隧道超前小导管作业指导书.docx
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隧道超前小导管作业指导书
超前小导管施工作业指导书
1适用范围
适用于新建铁路西安至宝鸡客运专线晁峪隧道进口DK661+642~DK664+284段，IV、V级围岩开挖段的超前支护施工。
2设计概况及编制依据
2.1设计概况
2.1.1工程概况
宝鸡至兰州客运专线东起陕西省宝鸡市，自西宝客专宝鸡南站引出，沿渭河峡谷南岸向西，至甘肃省天水市麦积区新建天水南站，出站下穿耤河及天水北山滑坡群，沿天巉公路向西北方向至秦安县设站，出站沿天巉公路西行，经通渭县、定西市至兰州市榆中县，穿越皋兰山、沈家岭后引入终点兰州西站。
线路横跨陕西省和甘肃省两省，正线建筑长度400.740公里，其中陕西省境内45.741公里，甘肃省境内354.999公里。
宝兰客专BLZQ-2标位于宝鸡市以西的渭滨区和陈仓区，起讫里程：
DK655+448～DK683+620，全长28.172km，其中隧道6.5座，总长27055.8延长米，有太宁隧道、晁峪隧道、安平隧道、林光村隧道、南马棕山隧道、千家沟隧道、牛背隧道（半），不含隧道照明。
隧道主体结构采用仰拱复合式衬砌，衬砌采用C35钢筋混凝土结构。
隧道初期支护由钢拱架，刚格栅、钢筋网、锚杆和喷射混凝土组成。
隧道进口洞门种类繁多，设置有明洞，洞口段基础采用树根桩、钢管桩、换填等加固措施。
洞口边仰坡采用锚杆框架护坡，护坡上台阶处设排水沟。
2.1.2工程地质
线路经过地区大致可分为关中（渭河）平原区、南陇山与西秦岭北缘过渡带中山区、天礼盆地低山丘陵区、黄土高原沟壑梁峁区、黄河河谷兰州盆地区五个地貌单元。
这些地貌单元总体上呈东西向延伸，南北向交替、条带状展布。
位于渭河冲积平原东南部，南倚秦岭，北临黄河、渭河，总体地势由南而北呈阶梯状递减，西略高于东。
沿线主要不良地质问题有滑坡、错落、坡面溜坍、危岩落石，其次为泥石流、岩堆、人为坑洞等。
2.1.3水文地质
沿线水系为黄河水系，沿线地表水可利用的主要河流有渭河及其支流清姜河，河流均常年有水。
沿线地下水主要受大气降水、河水、人工灌溉地表水体垂直入渗及秦岭山区基岩裂隙水的侧向补给，地下水位较浅。
2.1.4方案设计
超前小导管规格：
热轧无缝钢管，外径42mm，壁厚3.5mm。
在管身设注浆孔,孔径6～8mm孔间距15cm，呈梅花形布置,前端加工成锥形，尾部长度不小于100cm，作为不钻孔的止浆段；小导管长L=4.0m，环向间距30cm，外插角10°～15°。
小导管施工要求：
1小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出;
2小导管安设后,向小导管内填充M20水泥砂浆后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙,必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土,以防止工作面坍塌;开挖掌子面根据地质条件采用喷C25混凝土进行封闭，厚20cm。
钻孔机械设备及器材等可根据注浆技术要求及施工条件等因素合理选用。
3配合使用的型钢钢架具体尺寸及数量详见相关设计图。
2.2编制依据
⑴《铁路大断面隧道三台阶七步开挖法施工作业指南》经规标准[2007]119号
⑵《铁路隧道施工规范》TB10204-2002
⑶《新建铁路宝鸡至兰州客运专线施工设计图》
⑷《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》TB10108-2002
3验收标准
3.1超前小导管所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。
3.2超前小导管与支撑结构的链接应符合设计要求。
3.3超前小到管道纵向搭接长度应符合设计要求。
3.4注浆浆液配合比的检验应符合设计要求。
3.5超前小导管注浆压力应符合设计要求，浆液必须充满钢管及其周围的空隙。
4作业准备
4.1岗前培训组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。
对施工及操作人员进行岗前培训。
4.2监控量测结果分析对将要进行二衬的段落进行监控量测数据结果分析，消除可能产生的不利因素。
