隧道大管棚施工作业指导书

1 目的

明确隧道施工中在洞口或其它不良地质段，尤其是遇到富水断层破碎带时，采用超前长大管棚支护施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道喷射混凝土施工作业。

2 编制依据

⑴《铁路大断面隧道三台阶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《宝兰客专铁路工程设计图》

⑷《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》TB10108-2002 3．作业准备 3.1内业技术准备

作业指导书编制后，应在开工前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。制定安全环保措施、应急预案等。对施工人员进行技术交底，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。

3.2外业技术准备

管棚钢管、钢架、导向管、注浆材料等施工材料的采购，钻孔、注浆等设备的选用与采购。材料的实验，配合比的设计，施工队伍的选择。施工现场的平整，水、风、电的设置。其他辅助措施的准备。施工测量与放样。

4．技术要求

4.1管棚法，就是在预计开挖断面外周，以一定间距，一定的外插角度，

用钻孔方法先行设置钢管，利用超前导管注浆，先行加固松散围岩体，边开挖，边利用格栅拱、喷锚等共同支护，对隧道开挖起到有效的支护方法。管棚法开挖时在超前钢管形成连续的棚架之下进行的，对防止初期松弛，地压扩大，土体坍落等有着明显的效果。因此，管棚法是在地质条件不好情况下能安全开挖，防止地层下沉、防护地中及地上结构物的有效的辅助方法。管棚的布设，管间距及施工区间主要决定于地表及地质条件、施工精度等，此外，插入钢管通过注浆，使钢管及围岩密贴并强化钢管功能，形成注浆管棚。

4.2检查开挖的断面中线及高程，开挖轮廓线应符合设计要求。 4.3在钢架上沿线纵向钻设管棚孔，其外插角以不侵入隧道开挖轮廓线越小越好，孔深不宜小于10m，一般为10~40m。孔径比管棚钢管直径大20mm，钻孔环向中心距视管棚用途确定，一般为不大于10cm。钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。

4.4为保证开挖后管棚钢管仍有足够的超前长度，纵向两组管棚搭接长度应大于3.0m；

4.5 管棚外插角一般为1°~3°。

4.6管棚钢管宜为热轧无缝钢管，并分段安装，管棚每节长为4-6m。两段之间用丝扣连接，丝扣长度不应小于15cm，接头应在隧道横断面上错开。

4.7满足设计文件及隧道规范的其他要求。 5．施工程序与工艺流程 5.1施工程序

施工准备（场地平整、施工平台搭设）→测量放样→钻机就位（校正角度）→上钻具和套管→钻进→退钻杆和钻具→管棚加工及安装→封闭管尾→注浆施工。

5.2工艺流程

施工工艺流程见图1

搭设工作平台、钻机就位 测量放样 施工准备 导向管定位、套拱施工

注浆效果分合格 不合格 调整注浆参数 压水试验 注浆作业 确定浆液配比设浆液制备 喷混凝土封堵工作面 初选浆液配合比 管棚加工 钻孔验收 合格 顶入管棚、安装止浆塞 原材料进场检验 不合格 钻孔 补孔 清孔 连接注浆管路、调试 初配浆液试验注 封孔、连接钢架结构 结束 6．施工要求

6.1施工准备

管棚施工前应对管棚施工方法、施工技术进行详细的了解。 6.2施工工艺

6.2.1施作导向拱架（套拱）

⑴根据隧道纵断面设计线、隧道洞轴线及明暗洞开挖轮廓线，放出隧道开挖轮廓线。

洞内每循环管棚施工前，应开挖管棚工作室，工作室大小根据钻机要求确定。管棚施工前，在长管棚设计位置安放至少2榀用工字钢组拼的管棚导向拱架，钢拱架之间的间距为50cm,导向拱架内设置孔口管作为长管棚的导向管，要求在钻机作业工程中导向管不变形、不移位。

洞口管棚一般采用套拱定位，套拱部位开挖应视现场地质条件及配套设备确定，要做到套拱底脚坚实、孔口管位置准确。

⑵孔口管作为管棚的导向管，用全站仪或经纬仪、水平仪将长1m的导向管以1~2°的外插角精确定位，并用Φ22连接钢筋与工字钢牢固焊接。

6.2.2 搭钻孔平台安装钻机

⑴钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

施工准备测量定位导向管定位、套拱施工钻机就位跟管钻进作业注水清洗内杆退内杆棚管制作下棚管退套管安装止浆塞喷混凝土封闭工作面安装、调试注浆管路压水试验注浆作业注浆效果分析 符合设计要求管尾与钢架焊接结束不符合原材料进厂检验初选浆液配合比初配浆液试验注浆确定浆液配合比浆液制备调整注浆参数

管棚跟管钻进工艺流程图

钢花管结构图

⑵平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。

⑶钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

6.2.3 钻孔

⑴钻孔前精确测定孔德平面位置、外插角，并对每个孔进行编号。 ⑵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。

⑶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。

⑷钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，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。

⑸钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。 ⑹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预报参考资料，从而指导洞身开挖。

6.2.4 清孔验孔

⑴用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。

⑵用高压风从孔底向孔口清理钻渣。 ⑶用经纬仪、测斜仪等检测孔深、外插角。 6.2.5 安装管棚钢管

⑴钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔(靠孔口2.5m处的棚管不钻孔)，孔间距15cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。

⑵棚管顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。

⑶接长钢管应满足受力要求，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%，相邻钢管接头至少错开1m。

