管棚施工工藝工法

隧道管棚施工工藝工法1合用范圍超前大管棚施工機理：洞口暗挖段考慮到埋深淺、易塌方，設計重要采用超前大管棚進行防護。一般采用的進洞措施是：首先開挖明洞段拱部部分，并根據設計進行邊、仰坡支護處理，再施做C20砼套拱，然后施作超前長管棚，最終在管棚支護下可以安全進洞。本工藝工法合用于成渝客運專線CYSG-4標隧道工程。2作業(yè)準備施作管棚套拱先安裝套拱內拱架和導向鋼管，立模、澆筑套拱混凝土后再鉆孔、頂管、注漿、封口，即完畢管棚施工。3技術規(guī)定洞口土方開挖須避開雨季施工。開挖前先施工截水溝、天溝等排水系統(tǒng)，后進行洞口開挖。明挖段開挖應自上而下逐層進行，隨開挖隨噴混凝土進行邊、仰坡防護。至暗挖段拱頂開挖輪廓線高度時，垂直下挖至設定的上半斷面底部，臨時噴設混凝土封閉暗洞掌子面。沿開挖輪廓線環(huán)向掏槽，安裝2榀型鋼鋼架（型鋼尺寸按設計文獻），澆筑混凝土，為暗洞開挖作準備。隧道管棚的工藝流程4.1大管棚施工施工工藝流程見圖1。臺車就位臺車固定測量布孔臺車就位臺車固定測量布孔臺車大臂嬌正鉆孔及接長鉆桿鉆桿接長準備鉆桿分節(jié)退出卸下清孔5、大管棚施工規(guī)定（1）為保證成孔質量，防止鄰孔鉆進時前面的成孔坍塌，鉆孔間隔進行。先鉆奇數孔，后鉆偶數孔，成孔直徑為φ140mm，以便順利安裝φ108×6mm鋼花管。即采用大引導孔施工，最大程度上克服在頂管施工作業(yè)中送管難的狀況發(fā)生。（2）施作長管棚時（φ108×6mm），打孔角度洞口段為1°～3°，環(huán)向間距40cm，每根長40m（每節(jié)長9m，采用長89cm套管連接），施作時每段應交錯搭接3m，鋼管上按間距15cm梅花形鉆10mm的小孔。第一節(jié)鋼管頂端做成錐型，以便頂進。φ108×6mm鋼管采用4.0m和6.0m兩種規(guī)格，奇數孔首根4.0m，偶數孔首根6.0m，其他的均為6.0m，以防止鋼管接頭在同一斷面上。鋼管采用套管聯(lián)接。（3）為了保證鉆桿接頭有足夠的強度、剛度和韌性，鉆桿連接套應與鉆桿材質一致，兩端加工內螺紋（配合鉆桿首位端外螺扣），連接套的壁厚≥10mm。為防止鉆桿在推力和振動力的雙重作用下，上下顫動，導致鉆孔不直，鉆孔時，應把扶直器套在鉆桿上，隨鉆桿向前鉆進向前平移。（4）鉆機立軸方向必須精確控制，在澆注好的套拱上標出孔位和孔號，孔號分為奇數孔和偶數孔，奇數孔采用無縫鋼管，偶數孔采用梅花鋼管。奇數孔成孔后及時安裝鋼花管或無孔鋼管，壓注水泥漿。偶數孔成孔后也必須立即安裝鋼管，防止塌孔，同步偶數孔的施工首先可以檢查奇數孔注漿質量，另首先也可以進行補充注漿，提高注漿加固圍巖的效果。（5）施鉆時，臺車大臂必須頂緊在掌子面上，以防止過大顫動影響施鉆精度。（6）鉆機開孔時的鉆速宜采用低速，鉆進20cm后轉入正常鉆速。（7）第一節(jié)鉆桿鉆入巖層，尾部剩余20～30cm時停止鉆進，人工用兩把管鉗卡緊鉆桿，鉆機低速反轉，脫開鉆桿。鉆機沿導軌復位，再裝入第二根鉆桿。（8）引導孔的孔徑較管棚鋼管外徑大15～20mm，孔深較管長長0.5米以上。