跟管钻方案.docx

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跟管钻方案

隧道超前管棚施工专项技术方案

1.工程概况与地质情况

1.1工程概况

汶川至马尔康高速C24合同段扑鸭脚隧道起讫桩号：

左线ZK218+600～ZK220+082全长1482米；右线YK218+600～YK220+078，全长1478米，洞口设计里程为ZK220+082、YK220+078。

卓克基隧道起讫桩号：

左线ZK220+630～ZK222+525，全长1895米；右线YK220+618～YK222+557，全长1939米，进口设计里程为ZK220+630、YK220+618，出口设计里程为ZK222+525、YK222+557。

1.2地质情况

本项目路线经过地层有元古界、古生界、中生界及新生界，沿线第四系松散堆积层、沉积岩、岩浆岩和变质岩均有外露。

地层区划分属川西地层区龙门山分区和马尔康地层分区。

基岩种类繁多，岩性复杂。

分布面积大的地层主要为三叠系（T）地层，第四系松散沉积物仅零星分布于山坡、沟谷和山前地带。

本项目构造主体位于松潘~甘孜褶皱系一级构造单元。

隧道穿越地层岩性主要为板岩、千枚岩、变质砂岩。

隧道为双线分离式隧道，洞口开挖出露为卵石土堆积层，属于易塌地层。

2.编制依据、原则和适用范围

2.1编制依据

⑴汶川至马尔康高速公路马尔康段C24标段招标文件

⑵《四川省汶川至马尔康高速公路C24标段两阶段施工图设计》

⑶《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）

⑷《公路隧道施工技术规范》（JTGF-2009）

⑸当地的水文、气象及本项目的地质资料

⑹国家和当地地方法令、法规具体规定

⑺《四川省高速公路施工标准化管理指南（隧道）》

⑻业主对本合同段工程的质量和工期要求

⑼本公司对其他相同地质条件施工的类似经验

2.2编制原则

落实施工合同的各项要求，以合同要求为依据进行总体施工安排，配备足够的机械设备和施工人员，确保施工工期和施工质量。

2.3编制范围

汶马高速C24合同段扑鸭脚隧道出口左右线；卓克基隧道进、出口左右线。

3.总体思路及施工部署

3.1总体思路

根据现场施工条件、围岩情况及施工图指导意见，采取洞口地表注浆、长管棚进洞的措施。

由于现场开挖出露显示为卵石土层，采用常规的“送管”工艺，钻进过程中很容易出现卡钻、塌孔现象，成孔率很低，无法保证施工质量。

而采用“跟管”工艺，导管与钻机钻头同时钻进，可以避免塌孔卡钻、钻不到设计深度的问题，故经过审慎地研究决定本项目隧道进洞大管棚施作采用“跟管”钻工艺。

。

3.2管棚施工参数

导管规格：

考虑到跟管的顺利和材料的经济，在先进入段采用材质最好的R780，中间采用材质较好的DZ40，最后进入段采用普通热轧无缝钢管。

头部6根材质为R780的管棚，中间9根材质为DZ40的管棚，尾部5根普通材质A108管棚。

每根长1.5m，壁厚6mm，大管棚采用公母丝扣连接,边钻进边拼装达到管棚设计长度30m。

导管上钻注浆孔，孔径10~16mm，孔间距15~20cm，呈梅花型布置，尾部留3m不钻孔的止浆段。

管距：

环向间距40cm。

倾角：

外插角2°，应根据实际岩层产状做调整。

注浆材料：

纯水泥浆，注浆压力1~2Mpa。

导管内插加劲钢筋笼，主筋4根，直径C22，固定环用A42热轧无缝钢管制作，每段长4cm，间距150cm，与主筋连接。

3.3施工方法

3.3.1超前管棚超前支护

超前管棚支护的目的在于保证隧道前期软弱土层开挖的安全，利用管棚钻进机在隧道拱部120°范围内钻设水平孔，埋设超前管棚钢管，并及时进行注浆固结土层，使隧道拱部形成一道“伞状保护环”。