利用分析结果指导施工并制定安全保证措施。
4.3技术交底施工前必须进行技术交底，实行三级交底制度。
4.4制定应急预案针对突发状况及紧急情况下的应急预案。
4.5Ф42热轧无缝钢管、注浆材料等施工材料的采购，钻孔，注浆等设备的检查维修与验收。
4.6材料的试验，配合比的设计。
4.7钢花管按设计要求进行加工及验收。
4.8施工场地平整，风，水，电的设置。
4.9其它辅助措施的准备，施工测量、定位。
5技术要求
5.1超前小导管配合型钢钢架使用，应用于隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩拱部超前注浆预支护，其纵向搭接长度不小于1m。
5.2超前小导管设计参数：
①超前小导管规格：
热轧无缝钢管，外径42mm，壁厚3.5mm。
在管身设注浆孔，孔径6～8mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部长度不小于100cm，作为不钻孔的止浆段。
②普通段：
小导管长L=3.5m时，环向间距40cm，纵向2.4m一环，小导管长L=4.0m时，环向间距50cm，纵向3m一环，纵向搭接不小于1.0m，外插角10°～15°，纵向搭接不小于1.0m。
断层破碎段采用双层小导管长L=5.0m时，环向间距30cm，纵向3m一环，外插角10°、40°交错布置，纵向搭接不小于1.5m。
③设置管棚段：
小导管长L=3.5m时，环向间距40cm，纵向2.4m一环。
④倾角：
外插10°～15°，可根据实际情况调整。
⑤注浆材料：
1：
1（重量比）水泥浆，水泥采用525号普通硅酸盐水泥。
⑤注浆压力：
0.5～1.5MPa。
⑥速凝剂：
CaCl2，掺量1～2%。
⑦设置范围：
拱部144°范围工。
6工艺流程及技术要求
6.1超前小导管施工工艺
图1超前小导管施工工艺流程图
6.2施工程序
6.2.1制作钢花管
单层小导管尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍，双层小导管尾部焊接φ6.5mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm梅花型布置钻眼，眼孔直径为6～8mm，尾部长度不小于100cm作为不钻孔的止浆段。
小导管构造见图2。
图2注浆小导管结构图
6.2.2小导管安装
⑴测量放样，在设计孔位上做好标记，用凿岩机或煤电钻钻孔，孔径较设计导管管径大20mm～50mm。
⑵用凿岩机或煤电钻钻孔，采用高压风进行清孔。
⑶成孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、中部打入，外露30cm支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系同时也便于连接孔口阀门和管路。
注意在安装小导管前，在孔口端用沾有CS胶泥麻筋缠绕成不小于孔径的纺锤形柱塞，以便钢管顶进孔内后，使孔口处的小导管外壁与孔壁间隙堵塞严密。
6.2.3注浆
1、根据设计要求，小导管填充1：
1水泥浆。
采用专用注浆泵注浆。
2、注浆前先冲洗管内沉积物，由下至上顺序进行。
单孔注浆压力为0.5～1.5Mpa，一般按注浆量达到设计注浆量作为注浆结束标准。
当注浆压力达到终压并稳定10～15min，注浆量仍达不到设计量，但达到设计量的80%以上时，也可结束该孔注浆。
3、注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。
注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。
4、注浆结束后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，防止浆液倒流。
必要时在小导管附件及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。
5、注浆参数如下：
注浆压力：
一般为0.5～1.5Mpa
水泥：
525号普通硅酸盐水泥
6.2.4注浆异常现象处理
1、串浆时及时堵塞串浆孔。
2、泵压突然升高时，可能发生堵管，应停机检查。
3、进浆量很大，压力长时间不升高，应重新调整水泥浆配合比，缩短胶凝时间。
7施工要求
7.1小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出。