5.1長管棚頂管施工5.1.1長管棚頂管施工（1）頂管工藝:根據迅速施工的規(guī)定，決定采用大引導孔和棚管鉆進相結合的工藝，及先鉆不小于鋼管外徑的引導孔，然后運用鉆機的沖擊和推力（頂進管棚時鑿巖機不使用回轉壓力，不產生扭矩）將安有工作管頭棚管沿引導孔頂進，逐節(jié)接長管棚，直至孔底。（2）管件制作：管棚采用Φ108的無縫鋼管，鋼管采用3m、6m管節(jié)逐段接長，連接接頭采用厚壁箍，上滿絲扣，絲扣長度為15cm；為保證受力均勻性，鋼管接頭應縱向錯開，偶數第一節(jié)用3m，奇數第一節(jié)用6m，后來各節(jié)均用6m。管棚入土長度為24m。管棚接長時先將前一根鋼管頂入鉆好的引導孔后再行連接。第一根鋼管前段要焊上合金鋼片式空心鉆頭，以防止端部頂彎或劈裂。（3）清孔檢查鉆孔合格后，安裝鋼管，應每鉆完1孔便頂進1鋼管，鉆進中應常常采用測量儀量測鋼管鉆進的偏斜度，發(fā)現偏斜超過設計規(guī)定及時糾正。接長管件應滿足管棚受力的規(guī)定，相鄰管的接頭應前后錯開，防止接頭在同一種斷面受力。（4）頂管作業(yè)：將鋼管安放在臺車大臂上后，鑿巖機對準已鉆好的引導孔，低速推進鋼管，其沖擊力控制在18～20MPa，推進壓力控制在4.0～6.0MPa。（5）接管：當第一根鋼管推進孔內，孔外剩余30～40cm時，開動鑿巖機反轉，使頂進聯(lián)接套與鋼管脫離，鑿巖機退回原位，大臂落下，人工裝上第二節(jié)鋼管，大臂重新對正，鑿巖機緩、慢、低速前進對準第一節(jié)鋼管端部（嚴格控制角度），人工持鏈鉗進行鋼管聯(lián)接，使兩節(jié)鋼管在聯(lián)接套處聯(lián)成一體。鑿巖機再以沖擊壓力和推進壓力低速頂進鋼管。根據管棚設計長度，按同樣措施繼續(xù)接鋼管。（6）封閉鋼管尾部先用麻布條封堵管棚鉆孔空隙，后用環(huán)形楔環(huán)頂緊，最終用電焊將楔形環(huán)焊接在管棚上。（7）管棚管補強：為了加強管棚的剛度和強度，按設計將管棚鋼管所有打好后，先用鉆頭掏盡鋼管內殘渣，進行棚管補強。5.1.2配制漿液（1）水泥漿的攪拌應在高速攪拌機內進行，嚴格按照施工配合比進行投料，在鋼管中注水泥水玻璃漿液，其配比為水泥:水玻璃=1:1，水泥漿水灰比1:1，水玻璃模數m=2.4，濃度Be=35，注漿時初壓0.5～1MPa，終壓2.0Mpa，注漿結束后用1:1水泥砂漿充填無縫鋼管，以增強鋼管強度和剛度。（2）攪拌水泥漿的投料次序：在放水的同步，將緩凝劑、外摻劑在水中按一定比例加入，攪拌溶解，再將需要的水泥倒入，攪拌2～3min。（3）外摻劑的重量為水泥重量的5%-10%，緩凝劑的摻量占水泥重量的2%～3%。（4）制備水泥漿或稀釋水玻璃時，嚴禁水泥塊或紙片進入漿液，放漿進入儲漿桶時要用濾網過濾，以防止堵塞注漿泵。（5）做好配置漿液的施工記錄，并且在注漿過程中要做好注漿記錄，為分析注漿效果提供根據。（6）配置好的漿液寄存在由低速攪拌器的儲漿罐內，防止?jié){液由于寄存時間稍長產生沉淀、離析等現象。5.1.3注漿（1）安裝好有孔鋼花管、放入鋼筋籠后即對孔內注漿，漿液由ZJ-400高速制漿機拌制。（2）注漿材料：注漿材料為M20水泥漿。（3）采用注漿機將砂漿注入管棚鋼花管內，初壓0.5~1.0MPa，終壓2MPPa，持壓15Min后停止注漿。