超前管棚支护结构的抗弯、抗剪能力可有效地承载局部松驰的地层荷重。

在隧道开挖尚未支护时，超前管棚在这一空档期可发挥临时支撑的作用，使得隧道前期开挖安全得以保证，同时可减少隧道开挖引起的地面沉降。

3.3.2施工机具及原理

经过对多种可以进行管棚施工设备的综合能力的分析，由于导向跟管钻进能根据需要调节钢管的打设方向，可控制钢管按设计要求埋设。

一般情况根据管棚钻机类型、钢管类型及地层情况确定初始外扩角及钢管打设过程中钻头角度的变化。

本工程超前管棚采用志高90潜孔钻机，利用动力钻头实现内钻杆、大管棚同时跟进，冲击利用高压气动潜孔锤配偏心/对心扩孔钻头，利用高压气流将杂物吹出孔外。

潜孔钻跟管作业工作原理如下图：

3.3.3施工工艺流程

超前管棚施工工艺流程见图

超前管棚施工工艺流程图

施工流程

导向墙施工：

根据现场情况进行测量放线，确定套拱施工里程，在钢筋加工房放大样确定套拱拱架加工尺寸。

套拱钢拱架：

I18工字钢拱架纵向安装3榀，间距70cm，纵向分布C22连接钢筋环向间距1m。

仰坡中预埋锚固筋要与I18工字钢焊接，避免在浇注混凝土时移位。

超前大管棚导向管（孔口管）为φ140mm钢管，壁厚5.5mm，节长2.0m，其安设的平面位置、外插角的准确度直接影响大管棚的质量。

现场施工时利用全站仪在工字钢钢架上测量定出平面位置，设定导向管的倾角、外插角，然后通过C22固定钢筋将导向管按设计要求焊接在套拱钢拱架上，导向管与钢拱架应焊成整体，防止套拱混凝土施工过程中产生位移。

