超前管棚作业指导书报监理版本.docx

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超前管棚作业指导书报监理版本

隧道管棚施工作业指导书

1.编制依据

⑴新建铁路川藏线拉萨至林芝段设计施工图及配套图纸。

⑵国家、铁道部现行的铁路工程建设施工规范、验收标准、安全规则：

《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2008

《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003

《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）；

《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设【2008】105号）

《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号）

⑶国家及西藏自治区相关法律、法规及条例等。

⑷现场踏勘收集到的地形、地质、气象和其它地区性条件等资料。

⑸集团公司近年来铁路、施工工法、科技成果。

⑹已批复的实施性施工组织设计。

⑺集团公司通过北京华夏认证中心认证按照GB/T19001-2008idtISO9001:

2008质量管理体系标准、GB/T50430-2007《工程建设施工企业质量管理规范》、GB/T24001-2004idtISO14001:

2004环境管理体系标准及GB/T28001-2011idtOHSAS18001：

2007职业健康安全管理体系标准编制的《管理手册》、《程序文件》。

2．适用范围

适用于新建铁路川藏线拉萨至林芝段LLZQ-12标隧道管棚施工。

3．施工准备

3.1内业技术准备

3.1.1组织相关技术人员认真学习实施性施组，熟悉图纸。

3.1.1组织现场技术人员学习超前管棚相关规范及技术标准。

3.1.2对施工人员进行岗前技术、安全培训，经考试合格后方可上岗作业。

3.2外业准备

3.2.1施工场地“三通一平”已完成。

3.2.2测量班对洞口进行测量放样，放出隧道中线，准确定位管棚位置。

3.2.3挖掘机、装载机、空压机、注浆机、管棚钻机等设备已经进场，进行保养调试已完成。

3.2.4洞顶截水沟、被动防护网、边仰坡开挖防护已施工完成。

3.2.5混凝土拌合站安装完成经调试验收合格。

3.2.5热轧无缝钢管、工字钢、孔空管等材料已加工完成。

3.3技术要求

隧道出口、斜井口、断层破碎带等地质条件较差段采用φ76、

φ89、φ108超前管棚做超前支护，用每节长6～10m的热轧无缝钢花管以丝扣连接而成，同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50%。

布置于隧道拱部144°范围内，管棚外插角为10～3°。

洞口段管棚设置导向墙，采用C20混凝土，导向墙设2榀I18工字钢架，钢架外缘设Ф101、Ф114、Ф133壁厚5mm导向钢管，钢管与钢架焊接。

洞身地质条件较差地段采用超前管棚加工字钢架配合支护。

（具体见设计图纸）

3.3.1管棚设计参数：

①导管规格：

热轧无缝钢管，外径Ф108、Ф89、Ф76mm，壁厚6mm。

②管距：

导管环向设置间距应根据地层性质、地层压力、一般为0.3-0.5m，（具体见设计图纸）。

③倾角：

洞口外插角1°～3°为宜，洞身为100～150为宜，可根据实际情况作调整；

④注浆材料：

水泥浆或水泥砂浆；当围岩破碎，地下水发育时，为调凝需要可采用水泥-水玻璃双液浆，要求浆液强度等级不小于M10。

⑤设置范围：

拱部144°范围；

⑥管棚每环施做单根长度6～40m，钢管分段长度6～10m,6m两组管棚间搭接不小于3m，10m长两组管棚间搭接不小于5m（具体长度根据设计图纸加工制作）。

4．施工程序与工艺流程

4.1施工程序

施工程序为：

测量放样→安装导向墙模板→绑扎钢筋→安装导向管→浇筑导向墙混凝土→搭设管棚施工作业平台→钻孔、下管→测量放样→是否达到设计孔深→注浆→是否达到终孔标准→结束。

4.2工艺流程

超前长管棚布置结构形式及流程见图4-1-1图4-1-2图4-1-3

图4-1-1长管棚横断面布置图

图4-1-2长管棚纵向布置图

4-1-3工艺流程图

5．施工要求

5.1导向墙施工

5.1.1施工准备

在洞口开挖轮廓线以外拱部144°范围内施做混凝土护拱作为长管棚的导向墙，导向墙采用C20混凝土浇注，内设2榀Ｉ18工字钢，导向墙截面尺寸为1m×1m，导向墙内埋设钢筋支撑，钢筋与定位钢管连接成整体，定位钢管应准确安设，导向墙环向间距按设计图纸确定，导向墙基础需置于稳定基础或具有足够的承载力，导向墙基础宽度不小于1m，必要时应加大导向墙基础宽度或采用其他措施进行基底加固处理。

