黄岗隧道管棚作业指导书.docx
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黄岗隧道管棚作业指导书
黄岗隧道管棚施工作业指导书
1、工程概况
黄岗隧道进口位于江西省宜丰县黄岗乡坳溪村，隧道出口位于江西省宜丰县车上林场湖溪村。
隧道进出口里程分别为DK1697+041.36、DK1699+004，进出口隧线分界里程分别为DK1697+041.36、DK1699+004，隧道全长1962.64m为单洞单线隧道。
隧道进出口内轨顶面设计标高分别为199.73、189.25m,最大埋深289.0m。
黄岗隧道洞口Ⅴ级围岩破碎段采用φ89mm×5mm长管棚超前支护。
管棚法作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。
管棚是利用钢管作为纵向支撑，钢拱架作为横向环形支撑，构成纵、横向整体，不仅沿隧道纵向具有梁结构的作用，在横断方向还具有拱形结构支护效果。
由于其刚度较大，因此能够很好的阻止和限制围岩变形，并能提前承受早期围岩压力。
2、目的
在管棚超前预支护的作用下开挖，可以防止地表下沉和围岩坍塌，以保证施工过程中的安全。
3、适用范围
管棚适用于特殊困难地段，如在极破碎岩体、断层破碎岩体、塌方体、岩锥地段、砂土质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育岩体、浅埋大偏压等围岩的隧道施工中。
4、编制依据
《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）
《铁路隧道施工规范》（TB10204）
《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）
《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753）。
相关设计图纸、合同文件。
5、技术标准及要求
5.1管棚设计参数
5.1.1钢管规格：
长管棚采用φ89mm热轧无缝钢管，单根长40m，用每节长4~6m的热轧无缝钢管（φ89mm，壁厚5mm）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%。
5.1.2管距：
环向间距中至中为40cm。
5.1.3倾角：
外插角1°～3°为宜，可根据实际情况作调整；
5.1.4钢花管上钻注浆孔，孔径10~16mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm。
5.1.5钢管采用单双号编制，单号者采用钢花管，双号者采用钢管，施工时先打设钢花管并注浆，然后打设钢管，以便检查钢花管的注浆质量。
5.1.6钢管施工误差：
径向不大于20cm，相邻钢管之间环向不大于10cm。
5.2长管棚注浆采用水泥浆液
5.2.1水泥浆液水灰比1:
1（重量比）；
5.2.2注浆压力：
0.5~2.0Mpa。
5.3长管棚需设置导向墙，导向墙采用C30砼，截面尺寸为1m×1m，导向墙环向长度应根据现场开挖所揭示的实际地质情况，进行调整，确保其基础稳定性。
为保证长管棚施工精度，导向墙内设2榀I18工字钢架，钢架外缘设φ121壁厚5mm导向管，钢管与钢架焊接。
6、施工程序和工艺流程
6.1施工程序
施工程序为：
施工准备→测量放样→安装套拱支架→钻机定位→导向管布置→孔周密封处理→钻孔→插入大管棚→安放钢筋笼→注浆→隧道开挖。
6.2工艺流程图：
7、施工方法
管棚是利用导向架，沿着开挖外轮廓线，以较小的外插角，向开挖前方打入钢管，形成对开挖前方围岩的预支护。
管棚施工工序有开挖管棚钻机工作室，导向墙施工，搭设平台，安装钻机，安装管棚钢管，注浆。
7.1开挖管棚工作室
在起拱线以上半断面的工作室，若一次开挖成型，因净空高、跨度大，工期长且不安全，故宜分步开挖，分步施钻，即先在两边拱脚分别开挖两个工作室Ⅰ，钻孔、安管、注浆之后，再开挖中间工作室Ⅱ，开挖工作室Ⅱ时，可弃碴于工作室Ⅰ，这样既减少开挖工作量又便于移动钻机，有利于钻孔作业。
7.2导向墙施工
7.2.1导向墙设计：
导向墙采用C30砼，截面尺寸1m×1m,导向墙内设2榀I18工字钢架，钢架外缘焊接φ121壁厚5mm导向钢管，导向钢管通过φ12加劲箍筋与钢架焊接，钢架各单元由钢板+螺栓连接。
7.2.2导向钢管的安设：
导向钢管环向间距40cm,径向施工误差不大于20cm。
7.2.3导向墙采用C30砼砼浇筑，并且一次浇筑成型。
7.3钻孔及清孔
7.3.1搭设平台，安装钻机，测孔定位：
（1）钻机平台尽量一次搭好。
钻孔顺序，由高孔位向低孔位进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位、定向。
（2）用两台钻机平行作业，互不干扰。
（3）安装钻机。
钻孔平台要稳固，钻机安装要牢固，防止施钻时钻机不均匀下沉、摆动、位移、倾斜而影响钻孔质量。
钻机距掌子面，一般不应超过2m。
（4）钻机定位。
进钻前，用全站仪及水准仪定出掌子面管棚孔位。
根据管棚外插角，架立钻机时，可用手罗盘、经纬仪、挂线相结合的方法，确保钻机钻杆轴线与管棚外插角轴线相吻合。
7.3.2钻孔、扫孔：
（1）先钻单号孔（钢花管），钻一孔，注一孔，待全部完后，再钻双号孔（钢管），以便检查注浆质量；
（2）岩质较好或围岩注浆固结得好，可以一次成孔；围岩局部注浆效果不好的，钻进时产生坍孔、卡钻者，需补注浆后再钻进。
（3）钻进中遇未注浆之岩溶严重流泥或地质复杂带而不能钻进成孔时，一般应补注浆，待围岩固结后再钻进。
不取岩芯，不回收钻头，用异型接头把钻杆与钢管连接起来，并在钢管前端安装合金钻头。
钢管随进度逐根接长，直到设计位置。
（4）钻机开孔时，要低速低压，待成孔1.0m后，压力可升至1.0MPa。
遇软质围岩或流塑状粘土，改用低压钻进。
（5）扫孔：
钻孔完毕后，及时清理孔内余渣，即扫孔，用φ108岩芯管扫孔，岩芯管长度一般为2.5m左右。
扫孔完毕后，即安装打入管棚、钢管。
7.4安装管棚钢管、钢花管
7.4.1顶进钢管采用4m和6m两种长度规格，管棚钢管、钢花管节与节之间通过丝扣接头连接，丝扣长15cm。