7.2小导管安设后，向小导管内注入1：
1水泥浆，然后用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。
7.3钻孔方向应顺直。
7.4钻孔深度和直径应与导管匹配。
7.5钻孔采用吹孔法清孔。
7.6导管口应安装孔口阀门，外露长度不宜小于30cm。
7.7注浆应采用注浆泵注浆，为加速注浆，可安装分浆器同时多管注浆。
7.8配制好的浆液应在规定时间内注完，随配随用。
7.9注浆顺序为由下至上，浆液先稀后浓。
7.10注浆压力应符合设计要求，使浆液充满钢管及其周围的空隙。
7.11设备维修保养及验收制度要求
7.11.1设备保修要求
1为满足生产需要减少设备运行磨损，延长设备使用寿命，确保设备施工安全，设备管理必须贯彻“养修并举，以养为主”的方针，强化设备的日常保养、定期维护和预防性维修制度，在制订施工生产计划时必须考虑安排设备的日常保养、定期维护和预防维修计划，并按计划组织实施，未经设备部门同意不得随意改变或取消。
2对重点设备的关键部位应按说明书规定要求由操作人员进行定期检查，并作好详细记录（相关设备保养可参照使用说明书要求进行）。
定期维护和预防性维修，分为施工生产中维护修理和停产维护修理，均由设备操作人员为主进行，维修人员配合进行。
3设备部要认真组织定期检查，指导并督促操作及维修人员做好设备定期维护和预防维修工作。
对维护保养差、保管不良、严重失修造成设备不能正常运行的，要追究有关人员的责任，并作出严肃处理。
4机械设备修理应本着先内后外的原则，提倡自修。
5根据国家和上级的有关规定，定期进行特种设备的监测和预防性试验等工作。
6维修保养过程中的主要数据要有记录，所有原始资料要整理成册归档。
7对于新购设备质保期内的维修和新修设备保修期内的维修要做好索赔工作。
7.11.2设备验收要求
新购置设备进场交接时，按设备的购置合同，对新购置的设备要进行各个方面的验收，并填写《设备采购验收记录》。
具体如下：
1设备规格型号、配置的验收；
2设备的数量，外观，工具、各种备用零部件数量的验收；
3设备技术性能参数的验收；
4新车空车试运行的验收；
5各相关技术资料的验收。
8劳力、机具设备的配置
单层超前小导管每环设计数量为37和47根，双层小导管每环设计数量62根，每工班钻孔及注浆施工人员不宜少于12人，施工中应根据现场情况及时调整。
结合大断面隧道的特点，每工班施工机具配置如下：
KBY-50/70注浆泵1台、煤电钻（或风动凿岩机）不少于10台、气焊机1台、BX1-500电焊机1台。
9材料要求
9.1钢管
超前小导管所用的钢管必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求。
9.2水泥
水泥采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，水泥强度等级采用42.5Mpa。
9.3骨料
粗骨料：
采用粒径小于25mm级配良好的二级配碎石；细骨料采用河砂。
9.4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。
一般应采用饮用水。
9.5物资储存管理制度
9.5.1钢筋、钢管等金属材料
1存料场区硬化处理，四周做好排水明沟，以利于存料区内雨水顺畅排出。
2材料进场后根据工区划分的存放区域按品种、型号、长度分别堆放，堆放时做到上盖下垫，并保证下部通风。
3有色金属、薄钢板、小口径薄壁管应存在仓库或料棚内，不得露天存放。
4堆放好的材料按规定做好标识。
9.5.3胶凝材料
1胶凝材料包括水泥。
2散装水泥检验合格后直接打入拌和站储存筒仓，筒仓入口上锁，由收料员保管，每次来料时都由收料员带领运输车司机到指定的筒仓打料，打料完成后及时上锁，避免不同材料打错筒仓的现象发生。
9.5.4材料储备
1随拆、随整、随保养、码放整齐。
2对钢、铁制的材料均采用下垫上盖的方法，防止材料受雨潮而锈蚀、损坏。
3按照现场材料管理要求，结合现场实际情况实行分工负责制和日常检查、定期检查制度，发现问题及时整改，保证现场材料管理达标。
减少人为和自然消耗，降低生产成本。
真正做好增产节约，增效节支。
10机械设备配置
10.1超前小导管的机械设备为：
KBY-50/70注浆泵2台、风动凿岩机3台、气焊机1台、BX1-500电焊机1台。