5.1.2测量放样

采用全站仪对隧道轴线及导向墙施工作业断面进行细部测量放样。

5.1.3开挖

开挖台阶根据测量放样确定导向墙位置，采用挖掘机配合人工开挖，开挖工程中减少对原土的扰动，预留核心土。

5.1.4支模板

底模钢架采用Ｉ18工字钢，采用锁脚锚杆锚固于地下。

将5cm厚长条形木板铺在底模工字钢上，长度不小于120cm，宽度为30cm。

铺木板时要逐一用水平尺校检，确保高差不大于5cm，在底模上焊接钢板调整，底模安装外侧用铁丝箍实，并铺设一层三合板保证外观质量，侧模安装要保证垂直、牢固，禁止出现松动。

5.1.5预埋工字钢

在底模钢架每隔2m距离焊接高为20cm的支架，支架材料为Ф22螺纹钢，最后预埋Ｉ18工字钢架。

5.1.6导向管安装

对导向管焊接点进行精确定位放样，将导向管焊接于拱架上，导向管倾斜角度为10～30。

5.1.7浇筑混凝土

混凝土浇筑为左右交错浇筑，先浇筑左侧，当高度超过1.5m时转向右侧浇筑，如此交错直至拱顶，浇筑时要及时进行振捣，确保密实。

浇筑工程中对模板支撑进行观察，发现变形及时处理，确保导向墙的位置准确。

5.2管棚钻孔

5.2.1施工准备

5.2.2钻孔平台搭设、钻机就位

①钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

②平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量和威胁作业人员人身安全。

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。

用全站仪、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定位钢管轴线相重合。

5.2.3钻孔

①钻孔前，按测定好钻孔的范围、平面位置对每个孔进行编号。

②钻孔直径采用Φ108、φ89、φ76mm。

③钻孔由高孔位向低孔位进行，开钻时应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

④岩质较好的可以一次成孔，钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。

⑤钻进中经常采用测斜仪量测钢管、钻机的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，应及时纠正，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。

若至终孔时，偏斜度仍超过设计要求值，应补浆封孔后再原位重钻。

⑥在施工钻进过程中认真作好钻进过程的原始记录和绘制孔位布置图，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，以作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。

⑦钻进机具施工用电应遵循“三线五相制”要求,机械外接电源必须做到“一机一闸、一箱一漏保”，当电路出现故障时，非专业电工严禁擅自对任何用电设备及电源、电箱进行修理。

⑧在钻机作业时，要严格按照操作规程进行操作，确保作业人员安全，防止触碰机械伤害。

5.2.4清孔

①用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。

②用高压风从孔底向孔口清理钻渣，确保孔内无残留杂物。

5.2.5验孔

①用全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。

②管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钻孔不得相撞。

③检查钻孔的间距、深度、直径等，允许偏差为：

方向角误差为1°，孔口间距±50mm，孔深±50mm。

5.3管棚安装

5.3.1材料准备

①管棚采用热轧无缝钢管，壁厚6mm，节长为6～10m，采用丝扣连接。

②钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔，孔间距15～20cm，呈梅花型布置，尾部留不小于100cm的不钻孔至浆段，管头焊成圆锥形，便于入孔。

