隧道管棚施工方案.docx

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隧道管棚施工方案

新建朝阳至秦沈高铁凌海南站

联络线工程TJ-1标段

隧道管棚专项施工方案

编制：

审核：

批准：

中铁十九局集团有限公司

朝凌客专TJ-1标项目经理部

二○一八年四月

朝凌客专TJ-1标隧道工程

管棚专项施工方案

1编制依据

1.1编制依据

（1）隧道施工设计图、隧道参考图及其它相关设计文件；

（2）国家和辽宁省相关法律、法规及条例等；

（3）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；

（4）集团公司近年来铁路、高速公路等类似施工经验、施工工法、科技成果；

（5）《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR9604-2015）；

（6）《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）；

（7）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）；

（8）《铁路混凝土工程施工技术规程》（Q/CR9207-2017）；

（9）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）。

（10）指导性施工组织设计。

1.2编制原则

（1）保证重点、统筹安排，确保工期的严肃性。

施工组织安排尽可能组织平行、流水作业，合理安排施工顺序，保持均衡生产；

（2）科学合理配置机械设备，全面提高机械化程度，充分发挥设备配置生产能力，大幅度提高劳动生产率和施工进度；

（3）推行新技术、新工艺，实行规范化、标准化作业，以一流的管理确保创优规划和质量目标得以实现；

（4）科学布置现场，合理安排工序，注意环境保护，推行文明施工，确保安全生产；

（5）合理投入，控制成本，节约用地，节约投资。

2适用范围

适用于朝凌客专TJ-1标隧道洞口管棚施工。

3工程概况

燕都隧道

燕都隧道工程，进口里程DIK4+868，出口里程DIK6+000，线路长度1132m，隧道最大埋深,排水采用保温侧沟和深埋中心沟。

隧道进口至DIK4+位于直线上，DIK4+至出口位于R-3000m右偏曲线上。

隧道进口至DIK5+600段范围内纵坡为‰上坡，DIK5+600至出口段范围内纵坡为20‰上坡。

西营子隧道

西营子隧道位于辽宁省朝阳市东南方向，紧邻朝阳市环城公路，左侧与采石场相邻，为双线隧道，隧道进口里程为DIK13+558，出口里程为DIK16+558，全长3000m，隧道位于低山丘陵区，植被较发育。

所经山脉海拔最高高程468m，最大埋深约234m。

。

隧道全范围为13‰下坡，隧道进口至DIK15+位于半径8000m的左偏曲线上；DIK15+至出口位于直线上。

马架子隧道

马架子隧道位于辽宁省朝阳市双塔区长宝营子乡境内，隧道进口里程为DIK17+343，出口里程为DIK20+815，隧道位于低山丘陵区，所经山脉海拔最高高程为，最大埋深。

隧道进口至DIK20+600为9‰的上坡，DIK20+600至出口为‰下坡隧道进口至DIK19+为直线上，DIK19+至出口位于半径10000m的左偏曲线上。

马架子隧道

巴图营隧道（中心里程DK28+920）位于辽宁省北票市巴图营乡任麻子沟与彩凤沟之间，为双线隧道，隧道进口里程为DK25+820，出口里程为DK32+020，全长6200m，隧道位于低山丘陵区，最高山峰,最低沟谷，相对高差，冲沟发育，地势起伏较大，局部辟为耕地。

隧道最大埋深。

本隧道设置1座施工斜井，斜井与正洞交汇里程为DK29+400，斜井长度757m，为双车道无轨运输形式，正洞施工完成后作为避难所使用，斜井进洞坡度11%，洞口设计超前大管棚支护，28孔，长度30m。

4地质水文特征

燕都隧道

燕都隧道岩性复杂，经地质调查揭示，隧道区范围内上覆地层为第四系全新统人工填土（Q4ml）种植土，第四系上全新统坡洪积层（Q4dl+pl）粉质黏土、第四系上全新统冲击积层（Q4al+pl）粉质黏土、下伏罗系上九佛堂组（J3jf）砂岩、砾岩、泥岩，岩层产状160°＜19°。

隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水。

基岩裂隙水分布较广，以浅部为主，含于基岩风化带、风化裂隙及构造节理裂隙中，水位和水量受季节性降雨量影响明显。

西营子隧道

隧道位于中低山区，植被较发育，隧道区地层为第四系全新统坡残积（Q4dl+el）粉质黏土，下伏侏罗系上统阜新组（j3f）砂岩、砾岩、泥岩；二叠系下统（P1）砾岩；奥陶系中统（O2）石灰岩；奥陶系下统（O1）石灰岩；寒武系上统（ε3）石灰岩；寒武系中统（ε2）石灰岩；寒武系下统（ε1）石灰岩；震旦系中统雾迷山组（Z2W）石灰岩。

隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水，分布较广，以浅部为主，含于基岩风化带，风化裂隙及构造节理裂隙中，水位和水量受季节降雨量影响明显。

隧道地下水排泄方式主要以蒸发排泄为主，地下径流排泄为辅，蒸发为本区普遍的重要排泄方式之一。

地下水对铁路混凝土结构不具有侵蚀性。

马架子隧道

隧道位于低山丘陵区，洞身穿越地层主要为二迭系下统（P1）砂岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩；二迭系上统石盒子组（P2S）砂岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩；侏罗系中统蓝旗组（J2l）砾岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩；侏罗系中统土城子组（J2t）砾岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩。

隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水，分布较广，以浅部为主，含于基岩风化带，风化裂隙及构造节理裂隙中，水位和水量受季节降雨量影响明显。

隧道地下水排泄方式主要以蒸发排泄为主，地下径流排泄为辅，蒸发为本区普遍的重要排泄方式之一。

地下水对铁路混凝土结构不具有侵蚀性。

巴图营隧道

隧道位于低山丘陵区，洞身穿越地层主要为侏罗系中统土城子组（J2t）砾岩、局部夹泥质砂岩、泥岩和页岩。

隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水，分布较广，以浅部为主，含于基岩风化带，风化裂隙及构造节理裂隙中，水位和水量受季节降雨量影响明显。

隧道地下水排泄方式主要以蒸发排泄为主，地下径流排泄为辅，蒸发为本区普遍的重要排泄方式之一。

地下水对铁路混凝土结构不具有侵蚀性。

5施工组织方案

技术要求：

本标段隧道有φ159大管棚，设计长度55m，φ108大管棚（燕都隧道出口80m,其他隧道40m，巴图营隧道斜井30m）、φ89中管棚（IV级围岩6榀钢架设置一环、V级围岩11榀钢架设置一环，管棚长度一般10m一环，两环之间搭接长度不小于3m），技术要求如下：

（1）大管棚

Φ159大管棚

1）导管采用热轧无缝钢花管，外径159mm，壁厚8mm。

2）每节大管棚长度4～6m，环向间距40cm。

3）外插角：

≤1°。

4）在拱部140°范围内施做。

5）注浆材料：

水泥浆（1:

1）。

Φ108大管棚

1）导管采用热轧无缝钢花管，外径108mm，壁厚6mm。

2）每根大管棚长度40m，环向间距40cm。

3）外插角：

≤1°～3°。

4）在拱部140°范围内施做。

5）注浆材料：

水泥浆（1:

1）。

（2）中管棚

Φ89中管棚

1）IV级围岩6榀钢架设置一环、V级围岩11榀钢架设置一环，管棚长度一般10m一环，两环之间搭接长度不小于3m。

2）钢管规格：

热轧无缝钢管及钢花管，外径89mm，壁厚5mm，每节钢管两端均预加工成外丝，接长钢管采用热轧Φ95mm热轧无缝钢管，壁厚6mm，内车丝；

3）管棚长度一般10m一环，Ⅳ级围岩6榀型钢设置一环，Ⅴ级围岩11榀型钢设置一环，两环之间搭接长度不小于3m。

4）管距：

环向间距40cm；

5）倾角：

外插角3°～5°为宜，可根据实际情况作调整；

6）设置范围：

拱部140°范围；

7）注浆材料：

水泥浆液，水灰比1：

1（重量比）。

8）注浆压力：

～。

9）中管棚打设采取单双号，单号采用钢花管，双号采用钢管，施工时先打设钢花管并注浆，然后打设钢管。

注浆完成后，在管内灌注M10水泥砂浆，并保证密实。

施工程序及施工方法

各隧道洞口工作面准备一台空压机，一台300KW发电机，一台Q1319-1A型管子螺纹车床，一台GP-28型管棚钻机。

施作导向墙→搭钻孔平台安装钻机→钻孔→清孔验孔→安装管棚钢管→安装管棚钢筋笼→注浆→封孔

管棚加工→施作管棚工作室→钻孔→清孔→顶进刚管棚→清孔→注浆管路检查→注浆→检查合格→结束。

施工流程

管棚施工采用跟管钻进法和引孔顶进法两种方法施工，根据现场围岩及成孔情况判断，如施工现场围岩较好，成孔较易，采用引孔顶进法施工。

围岩较为破碎、容易出现卡钻、塌孔等问题宜采用跟管钻进法施工。

跟管钻进法施工工艺流程详见下图：

引孔顶进法施工工艺流程详见下图：

管棚车丝

（1）采用Q1319-1A型管子螺纹车床，床身上最大回转直径630mm，最大工作长度1500mm；

（2）燕都隧道进口采用φ159大管棚，其他隧道工作面采用Φ108管棚，车丝采用外车丝，燕都隧道进口接头采用φ167接头钢管，其他隧道工作面接头采用Φ114无缝钢管，长度30cm。

各隧道管棚布置详见下图：

隧道进、出口大管棚布置图

燕都隧道进口大管棚布置图

巴图营隧道斜井大管棚布置图

搭设工作平台

（1）在导向墙前端，修建宽30cm*深30cm的水沟，在钻孔过程中，将水引出；

（2）距离导向墙处，硬化工作平台基础，长*宽，厚度15cm，C20砼，预埋Φ22钢筋，预埋深度10cm，外露5cm；

（3）在基础平面上，平行于导向墙里程布置两根Ⅰ20工字钢，中到中间距，长度，每根工字钢采用Φ22钢筋固定；

（4）在两根工字钢上方加工走行托架，长*宽；托架上方焊接4根Ⅰ20工字钢，组成桁架，长度；侧面采用Ⅰ40钢管连接，长度；同时在侧面上增加剪刀撑，采用Φ42钢管。

钻机就位

（1）采用GP-28型管棚钻机，钻孔直径φ85～190mm，钻孔深度30～40m，使用气压～1Mpa，推进有效行程600mm，功率35KW，钻杆长度600mm，钻杆直径为Φ73mm。

（2）在四根Ⅰ20工字钢顶部采取四个手拉葫芦，控制钻机位置，然后用侧用测斜仪精确定位。

钻孔作业

（1）现场采用空压机与300KW发电机配合潜孔钻机施工，钻机定位后，由低向高开始钻孔，为保证钻孔方向准确，在钻进过程中采用测斜仪量测钻孔的偏斜度；

（2）如果钻孔过程中发现有塌孔现场，开始从下往上逐排注浆，浆液由低往上扩散，挤密裂隙，加固松散破碎的砂岩，然后重新钻孔。

管棚跟管钻进

钻头采用与钻管等径的楔型钻头，楔板回转半径略大于钻管半径，钻头前端有Φ12－15mm的水眼，当钻头正常回转钻进时钻管沿直线前进。

当钻头由于某种原因偏离预定轨迹偏向某一方向时，把钻头楔面调至已经偏斜的方向，钻机停止回转加力顶进，钻头由于斜面的作用会向相反的方向偏斜，以此调整钻进的方向。

管棚引孔顶进

（1）钻孔采用管棚钻机进行，钻机平台的高度根据钻机的可调控范围以及钻孔顺序进行确定，由于钻机顺序按高孔位向低孔位进行，平台位置相应自上而下进行逐步降低，以满足钻孔需要。

（2）施工先施工奇数后偶数。

（3）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。

（4）钻机开钻时，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。

（5）钻进过程中经常测定其位置，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。

（6）钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

钢筋笼施工

Φ159大管棚钢筋笼为3根φ18钢筋，外切于φ50定位钢管，φ108大管棚钢筋笼为4根Φ22mm钢筋组成，外切于Φ42mm定位钢管，宽度5cm，间距，管棚施工完毕后，开始送钢筋笼至设计位置，钢筋笼节长为3m。