注漿應滿足設計規(guī)定，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限，未到達設計規(guī)定，應調整漿液濃度繼續(xù)注漿，保證鉆孔周圍巖體與鋼管周圍空隙充填飽滿。管棚注漿次序原則上遵照著“先兩側后中間”、“跳孔注漿”、“由稀到濃”的原則。注漿施工由兩端管棚鋼管開始注漿，跳孔進行注漿施工，向隧道拱頂鋼管方向推進，開始時注漿的漿液濃度要低某些，逐漸加濃至設計濃度。這樣做法有助于注漿的漿液向拱頂方向擴散，并且增進漿液的致密程度，利于防滲的規(guī)定?？滋枮榕紨档墓芘锿戤吅螅瑢@部分管棚進行注漿。長管棚注漿按固結管棚周圍有限范圍內的土石設計，漿液擴散半徑不不不小于0.5m，注漿采用分段注漿（3）注漿控制要點①為了保證管棚注漿施工作業(yè)順利進行和保證管棚施工質量和安全，注漿前應做好止水止?jié){墻的施工：為防止注漿微弱地段地下水涌出作業(yè)面及注漿時跑漿，注漿地段的起始處掌子面應噴射20CM厚混凝土（加單層鋼筋網）。此后，每個注漿段終止處留出3米厚圍巖作為止?jié){巖盤。②注漿孔位要精確，定位偏差應不不小于5cm，孔底偏差不不小于孔深的1%～2%。頂管施工作業(yè)過程中會使管內混入某些碎石和碎屑，在注漿施工前一定要用高壓風水進行吹洗，假如管內仍有較大的碎石，應采用不不小于鋼管內徑的鉆頭，運用鑿眼臺車鉆進將其鉆碎，吹洗潔凈。③拌漿時嚴禁紙屑等雜物混入漿液，拌好的漿液要過濾，未通過濾的漿液嚴禁進入泵體，以防堵塞。注漿過程中，要時刻注意泵口及孔口的壓力變化狀況，發(fā)現問題及時處理。雙液注漿時，要常常測定混合氣候的漿液的凝結時間，防止由于泵及管路故障，導致漿液比例變化而發(fā)生事故。注漿過程中，如發(fā)現孔口及工作面漏漿，要采用封堵，縮短凝膠時間及采用間歇注漿方式。做好鉆孔、注漿記錄，為分析注漿效果提供根據。注漿結束后，要徹底的清洗泵體和管路，以保證下次注漿安全順利進行。④注漿施工過程中如發(fā)現掌子面漏漿，應及時用麻布進行封堵。⑤.注漿結束：進漿量不不小于20～25L/min；注漿壓力逐漸升高，到達設計終壓后穩(wěn)定10min以上；注漿結束后采用1：1水泥砂漿填充無縫鋼管。完畢長管棚注漿施工后，在管棚支護的保護下，按設計的施工環(huán)節(jié)進行開挖。5.1.4嚴格注漿施工作業(yè)現場控制，保證注漿質量注漿施工作業(yè)中，漿液注入的壓力是一種最為關鍵的現場施工過程控制原因。根據流量計顯示的孔口壓力變化可以判斷注漿施工的基本發(fā)展狀況，并及時采用對應措施。（1）壓力逐漸上升，但達不到設計規(guī)定的壓力。原因分析是：漿液濃度低、凝膠時間較長、漿液在碎石中形成劈裂脈或者是部分漿液溢出。此時應適度加大漿液濃度、小時間間隔注漿。（2）注漿開始后壓力不上升，甚至離開初始壓力呈下降的趨勢。原因分析是：表明漿液已經外溢。此時應當采用大濃度漿液和較低注入速度，假如狀況無變化，則應先停止注漿。（3）注漿壓力上升后忽然下降，表明漿液從注漿管周圍溢走，或者是注入速度過大，擾動碎石巖層，或碰到空隙微弱部位。此時應適度減少注入速度。