5.3.2管棚顶进

①验孔合格后应及时安装钢管，下管前应对每个钻孔的的钢管进行配管编号，下管时按照编号分段施工。

②棚管顶进采用装载机和管棚钻机钻进相结合的工艺，棚管钻孔直径分别为（φ76、φ89、Φ108mm），然后用装载机在人工配合下顶进钢管。

前期靠人工送管，后期借助钻机顶进，直至孔底，达到设计长度。

③当地质条件较差时，为防止塌孔事故发生，下管要及时、快速，必要时可采取套管下管。

④钻机顶进时，作业人员作业时应高度注意安全防护，防止机械伤人。

5.3.3管棚连接、搭接

①钢管连接采用丝扣连接牢固，丝扣长15cm。

②接长钢管应满足受力要求，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1m。

③为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节钢管采用6m长钢管，编号为偶数的第一节钢管采用10m长钢管，以后每节均采用10m长钢管。

④钢管焊接采用单面帮条焊，焊缝宽度不小于2cm；钢管焊接时，电焊机线路做到“一机一闸、一箱一漏保”。

5.3.4钻孔作业应符合下列规定

①钻孔顺序先钻内卷孔后外圈孔，先无水孔后有水孔。

②钻机安装应平整稳固，保证钻杆中心线与设计注浆孔中心线吻合，在钻孔过程中要经常检查校正钻杆方向。

注浆孔的孔底偏差应不大于孔深的1/40孔深，检查孔的孔底偏差应不大于孔深的1/80孔深，其他钻孔的孔底偏差应小于1/60孔深或符合设计规定。

③当涌水量大、压力高的地段钻孔时，应先设置带闸阀的孔口管，当出现大量涌水时，拔出钻具，关闭孔口管上的闸阀，再进行注浆；当开挖工作面危岩破碎，应先设置止浆墙和孔口管，孔口管埋人止浆墙深度随最大注浆压力而定。

5.4管棚注浆

5.4.1施工准备

①施工人员应佩戴好安全帽、手套、水鞋等安全防护用品，拌制浆液的操作人员要戴好护目镜，穿长筒胶鞋。

②采用高压水对管棚内的杂物进行冲洗，由下至上的顺序进行。

③为提高钢管的抗弯能力，可在导管内增设钢筋笼，钢筋笼有四根主筋和固定环组成，主筋直径为18mm，钢筋之间每1m间距用5cm长Ф42钢管连接，钢管壁厚3.5mm。

④安装好有孔钢管、放入钢筋笼后,钢管内插入注浆管和排气管，排气管要插入孔底，对孔口缝隙采用混凝土进行封堵，确保孔口封闭。

5.4.2浆液拌制

①注浆材料：

注浆材料为M10水泥浆。

②每盘浆液时间不得少于5min，浆液搅拌要均匀、不得有结块、沉淀，否则应适当延长搅拌时间，待浆液拌匀后，方可注入管棚内。

③浆液应在现场随伴随用，浆液要具有良好的流动性、可注性。

④当围岩破碎、地下水发育时，为调凝需要，可部分采用水玻璃双液浆。

当采用化学浆液时，应注意防腐、防毒。

5.4.3注浆

①注浆施工应严格按照注浆机操作规程作业，注浆时注浆管孔不得对准人体，避免高压浆液对人体伤害，作业过程中还应防止注浆管爆管对施工人员造成伤害。

②注浆顺序按照由低到高、由下往上，先稀后浓的原则。

③注浆机注浆压力一般为0.5～1.0MPa。

具体浆液配合比和注浆压力由现场实验确定。

④注浆量应满足设计要求，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，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。

⑤注浆时先灌注“单”号孔（钻孔钢花管），再灌注“双”号孔（不钻孔的钢管）。

Ф76管棚孔径8～10mm，Ф89、Ф108管棚孔径10～16mm，孔间距10～20cm。

⑥当注浆压力泵压力突然升高时，可能发生堵管，应立即停机检查，并及时清洗注浆管路。

⑦在注浆时，当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施，当出现窜浆时，要及时堵塞窜浆孔。

⑧注浆施工中，现场技术人员应认真填写注浆记录，随时分析和改进作业。

5.4.4注浆作业应符合下列规定

①注浆施工前应对不用水灰比、掺加不用掺合料和不同外加剂的浆液进行试验，选择合适的浆液和配比，按照配比准确计量，严格按照顺序加料，拌合后的浆液必须经筛网过滤后方可进入注浆机。

