黄家湾隧道超前长管棚施工方案.docx
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黄家湾隧道超前长管棚施工方案
隧道超前长管棚施工方案
一、编制依据
1.1编制依据
⑴国家的法律、法规和铁道部、湖北省的相关管理制度规定。
⑵本项目标准、指南、验标、工法、定型图、通用图、标准图等。
⑶汉十铁路公司下发的指导性施工组织设计。
⑷项目招标文件、施工承发包文件、补遗书等。
⑸客专用材料、机械设备、机具等相关规程、标准、质量文件。
⑹本项目采用的施工图、设计文件、技术交底、纪要等。
⑺当前客运专线铁路建设技术、装备和施工水平。
1.2编制范围
新建汉十铁路HSSG-9标段黄家湾隧道施工。
二、工程概况
一）、工程简介
黄家湾隧道位于湖北省襄阳市襄城区尹集乡姚庵村附近，尹集乡湖北省襄阳市襄城区西南角。
场区以低山丘陵为主，地形起伏较大，局部陡峭。
隧道穿越粉砂质页岩、粉砂质页岩强、弱风化地层，本隧道为起讫里程为DK292+880～DK293+495，长615.00m。
隧道穿越低山丘陵区，
二）、工程地质概况
1、地形地貌
黄家湾隧道为低山丘陵地貌，地势起伏较大。
山坡自然坡度一般25º～35º，局部较陡峭，坡度大于50º区内海拔标高一般为120.61～215.75，最大海拔约为225.6m。
山坡多基岩出露，部分覆盖薄层中上更新统残坡积层粉质黏土。
植被较发育，丘陵多为杂草与林地。
2、地质岩性
岩性主要为粉质页岩：
灰黄色，强风化，粉砂质泥质结构，页理状构造，节理裂隙发育，局部见铁锰质侵染，岩芯破碎多呈块状，块径2～９m，少量柱状，节长10～62m，岩质软，手可掰断，属软质岩。
3、地震基本烈度
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）及本线地震安全性评估成果，黄家湾隧道隧址地震动峰值加速度为0.05g地震动反应谱特征周期为0.35s。
4、水文特征
（1）.地表水特征
隧道区域地表水不发育，主要以鱼塘水为主，DK292+880～930右侧约20米发育水塘，地表水接收大气降水的补给，水量一般，受季节性影响较大。
（2）、地下水类型
地下水类型为岩基裂隙水，主要为风化裂隙水：
主要赋存于基岩的风化裂隙中，岩体受风化影响而破碎，含水较均一，不发育～弱发育。
三）、工程概述
由于隧道进、出洞口浅埋，为了保证隧道开挖稳定，实行管棚预支护，预先处理围岩，提高其整体性，增加稳定性，能承受开挖后的围岩应力和抑止围岩变形。
在黄家湾隧道进口30m、出口40m，隧道拱部140°范围采用φ108无缝钢管（壁厚6mm）超前大管棚注浆支护辅助施工，共设47根，环向间距为40cm,外插角1~3°，注水泥浆。
同时根据实际情况在地下水较发育可添加水泥浆液体积5%的水玻璃，进行水泥-水玻璃双液注浆。
导向墙采用C20混凝土，截面尺寸为1m*1m,在隧道开挖轮廓线以外施作。
C20混凝土内嵌2榀工18工字钢拱架作为长管棚定向拱架，φ140无缝钢管（壁厚5mm）作套管，用φ25螺纹钢固定在拱架上，套拱纵向长度1m，拱架之间用φ22螺纹钢连接，拱架间距50cm。
超前大管棚采用φ108无缝钢管，壁厚6mm，节长3-6m。
采用丝扣连接，丝扣长15cm，φ114×6套丝扣钢管长30cm。
钢管接头按奇、偶数错开，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。
超前大管棚施工时，钢管与隧道中心线平行，其仰角为1~3°（不包含路线纵坡）。
四）、长管棚及套拱工程量
套拱工程数量表
序号
项目名称
部位及项目名称
单位
1个洞口工程量
2个洞口工程量
1
导向墙
墙身污工
C20砼
m3
20.16
40.32
2
导向钢管
φ140钢管
Kg
782.55
1565.1
3
工字钢架
I18工字钢
kg
686.58
1373.16
4
连接钢板
220*230*14mm
kg
66.72
133.44
5
螺栓/螺母
M24*60/M24
套
16
32
长管棚工程数量表
序号
项目名称
部位及项目名称
单位
进口工程量
出口工程量
1
管棚
钻孔
φ127（含清孔2遍）
m
1410
1880
2
钢（花）管
φ108*6mm热轧无缝钢管
kg
21276.9
28369.2
3
接头钢管
φ114*6mm热轧无缝钢管
kg
675.96