为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3m钢管，编号为偶数的第一节管采用6m钢管，以后每节钢管采用6m长钢管。
7.4.2安装时，可用人工配合钻机顶进，如遇故障，须清孔，然后再将管插入。
也可用4.5kW卷扬机反压安装。
7.4.3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。
7.5注浆
7.5.1注浆浆液：
水泥浆液水灰比1:
1（重量比），注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验，尾部110cm段作为止浆段，注浆完后，用M40水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度，设计注浆参数为：
7.5.2注浆压力0.5～2.0MPa，终压2.0Mpa。
7.5.3注浆顺序：
打好一孔，注浆一孔，从拱顶顺序向下进行，如遇窜浆或拒浆，则可间隔一孔或数孔注浆。
7.5.4注浆应符合下列要求：
（1）浆液的浓度、胶凝时间应按交底执行，不得任意更改。
（2）应经常检查泵口及孔口注浆压力的变化，发现问题，应及时处理。
（3）注浆结束的条件如下：
A、单孔结束条件，注浆压力达到设计终压2.0MPa，浆液注入量已达到计算值的80%以上。
注浆在达到结束的条件后，应利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞，以保持孔内压力，直至浆液完全凝固。
B、全段结束条件，所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏泥情况。
C、注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管，如未达到要求，应进行补孔注浆。
8、劳力、机具设备配置
8.1劳动力组织
管棚施工的人员可视作业面情况而定，一般一台管棚钻机应为一个作业工班。
施工的质量和进度很大程度上取决于钻孔的质量和进度。
所以，必须有几个技术熟练的钻工和机长作为钻孔作业的骨干。
钻孔人员分成两班，24小时进行施工。
管棚作业人员配备表
序号
工种
数量
工作内容
1
施工负责人
1
全面负责管棚作业工作
2
技术员
2
施工组织与质量控制
3
安全员
2
观察施工作业附近围岩变化情况
4
试验员
1
浆液配置
5
空压机司机
2
负责给管棚钻机供高压风
6
管棚钻机司机
2
每台管棚钻机配备2名操作手
7
压浆机司机
1
负责管棚注浆，记录
8
普工
6
负责钢管运输，浆液拌制
8.2主要机具设备
施工机具配备表
序号
设备名称
型号（参考）
单位
数量
备注
适用范围
1
管棚钻机
Z-GP150
台
1
备用1台QZ100K
主要用于石质地层
2
水平钻机
YG-80
台
1
主要用于土质地层
3
高压空压机
台
1
4
注浆机
台
1
5
电焊机
台
2
9、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：
9.1水泥
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。
9.2细骨料
细骨料应采用坚硬、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%。
9.3钢管
钢管外径为89mm，壁厚5mm，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。
9.4拌合用水
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。
不应使用污水、海水、PH值小于4的酸性水，一般应采用饮用水。
10、质量控制及检验
10.1钻孔质量控制
10.1.1保证钻机就位及施工过程中，地面沉降量不大于10mm。
10.1.2钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。
10.1.3钻杆晃动时，应适当降低钻速，防止因扩孔而改变仰角。
10.1.4钻进结束后应对孔深进行量测。
10.1.5孔口距偏差不超过±30mm，孔深偏差不超过±50mm。
10.2顶、接管质量控制
10.2.1隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50％，相邻钢管的接头至少需错开1.5m。
10.2.2接管时，两钢管断面应相吻合，并保证中心线在同一轴线上。
10.2.3钢管接头采用焊接时，应确保焊接质量，焊缝饱满，无露洞。
丝扣连接钢管单、双序孔的连接丝扣宜错开半个节长，丝扣连接钢管必须做到各丝扣连接必须拧死。
10.2.4钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95％。
10.2.5钢管型号、质量和规格等应符合设计和规范要求。
10.2.6钢管插入后，应外露孔口管0.1m。
10.3注浆质量控制
10.3.1孔内灌入细石混凝土时，钢管可不加工成花管。
10.3.2严格按照设计配合比配制浆液。
10.3.3如需加入水玻璃时，应调整好各工序，尽量缩短注浆的时间。
并在灌入前，进行孔外的凝结时间试验。
10.3.4搅拌浆液应随施工不间断进行。
10.3.5严格保证持压时间。
10.3.6注浆应连进行，中途不得间断，如被迫中止时，应用清水将孔内浆液冲净。
10.3.7卸管后应立即进行封堵，并在注浆过程中随时观察岩隙或其它外露部位有无溢浆现象，待浆液均均流出时，再进行封堵。
10.3.8施工前对各孔位进行编号，认真作好注浆记录。
11、安全、文明、环保施工
11.1安全措施
11.1.1总体控制
（1）加强对作业人员安全教育，并经培训后才能上岗。
（2）进入现场施工必须正确佩戴安全帽，高空作业必须系好安全带，并保证附着物的牢固。
（3）钻孔及注浆作业时，施工人员佩載好防尘口罩。
11.1.2钻孔施工安全控制
（1）钻进过程中，应随时观察钻进对周围岩层的扰动，如发生少量局部坍方、涌水等情况必须停止施工，汇同监理、设计单位对围岩重新进行分析。
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