②止浆墙施作位置及结构形式要根据现场情况和堵水方式来确定，止浆墙位置的隧道断面应适当扩大50～100cm，必要时可安装少量的径向锚杆，保障止浆墙的稳定；止浆墙施工时，可在周边及拱部预埋注浆管，正式注浆开始时，首先进行注浆填充空隙；待止浆墙混凝土强度达到设计强度的75%以上后方开始钻孔注浆施工。

③注浆过程中应根据浆液扩散情况、注浆量、注浆压力等参数调整注浆材料和配比。

④注浆过程中应做好施工记录，包括孔位、孔径、孔深、浆液配比、注浆压力、注浆量、跑浆、窜浆等。

5.4.5注浆结束标准应满足下列规定

①单孔结束标准：

注浆压力逐步升高至设计终压，则继续注浆10min以上，进浆量小于初始进浆量的1/4，检查孔涌水量小于0.2L/min。

②全段注浆标准：

所有注浆孔均符合单孔结束条件，注浆后隧道预测涌水量小于1m3（d.m）。

③注浆结束后，经检查确认浆液固结体达到设计规定的强度后才进行隧道开挖。

④钻孔过程中遇见突泥、突水情况，立即停钻，进行注浆处理。

⑤在开挖工作面有小裂隙漏浆，先用水泥侵泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间，若仍跑浆，在漏浆处用风钻钻浅孔注浆固结。

⑥当注浆压力突然升高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复正常是，再进行双液浆注浆，若压力不恢复正常，则停止注浆，检查管路是否堵塞。

⑦当进浆量很大，注浆压力长时间不升高时，应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量、低压力注浆，使浆液在岩层裂隙中有相对停留时间，便也凝胶；有时也可以进行间歇式注浆，但停留时间不能超过浆液凝胶时间。

⑧注浆发生堵管时，先打开孔口泄压阀，再关闭孔口进浆阀，然后停机，查找原因，迅速进行处理。

⑨注浆结束时，应先打开泄压管阀门，再关闭进浆管阀门并用清水将注浆管冲洗干净后方可停机。

6．劳动组织

6.1组织方式

采用架子队管理模式。

6.2人员配置

施工人员结合制定的施工方案、机械、人员组成、工期要求进行合理配备。

其中每个工作面配备现场负责人、工班长、技术人员、专职安全员，并可根据施工现场情况适当配备若干劳务工人。

现场负责人

1人

技术主管

1人

专职安全员

1人

工班长

2人

钻机操作人员

5人

技术、质检、测量及试验人员

6人

管棚加工

3人

钢管顶进、注浆

8人

其它各种机械操作人员

3人

主要施工人员配备表

7．材料要求

管棚施工所用原材料应符合设计要求，设计未明确时应符合以下要求：

7.1水泥

喷射混凝土应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于32.5MPa，必要时可采用特种水泥。

水泥的安定性、凝结时间均应合格，当有抗冻、抗渗要求时，水泥强度等级不应低于42.5MPa，当喷射砼遇含有较高可溶性硫酸盐的地层或地下水地段，应按侵蚀类型和寝室程度采用相应的抗硫酸盐水泥，当需要喷混凝土有较高的早期强度时，可选用硫铝酸盐水泥或其他早强水泥。

7.2细骨料

采用坚硬、耐久的细砂，细度模数应小于2.0，含水率宜控制在5%～7%。

含泥量不应大于3%，泥块含量不应大于1%。

7.3钢管

钢管外径为Ф76、Ф89、Ф108mm，壁厚6mm，钢管进场检验力学性能指标应符合热轧无缝钢管的技术标准要求。

7.4拌合用水

水质符合工程用水的有关标准，水中不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。

不使用污水、海水、PH值小于4的酸性水，应采用饮用水。

8．设备机具配置

管棚施工机械设备配置分为两大部分，即水泥砂浆搅拌站和现场管棚钻进、安装、注浆施工工序所用机械设备。

主要施工机械设备配置表

混凝土搅拌站

1座

混凝土运输罐车

2台

管棚钻机

2台

空压机

2台

注浆机

1个

ZJ-400高速制浆机

1台

BX1-400型交流弧焊机2台

2台

ZLC50C装载机

2辆

混凝土振捣棒

2个

9．质量控制及检验

9.1质量控制

⑴管棚所用钢管进场必须按批次抽取进行力学性能试验（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TB10417-2003《铁路隧道工程施工质量验收标准》要求。

