两家庄隧道套拱管棚施工方案汇总.docx
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两家庄隧道套拱管棚施工方案汇总
两家庄隧道套拱、管棚施工方案
一、工程概况
两家庄隧道为一座高速公路分离式中隧道，进口位于十堰市张湾区汉江街道办两家庄西南侧，出口位于十堰市张湾区红卫街道办大沟水库东北侧，轴线方向约230º，呈北东～南西向展布。
左幅里程桩号ZK4+590～ZK5+185，全长595m，最大埋深约115m；右幅里程桩号YK4+590～YK5+185,全长595m，最大埋深约111m。
左幅进口和右幅出口洞门采用端均为台阶式，左幅出口和右幅进口洞门采用端均为端墙式。
隧道洞身段围岩为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，其衬砌类型为Z0c型、Z5+型、Z4型、Z3型其长度见表1-1。
隧道衬砌类型表（表1-1）
Z0c
Z5+
Z4
Z3
Z4
Z5+
Z0c
左线
15
45
100
190
205
40
0
右线
0
30
130
190
210
27
8
二、自然及地质条件
1、地形地貌
隧址区属构造剥蚀低山-丘陵地貌区，相对高差约160m，隧道轴线经过地段地面高程约370m～487m。
隧道进口地形坡度均较陡，自然坡角约35°～40°，山坡上植被较发育，分布有少量农田果园，坡脚处有少数居民点。
隧道进口端分布有乡村水泥路，交通较便利；出口端交通稍有不便。
2、地质构造
隧址区位于秦岭褶皱系之东段，南秦岭印支冒地槽褶皱带（南秦岭构造带）二级构造单元之武当山复背斜范围内，可见明显的揉皱现象。
主要出露中元古界武当山群（Pt2wd）片岩，片理产状略变化，实测片理产状分别为20°∠83、125°∠78°，
12°∠70°7°∠60°节理裂隙较发育。
3、地层岩性
隧址区出露、揭露的地层主要为中古界武当山群（Q4e1+d1）片岩，具体分述如下：
强风化片岩（Q4e1+d）：
灰黄色，分布于山体表层，钻探揭示厚度4.64～5.6m，结构严重破坏，锤击易碎，成分为云母、石英等，裂隙发育，岩芯破碎，呈碎块状、短柱状，采取率65%～67%，RQD=40%～48%。
中风化片岩（Pt2wd）：
灰白色、深灰色、灰色，最大揭露厚度17.7m,变晶结构，片状构造，主要成分有云母、石英、长石等，节理裂隙较发育，岩芯呈短-长柱状，采取率80%～90%，RQD=50%～72%.
4、水文地质条件
隧道区地表水系较发育，主要为隧道出口端大沟水库水体、进口端冲沟内季节性流水以及大气降水形成的地表面流等，水量受季节性影响变化较大，其自然排泄畅通，隧道洞口地面标高远高于水库水位，对隧道施工影响较小。
但应注意雨季地表面流对洞口边、仰坡的冲刷破坏作用，已采取截流、疏排措施。
隧址区地下水类型主要为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。
松散岩类孔隙水主要
赋存于第四系松散堆积物中，处于斜坡地带，分布不稳定，总体厚度小，受大气降水补给，贮水条件较差，易渗透流失，仅季节性有水，对隧道施工影响较小。
基岩孔隙水主要赋存于片岩空隙中，主要受大气降水补给，并受岩石完整性及裂缝开启程度制约，沿基层风化裂隙、构造裂隙等向地势低凹处呈脉状、线状排泄，水量一般较平乏。
5、不良地质
在隧道浅埋段，由于第四系覆盖层厚度较大或基岩风化裂隙发育，地下水的补给条件较好，受降水影响在雨季开挖时可能存在滴水，渗水现象，施工中需做好安排措施，并控制开挖进尺，及时支护衬砌。
三、套拱、管棚施工方案
两家庄隧道左洞进口处围岩为强～中风化片岩，岩体裂隙发育，破碎～极破碎。
无地表水体，地下水主要为基岩裂隙水，水量大小受季节性影响，洞室有渗水或滴水现象。
超前支护为长管棚，有孔钢花管采用外径108mm、壁厚6mm热扎无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊有加筋箍，管壁四周钻φ10mm压浆孔，尾部1m范围内不设压浆孔，两节有孔钢花管之间为φ108×6mm无孔钢管。