管棚注浆

（1）配置浆液并注浆，注浆采用分段注浆，浆液扩散半径不小于。

水泥浆液水灰比为1:

1，注浆压力～2MPa；

（2）注浆结束后及时清除管内浆液，并用M10号水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。

施工注意事项

①钻机就位时用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机杆轴线和导向轴线相吻合。

②需要搭设钻机平台时，应满足承受机具、材料、人员荷载要求，连接牢固、稳定，防止施钻时产生不均匀的下沉、摆动、位移等影响钻孔的质量。

③钻孔时经常测量孔的斜度，发现误差超限应及时纠正，至终孔仍然超限者应封孔，原位重钻。

④在钻孔时，若出现卡钻、塌孔时应注浆后再钻。

钻孔时，应认真填好钻孔记录。

孔钻完之后应进行清孔。

验收标准

（1）外插角：

钢管轴线与衬砌外缘1°~3°；

（2）钢管径向不大于20cm，环向不大于5cm。

6资源配置方案

劳动力计划

根据施工组织安排，车丝班组4人（工班长1人，操作手1人，普工2人），施工时间4天；管棚班组5人（工班长1人，操作手1人，开泵1人，普工2人），施工时间14天。

工期安排

序号

施工部位

持续时间（天）

备注

1

燕都隧道进口

18

2

燕都隧道出口

15

3

西营子隧道进口

15

4

西营子隧道出口

15

5

马架子隧道进口

15

6

马架子隧道出口

15

7

巴图营隧道进口

15

8

巴图营隧道斜井

15

9

巴图营隧道出口

15

材料计划

1.材料计划详见下表：

管棚跟进施工材料计划

序号

材料名称

规格型号

单位

数量

备注

1

混凝土

C20

m3

12

基础硬化

2

工字钢

I20

m

29

走形轨

3

工字钢

I20

m

24

桁架立柱

4

工字钢

I20

m

5

托架横梁

5

HRB400钢筋

Φ22mm

m

基础锚固钢筋

6

无缝钢管

Φ42mm

m

走形轨及桁架剪刀撑连接

7

无缝钢管

Φ140mm

m

27

桁架连接

8

手拉葫芦

个

6

9

空压机

台

1

10

发电机

300KW

台

1

11

管子螺纹车床

Q1319-1A型

台

1

12

管棚钻机

GP-28型

台

1

13

氧气乙炔

套

3

14

焊条

箱

8

15

钻杆

73mm

m

40

16

冲击器120mm，130mm锤头

个

10

17

注浆泵

台

9

18

运输车

辆

8

7管理措施

质量管理组织机构?

成立以隧道架子队队长为组长，架子队技术负责人为副组长的质量管理领导小组，明确各级管理职责。

?

质量措施?

管棚安装前，精确测放出导向管位置及插入角度，按图纸施作导向墙，钢管应在专用的管床上加工好丝扣，装管时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%。

?

注浆顺序由拱脚向拱顶逐管注浆。

注浆材料满足下列要求：

浆液流动性好，固结后收缩小，具有良好的粘结力和较高的早期强度。

施工安全及环境保护?

?

项目部成立安全生产领导小组，由隧道架子队队长任组长，隧道架子队专职安全员任副组长；小组成员包括各级技术负责人、各工班长等。

?

安全注意事项?

施工中检修机械或设备故障时，必须在断电、停风条件下进行，检修完毕向机械设备送电送风前必须事先通知有关人员；?

重视洞口的稳定和排水，做好截水沟、边沟，经常检查洞顶边坡的稳定情况；?

加强现场施工人员个人防护工作，应带防尘口罩、防护帽、防护眼镜、防尘面具等防护用具；?

施工安全措施加强现场施工人员的安全教育，提高施工人员的安全意识，并配备一名现场专职安全员。

?

环境保护

临时工程及场地布置应采取措施保护自然环境；?

施工废水、生活污水和生活垃圾不得随意丢弃，并在生活区、生产区及洞口设置污水外理池，生活污水或施工废水必须经过处理后排放或倒置指定地点。