901.28
3
水泥浆液
R425水灰重量比1：
1
m3
13.71
18.28
4
封孔水泥浆
M10
m3
10.2
13.6
三、工程进度计划安排
隧道长管棚工程施工计划安排
施工部位
桩号
施工日期
隧道进口
DIK292+899～DIK292+929
2016.4.10-2016.5.10
隧道出口
DIK293+425～DIK293+465
2016.5.15-2016.6.20
四、施工准备
1、施工前，全线已完成导线点、水准点测量数据的复测，并在线路附近增设了导线点与水准基点。
2、施工拌合场地己在隧道出洞右侧建设完毕。
内配配备砂浆和机二台，设备及相应的小型机具的安装调试均已完成。
3、施工用水取自自然沟渠，按照标准化要求设置蓄水池，采取高压变频供水。
4、人员配备
本工程开工前，组织全体技术人员，包括测量、质检、试验、材料相关人员。
熟悉施工图纸，了解施工内容。
由技术总管主持开展技术工作，对各部门人员进行分工。
5、施工机械设备
施工机械已进场，技术状况良好。
附：
《进场设备报验单》
6、施工配合比
施工所需用水泥、碎石、砂、片石材料均已由监理抽样送试验室试验合格；施工用配合比已报批，可按配比施工。
7、材料准备
C20混凝土从拌合站运输至现场，导向钢管采用φ140*5mm热轧无缝钢管进出口各需47米，管棚钢管采用φ108*6mm热轧无缝钢管进口需1410米,出口需1880米，18工字钢进出口各需30米。
φ108*6mm热轧无缝钢管单号管采用钢花管，双号管采用钢管，钢管分为3米长和6米长两种，以丝扣连接而成。
钢花管上钻注浆孔，孔径10~16mm,孔间距11cm,呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm，注浆孔只能钻孔，不能用电、氧焊等烧割进行。
五、大管棚施工工艺
大管棚施工工艺流程见下图所示：
六、大管棚施工方法
1、钻机工作平台开挖
首先根据钻机自身高度确定台阶的开挖高度，由原地面自上而下挖台阶，仰坡面需竖直开挖，以便管棚导向墙施作。
当挖至台阶底部时，形成管棚钻机施作平台。
考虑钻机平台高度不能满足导向墙施作高度，需将开挖平台两侧以外的位置进行加深，具体开挖断面如下图所示。
开挖方法主要采用机械开挖，人工用风镐配合，挖机、装载机装渣、汽车运输出渣。
2、测量放线
技术人员首先复核线路中线、水平，根据线路中心线控制桩及高程控制点在仰坡面标识出隧道中心线及外拱顶标高，并根据暗洞开挖轮廓线在仰坡面画出外拱弧，做为导向墙立模的依据，根据导向墙的里程控制好导向墙内外模的高度，并预留相应的沉降量。
3、施作导向墙、安设导向管
（1）工字钢安装
为保证管棚施工刚度，于导向墙内设2榀工18工字钢架，工字钢中心半径为7.67m，间距0.5m。
每榀钢架分为三个单元，钢架必须保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节钢架两端均焊连接板，工字钢各单元通过连接板焊接并用螺栓连接牢靠，连接板应密贴，加工后进行试拼检查，每榀钢架每端共需8套螺栓、螺母。
钢架安装时应严格按照设计中线及水平位置架设，安装尺寸允许偏差：
横向和高程为0~+5cm，垂直度±2°。
钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15~20cm。
在灌注混凝土时钢架应全部被混凝土覆盖，钢架保护层厚度不得小于40mm。
钢架在加工完毕以后应在水泥地上试拼，钢架周边拼装允许偏差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。
2榀钢架间纵向采用Φ22钢筋按环向1m间距布置，并与钢架焊接牢固，钢架落底需置于稳固的基岩上，拱脚开挖超深时，加设钢板或混凝土垫块。
安装工字钢时，应保证工字钢底部到内模顶面的距离达到21cm（即工字钢底部的混凝土保护层厚度）
（2）导向管埋设：
工字钢架架设完成后，进行导向管的埋设，导向管采用直径为φ140的无缝钢管（壁厚5mm）,导向管的长度是1.0m，环向间距0.4米。
为了防止导向管在灌注混凝土时发生位移，导向管按照设计要求焊接在工字钢架上。
导向管中心线位置允许偏差9mm，尺寸允许偏差+10mm或0mm。
安装导向管时，应严格控制导向管的环向间距及纵向位置。