1、套拱、管棚设计参数
1.1、套拱设计参数
套拱位置：
ZK4+603～ZK4+605，总长2m；厚度80cm；位于明洞外轮廓线以外。
工字钢型号及加工尺寸：
钢拱架采用18工字钢加工而成，共计4榀。
其他材料：
127×4mm孔口管共32根，Φ22连接钢筋，C25砼，Φ25定位钢筋。
1.2长管棚设计参数：
管棚长度：
28m；数量：
32根。
钢管规格：
热轧无缝钢管Φ108×6mm，节长3～6m。
钢管间距：
中心环向间距a=50cm
仰角：
仰角1°～3°（不包括路线纵坡），方向与路线中心平行。
钢管施工误差：
定位不大于4cm，端头不大于20cm。
隧道同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。
2、施工方法
2.1测量放样
按设计将隧道洞口段中线、高程精确放样，当洞口仰坡沿1：
0.3坡面挖至套拱内缘标高时，人工修凿管棚内部岩面，并喷射砼封闭，预留10cm下沉量精确划出套拱工字钢（18#）内轮廓线及导向管轴线。
2.2型钢拱加工
按图纸设计要求在现场实际加工。
工字钢加工尺寸如图所示：
2.3钢拱、导向管安装
钻孔以长管棚作为导向墙，采用两台TUX-100型潜孔钻机，钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确。
施工安排为：
在要施作的管棚段前端10m先做上上半台阶呈拱部管棚工作室，模筑套拱，在定位后进行长管棚施工，管棚应按设计位置施工，套拱内埋设4榀拱架，先打有空管，注浆后在打无孔管，无孔管为检查管，检查注浆质量。
钻进施工做到开孔要稳、要慢，待钻机进达1.0m后，开始正常钻进，在施钻过程中要注意匀速钻进，遇到硬岩时可适当增加转速，以增加切削力。
钻进作业时，因钻机杆长度增加而刚度减小，或钻进过程中围岩的不均匀性，均可造成钻孔偏差。
为确保管棚施工质量，在钻进过程中需及时对孔位偏差进行检查和纠正。
检查方法采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，如偏差较小未超过设计要求，可适当调整钻机方位，如偏差较大超过设计要求则用水泥沙浆回填后，重新定位钻孔。
洞口仰坡刷至拱顶后，根据套拱工字钢（18#）内轮廓线预留核心土，并铺设道枕作为套拱钢拱支撑，道枕铺设沿钢拱弧度呈弧形，道枕规格为250×25×20cm，用楔型道钉固定道枕与钢拱架。
全环分三层二段施工，以洞轴线左右对称拉槽进行，每层3.0m，拉槽开挖出套拱边墙的位置，底宽3.0m。
为保证拉槽边坡的稳定，将边坡施工成台阶状并辅以横撑，挖至套拱底标高时，对套拱基础采用M7.5浆砌片石处理，M7.5浆砌片石基础尺寸为200×150×100cm；在预留平台两侧用φ50钢管搭设脚手架，提供作业平台，便于施工。
钢拱架按划出的内轮廓线位置安设，每榀钢拱架由5节弧形工字钢组成，分两次安装。
先安设第一榀和第四榀钢拱架位于中间部分的3节弧形工字钢，待该段管棚钻孔、注浆施工完成后，连接位于下部的左右侧工字钢套拱，并如法施作管棚，当全段面的管棚注浆完成后，再安设另两榀钢拱架，钢拱架之间用Φ22钢筋纵向联接，即剪刀形联接，环向间距1.0m；钢拱与道枕联接牢固，防止钢拱下沉或发生位移；钢拱两端用楔形钢体与道枕联接。
拱脚放在M7.5浆砌片石基础上，钢拱与联接钢板采用焊接，联接钢板之间采用螺栓联接。
钢拱架垂直于隧道中线，上下左右偏差小于±2cm，钢拱架外插角度为1.5°～2°。
每榀钢拱架纵向间距0.5m。
用全站仪在钢拱外缘将导向管精确定位，并在钢拱上刻好标记，导向管采用Φ127无缝钢管，每根长2.0m，沿隧道轴线布置，环向间距50cm，焊接于钢拱架顶部，用Φ25螺纹钢做固定筋，加固导向管与钢拱架的联接，防止在钻孔时导向管错位。
2.4钻孔
地质钻机的钻杆每节长度为2m，钻孔时必须接杆。