⑵浆液、C20导向墙混凝土配合比必须经试验调配并经审批后方可使用，浆液及C20混凝土配比所用原材料质量检验结果应符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号）的规范要求。

⑶在钻孔过程中应经常量测孔的偏斜度，发现误差超限及时纠正，掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

⑷管棚搭接长度必须符合设计要求，搭接长度为3～5m。

⑸相邻钢管接头要前后错开，且至少错开1m，同一断面内的接头数不得大于50%。

⑹注浆顺序应遵循“从低到高、从下往上”的施工顺序。

⑺注浆压力：

注浆压力一般0.5～1.0MPa，浆液注满后应持压15min再停止注浆。

9.2质量检查

⑴管棚钻孔允许偏差；

①方向角：

1°；

②孔口距：

±50mm；

③孔深：

±50mm。

⑵注浆现场应随机制取2组浆液试件，待达到28天龄期后进行抗折、抗压强度试验。

⑶管棚所用钢管的品种、规格、搭接长度、钢管节长应现场采用钢尺检查，必须符合设计要求。

⑷在钢管顶进接长时，应根据每节钢管编号分段施工，按照编号顺序逐节接长。

⑸注浆过程中现场测定浆体的流动度、比重及凝结时间，应满足配合比设计要求。

⑹按现场施工实际情况认真填写注浆记录，对照注浆记录情况分析、改进注浆施工作业。

⑺钢架安装允许偏差应符合下列要求：

①钢架间距允许偏差为±100mm；

②钢架横向允许偏差为±50mm；

③高程偏差允许为±50mm；

④垂直度偏差允许偏差为±20；

⑤钢架保护层厚度允许偏差为-5mm。

10.安全及环保要求

10.1安全要求

⑴施工现场应有专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，坚持班前进行安全教育制度。

⑵施工区域设置警示标志，非工作人员严禁出入。

⑶施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。

⑷在注浆施工过程中，严禁注浆管口对准作业人员，避免高压浆液对人体伤害，作业过程中还应防止注浆管爆管对施工人员造成伤害。

⑸在注浆施工中，应严格按照注浆机操作规程进行作业。

⑹安全员应随时观察周边地质变化，发现有松动滑块现象，应立即组织所有人员撤离到安全地带。

⑺在施工过程中，所有施工用电必须做到“一机一闸、一箱一漏保”的标准。

10.2环保要求

⑴施工及生活废水的排放遵循清污分流、雨污分流的原则，各种施工废油、废液集中储积，集中处理；施工生产废水污水进行处理合格后排放，确保水环境得到有效保护。

⑵施工物料堆放应严格管理，防止在雨季中暴雨将物料随着雨水径流排入地表及附近水域造成污染。

⑶加强地表水和地下水质的监测，加强施工废水的控制，发现新污染问题及时进行处理，防止水质恶化。

⑷施工采用先进设备，使用清洁能源，在设备选型时选择低污染设备，并安装空气污染控制系统

⑸对施工机械车辆加强维护，以减少废气排量；对汽油等易挥发物品要封闭存放，并尽量缩短开启时间。

⑹严禁在现场焚烧任何废弃物及有毒废料。

⑺配备专用洒水车，对施工现场和运输道路进行清扫和洒水湿润，减少扬尘。

⑻进入施工现场的机械车辆少鸣笛、不急刹、不带故障运行，减少噪音。

机械车辆途经居住区域时减速慢行，禁止鸣喇叭。

⑼对合同规定施工区域内的植被、树木等尽量维持原状。

需砍除树木和其他经济作物时，事先征得环境保护和水土保持部门以及所有者的批示或同意，严禁超范围砍伐。

⑽隧道洞口尽量减少边、仰坡的刷方高度，少破坏或不破坏地表植被，施工完成后，对遭到破坏的地方给予恢复。

⑾生产中的废弃物及时处理，运到当地环保部门指定的地点弃置。