此外，导向管靠近掌子面端头必须密贴作业面。

沿套拱内外两侧、导向管前后两侧环向安装模板，同时将导向管两端用胶带进行封堵，防止套拱施工时混凝土堵塞导向管。

套拱采用C25混凝土进行浇筑，待套拱混凝土强度达到80％设计强度后，方可进行管棚钻孔作业。

设钻机作业平台及钻机就位：

在所开挖的工作面上，用土方填筑钻机作业平台。

作业平台的高度需根据超前管棚在隧道拱部及拱脚部位处的设计尺寸和钻机作业高度要求。

作业平台须牢固稳定，以防止钻孔时钻机摆动、倾斜等而影响钻孔质量。

钻机安置后，根据钻孔要求进行严格定位定向，钻杆穿过孔口管，把钻杆的平行线延伸固定下来，以达到钻机钻进的导向作用。

跟管钻进：

在钻进过程中，导管随钻头跟进，导管直径为108mm，每段长度为1.5m，导管连接采用螺旋套丝连接。

在钻进过程中禁止钻杆回转，防止造成钻头、钻杆脱节的现象。

注浆：

注浆采用单液注浆泵进行注浆，注浆从低向高进行施工，注浆采用1：

1的纯水泥浆，注浆压力一般为1-2Mpa。

充填并加固导管：

先用钻具清孔、冲洗，然后插入注浆管，充填M20水泥砂浆。

跟管钻进注意事项

钻进过程中，由于钻具受重力作用不断下偏，致使钻机上翘，钻孔越长，此种现象越明显，因此，钻机就位的倾角应比设计倾角小。

偏心跟管钻具在施工前应逐一检查冲击器、偏心锤头、导正器、套管靴和风动潜孔锤等，使之工作正常。

偏心锤头应能灵活转动，连接销及锁紧机构应牢固，钻杆与潜孔锤和潜孔锤与偏心钻具的连接应可靠，套管和套管靴无裂纹。

跟管钻进时，在确认钻头接触到碎石土层后，先回转，待正常后，再开风冲动钻进。

每钻进一定距离应强风吹孔排粉一次，以保持孔内清洁。

当偏心头回转部分被岩渣卡住而不能收拢偏心头时，应开动空压机重新对钻孔进行清洗，并使潜孔锤作短时间工作，然后再进行试提，如此反复，直至提出中心钻具。

4.施工安全措施及注意事项

加强劳动安全管理，确保人身安全，管理者要遵守施工生产的客观规律，组织管理生产严格按有关规章、规则办理，杜绝因抓进度而忽视安全的现象发生，布置施工生产要同时布置安全工作；施工中严格按规程操作，实行标准化作业，杜绝人身伤亡重大、大事故；认真编制好各项工程的施工组织设计，在编制单项工程施工组织设计时，参照《安全技术规则》，根据现场情况制定具体的安全措施。

做好安全教育工作，加强职工的安全生产意识。

导向墙施工时支架应坚固、稳定，能保证施工期间在各种荷载和气候条件下不变形、不倾斜、不摇晃。

大管棚施工时：

钻机安装应平稳牢固，确认设备安装符合要求后方能试钻。

作业前应认真检查以下项目：

各油管是否漏油或破裂，油封是否完好；

动力转动部分是否有安全防护装置；

各紧固件是否松动，螺丝是否松动。

设备运行过程中，不准进行擦洗和修理，禁止靠近设备旋转和运动部位。

施工过程中，发现钻进（或顶进）出现异常，应立即停止施工，查明原因，排除后方可继续施工。

在钢管接续过程中，使用管钳时，要平稳用力，人要躲开管钳回落范围，手不能握在管钳根部，防止用力过猛，管钳滑脱而使人摔倒。

夜间施工时，现场应有良好的照明设施。

所有电器设备绝缘应良好，电气设备必须安漏电装置，并有接地装置，非指定人员不得动用电气设备，所有电气设备要专人负责保养。

由于作业平台处于高处，施工前应做好临边防护，确保作业人员施工安全。

4.1施工现场的安全措施

现场的布置符合防火、防爆、防洪、防雷电等安全规定及文明施工的要求，施工现场的生产、生活、办公用房、仓库、材料堆放场、停车场、修理场等按批准的总平面布置图进行布置。

现场道路平整、坚实、保持畅通，危险地点悬挂按照GB2893-82《安全色》和GB2893-82《安全标志》规定的标牌，夜间行人经过的坑、洞设红灯示警，施工现场设置大幅安全宣传标语。

现场的生产、生活区设足够的消防水源和消防设施网点，消防器材有专人管理，不乱拿乱放。

所有施工人员熟悉并掌握消防设备的性能和使用方法。

各类房屋、库棚、料场等消防安全距离符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；严禁在木工加工场、料库等吸烟；现场的易燃杂物，随时清理，严禁在有火种的场所或其近旁堆放。

施工现场临时用电，严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的规定执行。

临时用电工程的安装、维修和拆除，均由经过培训并取得上岗证的电工完成，非专业电工不准进行电工作业。

电缆线路采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度及线距符合安全规定，并架在专用电杆上。

变压器设接地保护装置，其接地电阻不得大于4Ω，变压器设护栏，设门加锁，专人负责，近旁悬挂“高压危险、请勿靠近”警示牌。

4.2施工机械设备的安全控制措施

各种机械设备操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证，不准操作与证不相符的机械，不准将机械设备交给无本机操作证的人员操作，对机械操作人员建立档案，专人管理；