（4）壓力反復升降，但總趨勢呈上升態(tài)勢。原因分析：由于注漿漿液的凝膠時間較短。此時應當是度調長漿液凝膠時間。（5）壓力上升很快，而注入速度上不去。原因分析：表明注漿巖層較為密實或者漿液的凝膠時間太短。（6）壓力有規(guī)律上升，雖然到達容許壓力時，注漿速度也比較正常，這表明注漿施工作業(yè)是成功的。（7）壓力上升后又下降，然而后來壓力又再度上升，并到達設計的規(guī)定值。這可以認為該種狀況的空隙部位已被漿液填滿，此種狀況也是成功的。5.1.5管棚注漿施工的結束原則（1）單孔注漿結束條件。注漿過程中只要滿足如下兩個條件之一，即可認為單孔注漿到達設計的規(guī)定并可結束注漿施工。單孔注漿結束條件：a、注漿壓力到達注漿設計所規(guī)定的終壓5.0MPa。b、單孔注漿量到達設計注漿量的80%以上。注漿量的計算公式如下：Q=A×β=л×R×L×β式中：Q---總注漿量（M3）；A---注漿范圍巖層體積（M3）；β---填充率，根據圖紙及巖石地層的狀況而定。R---注漿半徑（M）；L---注漿長度（M）。（2）全地段結束條件：所有注漿孔均以符合單孔注漿結束條件，無漏注漿的狀況。勞動力組織管棚施工由隧道專業(yè)架子隊進行施工，嚴格執(zhí)行原則化建設的1152管理模式，由隊長和技術負責人主管重要負責，下設技術員、質檢員、安全員、材料員、試驗員各負其責，組織生產。表1人員配置表工種鋼筋工砼工電工電焊工風鉆工木工普工試驗工測量工機械司機汽車司機修理工人數462262412621合計38材料規(guī)定本線在首件承認的東勝隧道進出口明暗交界處設計超前Φ108大管棚，進口長30m，共46根；出口長25m，共46根。設計參數：（1）導管規(guī)格：外徑108mm，壁厚6mm；（2）管距：環(huán)向間距40cm；（3）外插角：1~30為宜，可根據實際狀況作調整；（4）注漿材料：M20水泥漿；（5）設置范圍：拱部1200范圍內；設備機具及配置鉆孔及注漿設備表序號設備名稱規(guī)格型號備注1潛孔鉆機YQZ-108鉆機2擠壓式注漿泵3輸漿膠管4閘閥5攪拌機6儲漿桶自制7配漿桶自制8孔口封閉器自制9、質量控制與檢查（1）管棚鉆孔容許偏差及鋼架安裝容許偏差見原則見表3、表4。此外，長管棚應注意兩次循環(huán)之間的搭接，大管棚長度不適宜不不小于2m，兩相鄰接頭不容許出目前同一斷面內。表2管棚鉆孔容許偏差序號項目允許偏差1方向角1ο2孔口距±50mm3孔深±50mm表3鋼架安裝容許偏差序號項目容許偏差1間距±100mm2橫向±50mm3高程±50mm4垂直度±2ο5保護層和表面覆蓋層厚度-5mm6鋼架周圍拼裝±3cm7平面翹曲不不小于2cm8鋼架節(jié)點焊接長度不小于4cm9鋼架的混凝土厚度不得不不小于4cm10鋼架的混凝土表面覆蓋層厚度不得不不小于3cm（2）頂進過程應隨時注意防止堵孔、坍孔。（3）注漿前，必要時對開挖面及5m范圍內的坑道噴射厚50～100mm的砼封閉作為止?jié){墻。（4）注漿過程應隨時注意注漿壓力的變化，壓力到達設計值且注漿量也與設計相符后，即可停止注漿。（5）注漿結束后，再鉆孔檢查注漿效果與否到達設計規(guī)定，如未到達應根據實際狀況調整注漿參數進行補孔注漿。