。
⑶本循环断面共设置96根ф600mm水平旋喷桩，（其中上排49根，下排47根）；施工长度25米/根；累计延长米为：
2400米（包含搭接段）；桩间距为400mm，排距400mm；施工入孔角度设定为下排上仰4%～5%，上排6%～7%；以保证下一循环断面工作室扩挖。
⑷施工周期
①本区段计划采用拱形机架上搭载2台水平钻机同时施工；
②每台设备日均产量（24小时）6根；
③设备安装准备就绪正式施工至完成共计：
8天。
图示：
（图12）DK109+187～DK109+162旋喷施工角度图
（图13）DK109+187～DK109+162旋喷施工布置图
3、DK109+167～DK109+142区段ф600mm水平旋喷
本区段（第二循环）跨越长度25米，拱顶距离隧道开挖线上侧15cm和30cm位置施工两排ф600mm相互咬合的水平旋喷桩组合桩体。
⑴本区段断面在小里程方向开挖到DK109+173断面处进行工作室扩挖，工作室扩挖采用渐进方式，扩挖为长度6米，扩挖角度为上仰6.7%；桩点在开挖线上0.3m处，环向上扩0.4米，至DK109+167位置封闭掌子面，进行两排ф600mm水平旋喷超前支护施工。
（本区段不进行管棚作业。
）
⑵本断面水平旋喷施工里程为：
DK109+167～DK109+142，本环施工长度为25米，有效开挖长度为20米，预留5米环向搭接。
⑶本循环断面共设置96根ф600mm水平旋喷桩，（其中上排49根
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