操作人员必须按照机机械的说明规定，严格执行工作前的检查制度和工作中注意观察及工作后的检查保养制度；

驾驶室或操作室保持整洁，严禁存放易燃、易爆物品。

严禁酒后操作机械，严禁机械带病运转或超负荷运转；

机械设备在施工现场停放时，选择安全的停放地点，夜间有专人看管；

用手柄起动的机械注意手柄倒转伤人。

向机械加油时要严禁烟火；

严禁对运转中的机械设备进行维修、保养、调整等作业。

指挥施工机械作业人员，站在可让人瞭望的安全地点，并明确规定指挥联络信号；

定期组织机电设备、车辆安全大检查，对检查中查出的安全问题，按照“三不放过”的原则进行调查处理，制定防范措施，防止机械事故的发生。

4.3防火安全技术措施

重点部位如仓库、炸药库、木工房、配电房配置相应消防器材，一般部位如宿舍、食堂等处设常规消防器材；

施工现场用电严格执行有关规定，加强电源管理，防止发生电气火灾；

焊、割作业点与氧气瓶、乙炔气瓶等危险物品的距离不得少于10m，与易燃易爆物品的距离不得少于30m，焊接人员必须持证上岗。

5.质量保证措施

加强思想教育，提高全员质量意识，坚决贯彻执行以下的工程质量控制原则：

贯彻执行“每道工序必检”原则；

贯彻执行“谁施工，谁负责工程质量”的原则；

贯彻执行“项目经理是工程质量第一责任人”、“施工操作人员是直接责任人”的原则。

质量保证措施

工程开工前，认真做好技术交底，做到人人明白技术要求，个个分担技术责任；

上岗人员必须经过技术培训，特殊工种必须持证上岗；

施工人员严格执行当地的有关规定；

严格按照管棚打设施工的总体要求和设计技术交底的具体要求进行每一工序的施工；

主要工序均由本工序的负责人进行自检，合格后上报工程技术负责人，会同监理检验合格后方可进行下一工序施工；

生产主管、技术人员、机手在施工中应熟悉地层变化，分析偏斜规律，根据情况变化适时调整技术参数和开孔角度；

各班记录人员准确丈量钻具，准确记录钻杆长度、根数。

各种数据记录要及时。

禁止追记或补记，及时校正孔深，交接班要交接清楚；

施工前向甲方详细了解地下障碍物分布情况，最大埋深，根据调查结果做出相应防范措施；遇管线位置时应采取慢转快进法往前钻进，并随时监控制钻进角度变化；

严把材料质量关，对所有使用的各种材料和零部件，均须由专人一一检测，不合格者必须剔除，严禁勉强使用或漏检；

钢管运到现场，须由专人清理管内铁屑、杂物、避免漏清。

钻工在加尺前须进行复查，确保管内干净。

6.环境、水土保护措施

按ISO14000建立环境保持管理体系，制订管理程序，明确各职能部门的职责，制定完善的保证措施。

领导挂帅，全员参加，坚持预防为主，加强宣传，全面规划，合理布局，防止环境污染，水土流失事故发生。

把施工环保、水土保持作为文明施工的一项重要工作来抓，抓措施、抓设施、抓落实。

施工环保、水土保持体系见下页“施工环保、水土保持体系框图”。

开工前组织对全体员工进行生态资源环境保护知识学习，增强环保意识，保证工程环保质量，采取有效措施，使施工过程对生态环境的损害程度降到最低。

强化环保宣传和思想教育工作，使环保意识全面深入人心，真正认识到环保的重要作用。

施工期间，不影响当地道路和交通设施的使用，不干扰群众的通行方便，不影响群众的生活和工作。

施工中采取有效措施，保护环境，爆破时采用控制爆破，不影响其它设施正常安全使用。

施工通道经常洒水处理，弃土场洒水湿润，施工中产生的污水处理后，按指定的地方排放。

洞口边、仰坡尽量减少开挖，必须开挖时应对边、仰坡进行防护，做到保护植被、绿化环境、水土保持。