（6）注漿后至開挖前時間的間隔，根據漿液種類控制在4～8h。在管棚相接處開挖時保留1.5～2.0m的止?jié){墻，以防止注漿時孔口跑漿。（7）整個過程中做好記錄，內容包括打孔的角度、間距、深度、鋼管的長度、注漿壓力、注漿數量、起止時間等，作為后續(xù)施工調整注漿參數根據。10、安全及環(huán)境保護規(guī)定10.1安全質量保證措施10.1.1安全保證措施10.1.1.1加強全員安全意識教育；10.1.1.1.2針對本隧道工程長管棚施工特點和規(guī)定，參照有關規(guī)范制定安全規(guī)章制度；10.1.1.3加強對圍巖進行動態(tài)監(jiān)控量測，實行信息化管理，科學地組織施工；10.1.1.4拆卸鉆桿時，要有統(tǒng)一指揮、明確聯(lián)絡信號，扳鉗卡鉆方向應對的，防止管鉗及扳手打傷人；10.1.1.5鋼管內注漿時，操作人員應戴口罩、眼鏡和膠手套；10.1.1.6要有良好的照明條件。10.1.2質量保證措施10.1.2.1優(yōu)良工程目的實現，項目部成立了創(chuàng)優(yōu)領導小組，由項目經理、總工程師、工程技術及質量檢測和物資設備等部門負責人構成，負責全項目的創(chuàng)優(yōu)領導工作。10.1.2.2建立創(chuàng)優(yōu)責任制，強化工作管理監(jiān)督、檢查和獎懲機制，層層貫徹，建立逐層考核評比制度，獎優(yōu)罰劣，優(yōu)質優(yōu)價，強化管理。10.1.2.3項目經理部成立質量管理領導小組，組員重要是質檢工程師、班組質檢員，定期召開質量分析會，對發(fā)現的問題及時研究，制定改善措施。10.1.2.4加強技術管理的基礎工作，施工中認真執(zhí)行“三檢”，嚴把“五關”，即施工前、施工中、竣工后檢查，和技術圖紙資料復核關、技術交底關、工程試驗關，原材料進場關和隱蔽工程檢查簽證關。10.1.2.5嚴格按照技術規(guī)范操作，嚴格按照監(jiān)理程序辦事。每道工序都要通過各施工班組自檢、項目經理部復檢，上報監(jiān)理工程師檢查承認后再進行下道工序，保證各工序質量優(yōu)良。10.1.2.6開展重點、難點工程技術攻關和群眾性QC小組活動，通過工序控制和工藝控制，推行原則化作業(yè)，提高質量意識，杜絕各類質量通病，消除微弱環(huán)節(jié)。10.1.2.7提高質量意識。只有提高全體施工人員的質量意識，才能保證工程的整體質量，定崗定責，獎懲分明。10.2環(huán)境保護及文明施工10.2.1環(huán)境保護措施10.2.1.1環(huán)境保護做到全面規(guī)劃，合理布局，綜合治理，化害為利。10.2.1.2隧道棄碴按設計碴場棄置，按設計規(guī)定用漿砌片石進行支擋防護。未設計支擋防護的坡面加土壤種植草皮、樹木進行綠化。棄碴場進行復耕或綠化。10.2.1.3水泥采用罐裝或袋裝運送。10.2.1.4施工用的廢水、生活污水，運用臨時排水系統(tǒng)及永久性排水設施排至污水坑內，經處理到達容許排放原則后再進行排放。廢棄物采用車輛運送的措施，整潔合理地堆放在圖紙或監(jiān)理工程師指定的地