其设备性能如下：
表10.1
设备名称
规格型号
数量
性能参数
公称压力Mpa
驱动功能
外形尺寸mm
重量kg
注浆泵
KBY-50/70
2
0.5-7
11
1600×720×700
约300
表10.2
设备名称
规格型号
数量
性能参数
重量kg
耗气量
L/s
凿孔直径mm
凿孔深度m
钎尾尺寸mm
工作气压MPa
风动凿岩机
YT28
3
26
≤81
φ34-42
5
22×108
0.63
表10.3
设备
名称
规格
型号
数量
性能参数
额定电流A
额定电压V/Hz
负载持续率%
额定输入容量KVA
电流调节范围
绝缘等级
空载电压V
冷却方式
相数
重量kg
电焊机
BX1-500
1
500
380/50
35
41.8
100-500
F
76
强迫风冷
1
140
11质量控制及检验
11.1质量控制要点
11.1.1小导管安装一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大3～5mm，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90％，并用高压风将钢管内的岩土吹出。
11.1.2小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。
11.1.3隧道的开挖长度应小于小导管的注浆长度。
11.1.4注浆前应进行压水实验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率。
11.1.5注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时可结束注浆。
防止堵管，跑浆，漏浆。
做好注浆记录，以便分析注浆结果。
11.1.6小导管加工注意下料长度符合设计。
11.1.7前端做成尖锥形，尖锥长度5~10cm。
11.1.8花眼采用电钻成孔，不得气割或点焊成孔。
11.2质量检验
11.2.1超强小导管所采用钢管的品种和规格必须符合设计要求。
11.2.2钢花管成品检验：
尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm梅花型钻眼，眼孔直径为6～8mm，尾部不小于100cm作为不钻孔的止浆段。
11.2.3检验超前小导管与支撑结构的连接必须符合设计要求。
11.2.4超前小导管的纵向搭接长度必须符合设计要求。
11.2.5检验超前小导管注浆压力必须符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。
11.2.6超前小导管施工允许偏差应符合表11.2的规定。
表11.2超前小导管施工允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
方向角
2°
2
孔口距
±50mm
3
孔深
+50
0mm
12安全及环水保要求
12.1施工现场应有安全标志。
在陡坎，沟，槽，坑，井等危险部位必须设有防护设施和安全标志。
12.2施工用电设备应实行一机一闸一漏一箱；漏电保护装置应与设备相匹配。
不得用一个开关直接控制二台及以上的用电设备。
12.3在作业台车等高处作业中的安全标志和各种用于高处作业的设施，使用前应检查。
12.4高处作业必须系安全带，安全带应挂载牢固的物件上，，临边作业应设置防护围栏和安全网；悬空作业应有可靠的安全防护设施。
12.5小导管施工前检查钻机、注浆机及配套设备、风水管等施工机具的安全性能。
12.6施工过程中确保钻机稳定牢靠，注浆管接头及高压风水管连接牢靠。
12.7施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态进行检查。
当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施。
12.8施工中的废料、弃渣不得随意丢弃，应按要求运至渣场；按环保部门要求处理施工废水和试验用废水，不得随意排放。
主要附件
1、设计图纸
/
3、技术参数表
/
2、施工交底图
/
4、签认表
/
施工负责人
工程技术负责人
安全员
质量监督检查员
交底人
交底时间
架子队签知
架子队人员签收
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