为满足设计要求，可先在工字钢架顶面标定出导向管的位置，并按间距、方向角要求布置导向管，导向管纵向与线路方向需一致，外插角角度为1~3°,以免管棚钻机钻孔侵入洞身开挖断面。
为避免混凝土浇注时砂浆进入并堵塞导向管，安装导向管时需与端模抵紧并采取措施使其牢牢固定在端模上。
（3）模板安装：
导向管钢板之间通过焊接固定，模板拼装示意图如下所示。
为确保导向墙内模圆顺，导向墙端头模板采用5厘米厚木板安装，木板间连接采用加背撑方式进行加固，木模板与钢模板之间采用扒钉或钢钉连接牢固。
在安装模板前应检查模板尺寸除顶面高程允许偏差±10mm，导向墙边缘位置允许偏差+10mm或0mm；模板平整度不得大于5mm，模板表面错台允许偏差2mm。
模板安装需牢固可靠，模板与混凝土接触面需涂刷脱模剂。
（4）混凝土浇注：
混凝土浇注前，需再次对模板、导向管进行检查，并作必要的较正。
模板的中线、水平及尺寸必须符合设计要求，预埋件的位置必须正确，模板安装及支架必须牢固紧密，导向墙采用C20混凝土浇注，施工过程中，需严格控制材料的质量，加强混凝土的拌合、运输、浇注、养护等各个环节质量控制。
混凝土统一由拌合站集中供应，混凝土灌车运输，人工配合机械浇注并捣固密实，浇注顺序为自拱脚两侧对称浇注，直至拱顶。
（5）混凝土浇注：
混凝土浇注完毕后，需及时进行养护，养护龄期不得少于7天。
混凝土强度达到设计强度的70%后可拆除非承重模板（外模）及端模板，强度达到设计强度的100%后可拆除内模及支架。
4、封闭开挖面
开挖面封闭采用湿喷混凝土方式，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。
喷射砼的强度为C20。
5、钻孔
（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）为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ120mm，先施工单号钢花管并注浆，后施工双号钢管，以便检查钢花管的注浆质量。
（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。
（7）认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测报参考资料，从而指导洞身开挖。
（8）工艺要求
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，除记录钻孔深度、方向角外，还应根据孔出屑或取芯情况记录不同孔时的围岩情况，达到超前探测围岩的目的。
孔钻完之后应进行清孔。
5、管棚的加工
（1）成孔后要立即清孔并下管，以免因坍孔造成内堵塞而无法顺利安装。
（2）长管棚直径为φ108无缝钢管，壁厚6mm。
管棚管壁上钻φ10mm注浆孔，并呈梅花形布置其纵向、横向间距为30cm，尾部为不钻孔的止浆段100cm。
钢管在同一截面的接头数不得超过管数的50%。
（3）管棚在安装前用高压风对孔内进行扫孔、清孔，清除孔内浮渣，确保孔径（孔径不得小于120cm）、孔深符合要求，防止堵孔。
管棚可采用顶进安装，逐节接长，钢管采用丝扣连接，丝扣长15cm，φ114×6套丝扣钢管长30cm。
钢管接头按奇、偶数错开，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。
（4）根据设计图纸，管棚加工及安装如下图所示：
6、管棚安装
（1）大管棚钢管分为管尖段、标准段、管顶段。
单号孔用管尖段钢管长为6.0m，第二标准段钢管长为6m，以此顺序安装；双号孔用管尖段钢管长为3m，第二标准段钢管长为6m，第三标准段钢管长为6m，以此顺序安装，长管棚的钢管在钢筋加工棚加工，加工好后采用现场安装。
（2）大管棚钢管安装时，首先用挖掘机吊起管尖段钢管，人工进行对孔、推顶，如人工无法推顶钢管进孔时，钢管外露部分应用门式架等搭设临时支撑点。
管尖段钢管与第二标准段钢管采用长30cmφ114×6套丝扣钢管丝扣连接，管尖段钢管与第二标准段钢管内丝扣长15cm。
第二标准段钢管用挖掘机吊起与管尖段钢管同高，然后人工丝扣相接。
丝扣相接完毕后，用门式架等搭设临时支撑点，挖掘机顶管。
当第二标准段钢管顶进还剩下2~3m，再用上述方法将第三段、管顶段钢管相接并顶管。
以此类推，完成整条大管棚钢管的接长和安装。
（3）钢管施工误差:
径向不大于20cm，相邻钢管环向间距不大于5cm.