施工当中要有针对性的制定对河流、渠道水体的保护措施，安排专人负责落实，以免施工污染水源。

制定环境保护措施，保护施工现场和临近农田、水井、农业灌溉设施不受破坏，争取把因施工对附近村民的干扰降到最低。

对由于施工管理不善对附近村民生产、生活造成不便的要积极改正，并尽可能的补救。

施工环保、水土保持体系框图

贯彻执行环保法规文件

接受管理

执行环保法规

工程完工后，拆除一切临时用地范围内的临时设施和临时生活设施，搞好租用地复耕，恢复原貌。

退场时的场地清理，达到地方政府、群众及相关部门的要求。

合理布置施工场地，生产、生活设施尽量布置在征地线以内，少占或不占耕地，尽量不破坏原有植被，在其周围植草或植树绿化，创建美好环境。

做好生产、生活区的卫生工作，保持工地清洁，定时打扫，垃圾定点存放，定期运到环保部门指定的位置。

定点投药，防止蚊蝇鼠虫滋生，传播疾病。

为了保护环境和洞外水源不受污染，设污水处理系统，采用隔油沉淀池、气浮设备和二级生化处理设施对施工废水进行处理。

设专人管理，对沉淀池打捞浮油，以及对施工污水进行处理，直到符合国家规定标准再排放。

施工中要对地下水、泉点、水井进行定点观测，以免施工造成水位下降；生活、生产区设污水处理系统，生活、生产污水经严格净化处理并经检验，符合国家环保标准后，再排出。

控制施工注浆使用的水泥浆体泄漏，并对进入排水系统中的注浆废液做净化达标处理，避免浆液污染临近居民的生活、生产用水。

靠近生活水源的施工场地用沟壕或堤坝与之隔开，避免水源污染。

施工期间生产场地和生活区修建必要的临时排水渠道，经废水池处理后，与永久性排水设施相接，不至引起淤积冲刷。

施工区域、砂石料场在施工期间和完工后，妥善处理。

隧道洞口仰坡、路堤刷坡及路堑边坡做好防雨水冲刷的工作，制定相应的措施。

6.1大气污染及粉尘污染防治

对施工现场和运输便道等易产生粉尘的地段定时进行洒水降尘，勤洗施工机械车辆，使产生的粉尘危害减至最小程度。

给隧道施工人员发放防尘、防毒口罩等，并定期进行体检。

对易松散和易飞扬的各种建筑材料用彩条布、蓬布等严密覆盖，并放于居住区的下风处。

加强施工机械设备的维护保养，减少排放废气对大气的污染。

6.2噪声污染防治

合理安排工作人员轮流操作机械。

穿插安排低噪音工作，减少接触高噪音工作时间，采用新工艺、降噪措施，同时注重机械保养，降低噪音。

合理安排施工作业时间，在人口聚集区尽量减少夜间车辆出入频率，在夜间不安排爆破及噪音大的机械施工设备。

货场料库、生产房屋和震动设备等位置远离居住地。

机械运输车辆途径居住地时减速慢行，不鸣喇叭。

控制机械动力布置的密度，拉开一定空间，减少噪音叠加。

6.3固体废弃物处理

隧道弃碴和垃圾等运到指定地点弃置，不乱弃乱倒。

在弃碴场顶外缘设环形截水沟，喷播植草。

对有害物质（如染料、油料、废旧材料和生产垃圾等）经处理后运至当地环保部门所指定的地点进行掩埋，防止泄露、腐蚀造成对生态资源的破坏。

7.大管棚施工两种方式的经济比较

项目

材料

费用

施工进度

送管

普通A108大管棚，每段4-6m

管棚122元/1.5m（节）

每日进尺约90m

跟管

普通A108大管棚，R780，DZ40，每段1.5m，丝扣连接

普通热轧无缝管棚122元/1.5m（节）

R780材质253元//1.5m（节）

DZ40材质228元//1.5m（节）

每日进尺约120m

结论：

送管30m的费用2440元，跟管30m的费用4049元，但跟管进度较快且能保证管棚安装达到设计长度。