×××项目×××工程
编号：QJZDS-06
隧道管棚施工作业指导书
单位： 编写： 审核： 批准：
×年×月×日发布 ×年×月×日实施
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×××工程隧道管棚施工作业指导书
1.适用范围
适用于Ⅴ级以上浅埋、软弱围岩隧道洞口超前支护及极破碎的地层、塌方体、岩堆等地段（本作业指导书以铁路客运专线隧道为例编制）。
2.作业准备
2.1内业准备
在施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，查阅相关施工案例，认真调查隧道围岩地质情况、了解施工条件、技术水平和设备装臵的施工参数。制定施工安全保证措施，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。
2.2外业准备
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。材料的试验，配合比的设计，施工队伍的选择。施工场地的平整，水、风、电的设臵。其他辅助措施的准备。施工测量与放样。
3.技术要求
3.1检查开挖的断面中线及高程，开挖轮廓线应符合设计要求； 3.2钢架安装垂直度允许误差为±2°，中线及高程允许误差为±5cm；
3.3在钢架上沿纵向钻设管棚孔，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10～45m。孔径比管棚钢管直径大20～30mm。钻孔环向中心间距视管棚用途确定，一般为30～50cm。钻孔顺序由高孔位向低孔位进行；
3.4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； 3.5管棚钢管宜为热轧无缝钢管，并分段安装，钢管外径宜为70～180mm，
每段长度宜为4～6m。两段之间用“V”型对焊或丝扣连接，丝扣长度不应小于15cm，接头应在隧道横断面上错开。
3.6当需增加管棚钢架支护的刚度时，可在钢管内注入水泥砂浆。水泥砂浆应用注浆泵灌注。封堵塞应有进料孔和出气孔，当出气孔流浆后，方可停止压注。
3.7满足设计文件及隧道规范的其他技术要求。
4.施工程序与工艺流程
4.1施工程序
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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。
4.2工艺流程
管棚施工工艺流程框图
施工准备测量放线安装套拱支架导向管布置孔周密封处理钻机定位导向控制钻孔插入钢管管棚注浆结 束管棚超前支护工序流程图丝扣连接钢管加工
5.施工要求
5.1施工准备
管棚施工前应先对管棚施工方法、施工技术进行详细的了解。
5.2施工工艺
5.2.1架设导向拱
⑴测量组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；施工队根据开挖轮廓线及测量技术交底，将上半断面轮廓线以外的土石方清除掉，要求清除面平整，圆顺；为了便天导向拱及钻机安装就位，垫设施工平台时可在洞口预留长6米的核心土，顶宽度为6米，核心土的高度控制在管棚顶以下1米处；在紧靠核心土四周挖一条小沟，将掌子面的水从中间排出。
⑵测量组检查开挖断面合格后，放出洞口钢拱架的具体位臵、里程、高度，并布臵好桩点、作好交底。
⑶施工队根据测量交底及现场桩点，安装洞口工字钢拱架，间距为符合设计要求，焊接
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牢固，用锁脚锚杆锁定锚固。用全站仪或经纬仪、水平仪将长为2米的φ127×4mm导向管按照1～２°的外插脚精确定位，并用Φ25连接钢筋与工字钢牢固焊接为一整体。
⑷导向管安装完毕后，经测量组复测，满足精度要求后，安装模板，按照规范要求浇筑套拱混凝土，并养生。
5.2.2搭设作业平台
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。
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臵。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。
5.2.3钻孔
⑴为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆连接套应与钻杆同材质，两端加工成内螺扣（钻杆首尾端外螺扣），联结套的最小壁厚≥10mm。为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下，上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时，应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。
⑵钻孔前，精确测定孔的平面位臵、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。
⑶根据孔口管的倾角和方向，利用钻杆的延伸和吊锤准确确定钻孔的方向，即可固定钻机。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制1°～3°.利用钻机的变角度油缸，参照导向管的倾角确定钻机的倾角，确保钻杆线与开孔角度一致，以达到钻进的导向作用。钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右，并控制在20 cm～30 cm。，
⑷钻机就位前，可先利用M20的沉头螺栓将钻机固定在基台木上，再按确定好的方位角将基台木固定在搭设的井型钻作业平台上，四周用横木支撑，必要时打设地锚。
⑸钻机开孔时钻速不易过高，钻深20㎝后转入正常钻速。第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20～30㎝时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻秆,钻机低速反转，托开钻杆,钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆,并在钻杆前端安装好联结套,方向对准后联结成一体。钻孔达到深度要求后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。