7、注意事项
（1）钢管棚按设计位置施工，注意运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向，并作好每个钻孔地质记录。
（2）管棚施工时，应对钢管主要材料进行检验。
（3）选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在水平360度范围内钻孔，施钻时应有导向架。
（4）施工期间应遵守隧道施工技术安全规程和钻眼钻眼作业操作规则。
（5）管棚施工地段，应根据《铁路隧道监控量测技术规程》有关规定，加强监控量测，以保证施工安全。
8、注浆
（1）管棚安装完成后进行注浆，浆液采用水灰比为1：
1的水泥浆液，如遇地下水较发育可添加水泥浆液体积5%的水玻璃，水玻璃浓度35波美度，应通过现场试验合格注浆参数。
注浆顺序原则上由低孔位向高孔位进行。
首先对钢管进单液注浆，初压0.5~1.0MPa、终压2.0MPa。
根据实际情况调整参数，取得管棚注浆施工经验。
（2）工艺要求
①注浆前应采用喷混凝土加注浆或其它的方式对开挖工作面进行封闭，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。
②注浆的顺序原则上由低向高依次进行，有水时从无水孔向有水孔进行，一般采用逐孔注浆。
③注浆压力根据岩层性质、地下水情况和注浆材料的不同而定，一般情况下注浆初始压力取0.5~1.0MPa，注浆终压取1.0~2.0MPa。
④注浆方式：
在管棚口直接注浆，注浆管深入管棚内0.2~0.5m。
⑤以单孔设计注浆量和注浆压力作为注浆结束标准，其中应以单孔注浆量控制为主，注浆压力控制为辅，注浆到φ108无缝钢管（壁厚6mm）与导向管之间的空隙连续流出水泥浆为止；注浆时要注意对地表以及四周进行观察，如压力一直不上升，应采取间隙注浆方法，以控制注浆范围。
⑥注浆时，应对注浆管进行编号（注浆编号应和埋设导向管的编号一致），每个注浆孔的注浆量、注浆时间、注浆压力作出记录，以保证注浆量、注浆记录包括：
注浆孔号、注浆机型号、注浆日期、注浆起止时间、压力、水泥品种和标号、浆液容量和注浆量。
⑦灌浆的质量直接影响管棚的支护刚度，因此必须设法保证、检验灌浆的饱满、密实。
⑧注浆结束后用M10水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
⑨注浆孔封堵方式：
采用钢板在钢管口焊接封堵，预留注浆管，注浆管必须安装阀门，堵头必须封闭严实。
9、注浆异常现象处理：
（1）发生串浆现象，即液浆从其他孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆隔孔液浆；
（2）水泥浆压力突然升高，可能发生堵管，停机检查；
（3）注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间，才能避免产生注浆不饱满。
10、注浆时应注意事项：
（1）浆液配制：
水泥浆采用卧式搅拌机拌和。
水灰比1：
1。
在注浆前试验合理确定浆液配比、注浆压力等注浆参数。
浆液配比选择要考虑岩石裂隙情况及浆液扩散半径，现场通过试验确定。
配制浆液时，要注意加料顺序和速度，防止浆液结块。
浆液随配随用，用多少配多少，以免造成浪费。
配制好的浆液，需经过滤后方可进入泵体，以防杂物堵塞管路或泵体。
（2）注浆施工：
采用1台BW-250型注浆泵注浆。
清孔后，按由下孔至上孔的顺序施工，浆液先稀后浓、注浆量先大后小程序注浆，如遇串孔或跑浆则隔孔灌压。
（3）注浆压力控制：
注浆压力按分级升压法控制，由注浆泵油压控制调节。
具体调法是：
启动注浆泵，正常支运转后关闭泵口阀门，泵停止运转后，旋转压力调解旋钮，将油压调在要求的油压刻度值上。
随着注浆阻力的增大，泵压随之增高，当达到调定值时，自动停泵。
为防止由于压注速度过大，造成上压过快返浆、漏浆等异常现象，影响注浆质量。
（4）结束标准：