因此，随着孔深的增长，需要对回转扭距、冲击功及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，不能过大。
为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联结套与钻杆材质相同，两端加工内螺扣（配合钻杆首尾端外螺扣），联结套的壁厚≥10mm。
为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。
2.4.1钻机按导向管设计位置就位固定后，沿导向管施钻。
施钻时，防止过大颤动影响施钻精度。
2.4.2钻机开孔时钻速宜低，钻进1.0m后转入正常钻速。
2.4.3第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20～30cm时停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。
钻机沿导轨退后，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联结套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联结成一体。
每次接长钻杆，按上述方法进行。
2.4.4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，不符合要求的立即更换，以确保正常作业。
2.4.5钻孔以1.5°～2.0°外插角钻入围岩，孔深要大于管长0.5m以上。
2.4.6钻孔达到要求深度后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。
施作下一孔位。
2.5管件制作
棚管采用Φ127热轧无缝钢管，钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15厘米，为使钢管错接，在每孔的第一节管打设时，奇偶孔分别用3米和6米的钢管，以后每节均采用6米长钢管，钢管顶端必须打入较好的围岩2米以上，管棚长度30m，因此必须接长。
棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内，采用内套管联结。
第一根钢管前端封闭并制成尖状，以防管头顶弯或劈裂。
尾部焊接φ10加劲箍，管壁上钻2排12mm注浆孔。
接长管件满足管棚受力要求，相邻管的接头前后错开，要求2/3接头不能在同一断面上，避免接头在同一断面受力。
2.6接管
当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，钻机退回原位，人工装上后一节钢管，钻机缓慢低速前进对准前一节钢管端部（严格控制角度），电焊工将钢管联结在内套管上，采用丝扣将两节钢管联成一体。
钻机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。
2.7顶管
采用导向管引导和棚管顶进相结合的工艺，将棚管放入导向管中，然后利用钻机的冲击和推力（顶进棚管时钻机不使用回转压力，不产生扭矩）将安有工作管头的棚管沿导向管顶进，逐节接长棚管，直至孔底。
将钢管对准导向管，钻机低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8～2.0MPa，推进压力控制在4～6MPa。
2.9注浆
注浆采用BW-250/50型注浆泵，注浆材料为425#水泥浆，其配比根据地层情况和胶凝时间要求，并经过试验而定；并采用1:
0.5（体积比）的水泥水玻璃双液注浆。
注浆顺序为由下及上并且先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可作为注浆质量的检查管。
无孔管钻孔应在有空管注浆凝固后进行，钻孔应注意检查压浆质量，在确认压浆质量达到要求后，应对无孔管及管周灌浆饱满，若注浆质量达不到要求，应将相邻无孔管改为有孔管补浆。