⑷管棚安装后，管口用麻丝和锚固剂封堵钢管与孔壁间空隙，连接压浆管及三通接头。

6.2.6 注浆

⑴管棚注浆前，应向开挖工作面、拱圈及孔口管周围岩面喷射10cm厚的C25混凝土，以防钢管注浆时岩面缝隙

⑵安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。

⑶采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，初压0.5~1.0MPa，终压2MPa。 ⑷注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。

注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。

⑸在注浆时，当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，并及时清洗注浆管路。

⑹在注浆时，当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施，当出现窜浆时，要及时堵塞窜浆孔。

6.3施工控制要点

⑴钻孔前，精确测定孔的平面位置、外插角，并对每个孔进行编号。 ⑵钻孔外插角1°~3°以为宜，工点应根据实际情况作调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1°~1.5°。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。

⑶严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。

⑷经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。

⑸掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。 5.4施工突发事故及处理预案 ⑴钻进中塌孔及缩孔的处理

若发生塌孔及缩孔成孔空难，无法一次成孔。可以采用前进式预注浆成孔，初钻出一段后，通过钻杆进行孔内注浆，代注浆液达到一定强度后，继续钻进，以此循环施作，直到达到设计孔深。

⑵掉块卡钻的处理

在钻进过程中若发生掉块卡钻事故，可以采用在异径接头处镶焊硬质合金，施工以少量循环水，再将以拉拔回归解决此问题。

7．劳动力组织

管棚施工工序多，工种杂、技术性强，要求技术工人具有各方面独立操作能力，有能处理管棚施工中一般的故障，管棚施工的质量很大程度上取决于钻孔和注浆的质量。

施工作业班组人员配备表

施工负责人 技术人员 工班长 测量、质检、试验人员 专兼职安全员 钻机操作工 管棚加工 钢管顶进 注浆 1 1 1 3~5 1 8 2 8 6 8．材料要求

水泥：采用P.O42.5普通硅酸盐水泥

钢花管规格：采用φ108mm壁厚6mm的热轧无缝钢管，出浆孔直径为15mm，梅花型布置，间距15cm×15cm。

原材料应符合设计及技术规范要求。 9．设备机具配置

主要施工机械配置表

管棚钻机 电动空压机 注浆机 高速制浆机 储浆桶 混凝土拌合站 型材切割机 型钢弯制机 型电焊机 砼搅拌运输车 装载机 10．质量控制及检验 10.1质量控制

10.1.1钢管的型号、质量和规格等应符合设计和规范要求。 10.1.2超前管棚与钢架支撑配合使用时，应与钢架焊接牢固。 10.1.3钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。

10.1.4钢管内注浆强度不小于设计和规范要求，管内灌浆密实饱满。 10.2质量检验

10.2.1参考质量验收规范

《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）

《客运专线铁路隧道工程质量验收暂行标准》（铁建设［2005］160号）

1~2台 1台 1台 1台 1个 1座 1台 1台 2台 1辆 1辆 10.2.2分项验收标准 ⑴主控项目

 管棚所用钢管进场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。

检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，每60t为一批，不足60t按一批计。施工单位每批抽检一次；监理单位按施工单位抽检次数的20%进行见证取样检测或按施工单位抽检次数的10%进行平行检验，至少一次。

检验方法：施工单位检查每批质量证明文件并进行相关性能试验；监理单位检查全部质量证明文件和试验报告，并进行见证取样检测或平行试验。

 管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。 检验数量：施工单位、监理单位全部检查。 检验方法：观察，钢尺检查。  管棚搭接长度应符合设计要求。 检查数量：施工单位、监理单位全部检查。 检验方法：尺量。

 注浆浆液的配合比应符合设计要求。 检验数量：施工单位、监理单位全部检查。

检验方法：施工单位进行配合比选定试验；监理单位检查配合比选定单，并进行见证试验。

 注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。 检验数量：施工单位全部检查；监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。

检验方法：施工单位查施工记录的注浆量和注浆压力，观察；监理单位见证检查。

⑵一般项目

 管棚钻孔的允许偏差应符合下表的规定：

管棚钻孔允许偏差

序号 项目 1 方向角 2 孔口距 3 孔 深 检验数量：施工单位全部检查 检验方法：仪器测量、尺量 11．安全及环保要求 11.1安全要求

11.1.1建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化；

11.1.2为保证施工安全，现场要求专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，坚持班前进行安全教育制度；

11.1.3施工区域应设置警示标志，严禁非工作人员出入； 11.1.4施工中应对机械设备进行定期坚持、养护、维修； 11.1.5坚持安全教育，加强全员安全意识教育；

11.1.6严格按设计及施工规范要求进行施工，认真执行相关的施工安全规程；

11.1.7加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理，科学组织施工；

11.1.8拆卸钻杆时，要统一指挥、明确联络信号，板钳卡钻方向应正确，防止管钳及扳手打伤人；

允许偏差 1o ±50mm ±50mm 11.1.9钢管内注浆时，操作人员应戴口罩、眼镜和胶手套； 11.1.10氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置；

11.1.11施工现场使用的手持照明灯使用36V法人安全电压； 11.1.12室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安全漏电保护装置； 11.1.13施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关要求执行。

11.1.14严格按专业指导书进行施工，提前做好安全技术交底； 11.2环保要求

11.2.1成立施工环境卫生保证管理机构，在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和制度；

11.2.2隧道内保持良好的通风排气效果，禁止使用排气量超标的工程车辆。

11.2.3设立专用排浆沟、集浆坑，对废浆、污水进行集中沉淀处理后，再进行排放至指定位置，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。

11.2.4将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡、围护，做到各种标牌清楚、齐全，标识醒目，施工场地整洁文明。

11.2.5采用先进的环保施工机械。采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音。