采用终压和注浆量双控制。
一般以单管设计注浆量为标准，当注浆压力达到设计终压不小于20min，进浆量仍达不到设计标准时，也可结束注浆。
（5）清洗注浆系统：
达到结束标准后，停止注浆，随即卸下注浆混合器及注浆系统，并用清水清洗干净。
以保证下次注浆顺利进行。
施工中要加强劳动保护，防止浆液沾染人体。
（6）效果检查：
开挖检查浆液渗透及固结状况；据压力浆量曲线分析判断；没达到设计要求时，须补注处理。
七、安全注意事项及保证措施
一）、安全注意事项
1、施工前做好洞顶排水天沟，严防雨水流入施工工作面；
2、管棚钻机就位要在工作面前方平坦的地面上，安装要稳定、牢固；
3、施工人员一律佩戴安全帽，安装拱架及导向管时，操作人员应腰系安全带。
绑挂安全带的绳索应牢固的栓在树干或插固的钢钎上，绳索应垂直；
4、支立钢拱架、浇筑混凝土套拱、钻进管棚、注浆等要搭设稳固的作业平台；
5、注浆时孔口注浆管应绑扎牢固，以防浆液喷出伤人，操作人员应加强自身防护意识；
6、施工中如发现山体有滑坡、坍塌迹象危及施工安全时，应暂停施工，撤除人员和机具，并迅速制定应急处理方案；
7、进行安全警示，在工地施工现场，竖立安全措施和责任负责人姓名标牌；
8、抓好现场管理，开展文明施工，经常保持现场“三通一平”良好状况；
9、严格机械作业规程，非本机司机不许进行机械、汽车操作；
二）、安全保证措施
1、建立健全安全保证体系：
项目经理部设后勤保安部，专职负责安全工作，工区、施工工班、组设专职安全员，形成一个组织体系。
对外和当地的治安机关密切配合，负责安全保卫工作，对内要加强宣传教育，形成安全的超前控制，并认真组织督促，确保人员设备安全，项目部和各施工队设保健人员和必要的抢救设施以防发生不测时能及时进行抢救。
2、健全安全生产责任，坚持安全第一的原则，各级领导都要把安全放在一切工作的首位，要杜绝一切漏洞，保证安全生产。
必须防止因车辆运输等原因造成的事故，安全工作要分专人管理，各级领导要亲自抓。
3、加强安全生产教育，提高全员安全意识，主要是主人翁责任感和安全第一的教育，本职工作安全基本知识技术教育、操作规程、排除险情和应急措施的教育，遵守规章制度和岗位作业标准教育，以及行车安全教育，人员上岗前将进行安全培训。
详见《施工安全检查工作程序框图》
施工安全检查工作程序框图
安全生产制度
安全教育
安全技术
安全检查
安全业务工作
作业前检查
作业中检查
作业后检查
八、雨季施工措施：
1、对于雨季，我们将在工作安排上灵活机动，抢晴天，战雨天，见缝插针，遇大风、大雨不能正常施工，可利用这些时间进行设备检修，开展学习、培训，为下步投入施工作好充分准备。
2、尽可能避免雨季施工。
3．积极加强与当地气象部门联系，及时掌握天气和雨讯情况，早作安排，防患未然。
九、环境保护措施：
1、严格执行国家《环保法》和建设部有关规定，以及当地有关行政法规，开工前对参建人员进行《环保法》和文明施工教育，提高全体职工的环境保护意识。
2、合理布置施工场地，合理布置各种施工设施，尽量减少对自然景观、植被和原始地面线的破坏。
施工中的废渣排放在指定的垃圾坑中并用垃圾车运至指定地点处理，施工废水和生活废水用排水沟引排至指定的污水处理地点和化粪池进行处理，对违者进行严肃的批评和经济处罚。
钻孔泥浆采用泥浆车集中外运至指定地点，施工中注意不使泥浆外溢污染水源和环境。
对于可视部位的植被采取严格的保护措施,树立明显的严禁开挖、践踏、攀折的标志，对于必须开挖的地段采取移植方法加以保护。
3、所有工点和生活区排水畅通，建立必须的卫生设施。
4、分段、分片区进行场地规划。
运输道路、材料场库、机械停放场、搅拌场、材料储备场、钢筋加工棚和生活区按总平面合理布局、统一规划、布置整齐并设置围栏。
加强施工现场管理，杜绝野蛮作业、坚持文明施工，经常清理施工现场，做到材料整齐堆放、设备停放有序，整个工地整洁美观。
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