注浆方法：
注浆压力为初压0.5～1.0Mpa，终压2.0Mpa，单管浆液扩散半径不小于0.5m。
注浆完毕稳压5min以上，注浆管口预留溢浆口，作为注浆的观察窗。
套拱施工
开挖至明洞拱顶标高位置时，留出3～5m洞脸范围暂不开挖（留核心土作支挡功能及管棚工作平台），拉槽开挖洞脸左侧，分层至套拱内边缘后，人工修整，抹砂浆铺平，用铺竹夹板作为套拱的内模，并铺设一层PVC板，然后按设计要求架立4榀118工字钢、预设Φ127×4mm孔口管，立套拱外模、现浇混凝土套拱，套拱拱架在安装前要放样定出每榀18工字钢拱架的中心，再按设计宽度沿法线方向用钢尺量出拱脚位置。
同时在控制拱顶标高时，预留20cm作为拱顶下沉变形量。
钢拱架安装好后，从拱顶中心按设计50cm环向间距118工字钢壁面油漆打点标示出Φ127×4mm孔口套管的位置。
导向管安装时须设置倾角2°～3°（不包括线路纵坡），具体做法如下：
套拱内设计钢拱架最内一榀至最外一榀间距为1.5m，根据角度计算出最内一榀拱架须垫高7.9㎝，安装导管时，在最内一榀拱架每个标示点处（即导管与拱架之间）垫以7.9cm钢板后，将导管固定在钢板之外即形成所需的仰角。
孔口套管与118工字钢联接采用Φ25固定筋环向双面焊接固定，焊缝长度大于5d。
最后安装套拱外模，支撑牢固后浇筑混凝土即可。
注意事项
套拱基础必须置于稳固的地基上（地基承载力大于0.3Mpa）,同时套拱施工时做好防水排水工作，以防被水浸泡。
明洞开挖到套拱顶标高时，将洞门端4m范围内预留核心土侧壁开挖，将作为套拱土内模与管棚施工作业平台。
边墙基础应设置在稳固的地基上，基坑的渣体杂物、风化软层和积水应清除干净。
洞拱圈挡头板，外模的支撑要牢固，模板接缝要严密，防止渗漏、跑浆和走模。
注浆安全措施
在注浆作业开始和结束后应认真检查、清洗机械管道和接头，经试压运转方可正式作业。
当发生堵塞管路时，应在消除压力后可拆卸和维修；注浆人员必须按规定配带防护用具（胶皮手套、防尘手套、防护面罩、眼镜等）。
五、质量保证措施
1、组织保证措施
⑴人员保障
成立项目经理部、施工区、专业作业队三级管理机构，在全单位范围内选拔有丰富经验的技术工人参与到本工程施工，保证本工程的施工质量。
⑵财务保障
健全财务体制，配齐财务人员，完善财务制度，严格控制非生产性开支，全力保障资金用于工程和职工、劳工的工资发放上。
⑶物资保障
成立设备物资部，依据施工进度计划，保证材料按时到达，经检验合格并办理相关手续后使用，杜绝劣质材料进场。
⑷设备保障
在全公司范围内抽调精良的设备投入到本工程的施工中来，并储备一定数量的设备配件满足正常保养和维修的需要，以保证本工程保质按期完成。
2、工作保证措施
⑴质量检测措施
成立技术质量部和中心试验室，建立项目部、施工区、专业施工队三级自检体系，分部分项工程严格自检、互检、交接检制度，配备足够的技术力量和先进的仪器设备，采用新版本技术规范和验收标准与监理工程师一道严把质量监测关。
⑵测量
根据设计图纸给定的测量基线和坐标，利用全站仪进行定位和施工放样，利用水准仪进行标高控制，坚持测量三级复核制度，不经换手复核的测量结果无效。
⑶试验检验
水泥：
必须有出厂合格证及出厂日期，并进行抽检；进行标准稠度用水量、凝结时间和安定性试验；进行碱骨料反应试验,选择合格且无碱骨料反应的水泥和骨料。
砂浆：
根据设计标号，用砂筛天平和烘箱测出砂的级配和含水量、干容重来确定砂浆配比，制作试件，利用压力试验机检验其抗压强度。
石料：
取样做试件，用压力试验机检验其抗压强度。
砂、碎石：
按规定频率取样，以砂筛和石筛做筛分试验，以确定其级配。
用烘干机、天平测其含水量、干容重等。
3、技术保障措施
⑴优化施工组织设计，做到科学施工；信息反馈及时，适时调整和优化施工计划，确保工序按时或提前完成。
编制详细的实施性施工组织设计和各分项工程施工方案，编制截水沟施工作业指导书，报监理工程师批准后指导施工。
做好图纸会审、工前技术交底、工中检查指导和工后总结评比工作，使每道工序有标准、有验收、有结论。
加强工程试验与检验工作，建立台帐和施工记录，优选工程施工配合比，经监理工程师批准后执行。
做好施工测量放样工作，坚持换手复测，确保路线及各构件定位准确。
实行项目总工程师技术岗位负责制，对技术总负责，行使技术否决权。
六、安全保证措施
1、一般规定
1.1工序开工前，详细核对设计文件，根据施工地段的地形、地质、水文、气象等资料，制定相应的安全技术措施。
做好施工技术交底的安全注意事项。
同时，加强与气象、水文等部门的联系，及时掌握气温、雨雪和汛情等预报，做好防范工作。
1.2认真贯彻执行ISO9001：
2000质量认证体系中安全控制程序，使安全管理程序化、规范化、制度化。
1.3对项目施工人员进行安全技术教育，熟知和遵守本工种的各项安全技术规程、规范。
对于从事电气、起重、建筑登高架设作业、焊接、车辆驾驶、爆破等特殊工种的人员，应经过专业培训，获得合格证书后，方准持证上岗。
1.4操作人员上岗前，必须按规定穿戴防护用品，施工负责人和安全检查员应随时检查劳动防护用品的穿戴情况，不按规定穿戴防护用品的人员不得上岗。
1.5建立安全奖惩制度，利用经济杠杆提高全员的安全生产意识，充分调动安全生产积极性。
1.6实行事故报告制度，无论何时，一旦发生危害工程安全事故时，应采取应急措施，开展施救，并及时将事故情况报告监理单位和业主。
2、锚固注浆支护作业安全保证措施
2.1注浆工作面的操作人员应戴防护口罩、防护眼睛、橡胶手套及专用披套。
2.2眼部、脸部或皮肤接触浆液时，应立即用清水或生理盐水彻底冲洗20min，严重者送医院治疗。
2.3加强环境保护意识，对废液、冲洗液以及沾染有浆液的弃物均应妥善处理。
2.4对使用的钻孔设备，经常性进行安全检查，应设置各种安全防护罩，电器部分应安装漏电保护器。
2.5钻孔作业抽换钻杆时，应防止钻杆被高压泥水冲出孔口伤人。
2.6钻孔中发生大量突泥涌水时，应集中全力及时注浆封堵。
2.7加强统一指挥，在钻注作业中发生异常情况时，要及时处理，确保安全。
七、环境保护与水土保持措施
1、施工准备阶段
施工临时用地规划、布置应充分考虑环境保护的要求，全面规划、合理布局、统筹安排建设用地，堆料场远离饮用水源地、水井、河、渠、池塘等地表水体。
混凝土拌和场、预制场、机械加工点尽量远离居民集中点，并采取适当的防范和隔离措施。
加强施工管理，尽最大可能保护红线外施工沿线的地表植被、土地和沿线生态环境。
为避免机械设备碾压农田、破坏林地和地表植被，应对机械、车辆行使车道及范围做标识和划定，禁止车辆随意在划定范围外有地上覆盖物的地面穿行。
对已经被车辆碾压破坏的地表应及时植草覆盖，确保场地内无裸露表土。
做好施工便道和施工场地的防护工作，保护自然景观，减少水土流失。
新修便道尽量少占耕地、少砍伐树木、少破坏植被，最大限度地减轻对自然景观的破坏。
在工地及周边设立爱护野生动物和自然植被的宣传牌，施工工人进场后，立即进行生态保护教育，明确保护责任。
严禁施工人员乱砍滥伐、偷伐盗猎、肆意捕食鱼类、鸟类及其它野生动物。
2、临建设施及其他方面
保护土地资源，工程完工后采取措施恢复临时用地和施工便道。
施工结束后，沿线施工营地、施工便道、拌和站、预制场等临时占地以及弃渣场应复垦或恢复林、草植被。
施工过程中产生的废水和生活污水不得直接排入饮用水源、养殖水体、农田灌溉水体。
粪便、污水必须经化粪池收集处理，清液还田，底泥定期抽运。
食堂污水应先经过隔油池隔油除渣，然后排入化粪池处理。
清洗器具的含油废水应通过沉淀池回收处理。
合理规划施工场地内各种机械设备，尽量采用低噪声设备。
加强对机械设备的日常维修和保养，每日检查，每周保养。
确保良好的运行状态，维持最低噪声的运行状态。
按照“安全、环保、文明、适用”的原则进行施工营地和场地建设，随时保持施工营地和场地整洁、卫生、有序。
妥善处理各种固体废弃物，防止污染。
废弃的零碎料件、边角料尽量充分利用，水泥袋、包装箱等纸制品全部回收。
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