⑹ 换钻杆时，应注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心喷水孔是否顺畅等，不符合要求的应及时更换以确保正常作业。
⑺钻进过程中经常用测斜仪测定其位臵，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。
⑻引导孔直径应比管棚大15～20mm，孔深要大于管长0.5m以上。
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⑼钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。
⑽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。
5.2.4 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、倾角、外插角。 5.2.5管棚加工
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15～20cm，呈梅花型布臵。管头焊成圆锥形，便于入孔。
⑵采用Z525-2A型台式多用钻床对φ108×6mm的管棚进行加工，根据长管棚的长度，来确定下料长度，一般长度控制在3m或6m，丝扣长度为15cm，丝扣为2mm的螺旋方丝，钢管一端为内丝，另一端为外丝，丝扣加工端正，不得偏位；钢管上每隔15cm交错钻孔直径为8mm的注浆孔。先下奇数管孔，第一节用3米长的钢管，偶数孔时第一节采用6米长的钢管，以后每节均采用6米长钢管。每孔第一节端头加工成锥型，长为10cm，最后一节尾部焊φ10mm加强箍。末端可以不加工丝扣，在距孔口4.5米内不得加工注浆孔。
5.2.6安装
⑴管棚顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于管棚直径的引导孔，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。施工前应首先做好导墙，导墙长度应大于明暗分界线50cm，按设计位臵布孔、并标注，架设管棚钻机，配备电动油压钻机1台，钻孔及推进钢管，钻孔时钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm。各钻孔均应做好施工记录。
⑵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。
5.2.7注浆
⑴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。 ⑵注浆材料为M20水泥浆或水泥砂浆。一其中水泥浆水灰比控制在0.5：1.5～1.0：1.5之间，注浆初压力为0.5～1.0MPa，终压力为2.0～2.5MPa，注浆结束后用M30水泥砂浆填充，形成钢管混凝土；坍方及围岩破碎且富水地段，宜在钢管内应先放臵ø20钢筋，再向管
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内注水泥浆（水灰比为1：1）。
⑶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。
注浆从低向高进行。浆液由稀到浓,一般单管达到设计注浆量作为注浆结束的标准。当注浆压力达到设计终压10分钟后,进浆量仍达不到设计注浆量时,也可结束注浆。
5.3施工控制要点
⑴钻孔前，精确测定孔的平面位臵、倾角、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臵，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钻进中坍孔及缩孔的处理
若发生塌孔及缩孔成孔十分困难，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，待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
在钻进过程中若经常发生掉块卡钻事故，可以采用在异径接头处镶焊硬质合金，一旦卡钻，施工以少量循环水，再将以拉拔回归，较好地解决此问题。
⑶对漏浆及耗灰量过大的处理
若由于岩体破碎，浆液漏失严重，造成耗灰量过大。可以考虑加浓水灰比，降低压力，把流量限制在10升范围内，过一段时间在慢慢提升压力，直到达到设计标准。如上述方法达不倒效果，在浆液中加入速凝剂，间歇灌浆、灌注砂浆、停灌待凝方法处理。
6.材料要求
水泥：采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。 水玻璃：模数2.4，浓度35波美度。
钢花管规格：采用φ108mm壁厚6mm的热轧无缝钢花管,出浆孔直径为15mm，梅花型布臵，间距15cm×15cm。
原材料应符合设计及技术规范要求。
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7.劳动组织
7.1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，又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。
7.2施工人员安排
序号 1 2 3 人员 技术人员 工班长 测量人员 人数 1 1 2 5～10 5 2 1 1 1 4 8 29～34 职责 掌握技术标准、负责施工指导、监督施工质量、记录 组织和协调 测量放样、检查验收、并对整个施工过程进行摄像 凿孔施工、准备材料、安装导管 准备材料、制备浆液、搅动浆液、清洗设备 注浆泵的操作、维修保养及鼓掌排除 清理废浆 记录注浆压力、注浆量、流量、胶凝时间及其他的情况 负责施工安全 搬运材料、机具 电工、管棚加工、空压机司机等 （备注：以￠108为例组织） 4 钻孔、安装人员 5 6 7 8 9 10 11
浆液制备人员 注浆泵司机 清洗废浆工 注浆记录工 安全员 搬运工 其他 合计 8.设备机具配置
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 人员 管棚钻机 电动空压机 注浆机 高速制浆机 储浆桶 混凝土拌和站 型材切割机 型钢弯制机 电焊机 混凝土运输车 装载机 数量 2 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 参考型号 空压机（≥20 m3） 注浆压力≥（10～12.5）MPa，排浆量≥100L/min，并可连续注浆 ZJ-400 3≥2m JZ500 J3G-400A BX1-400 第 7 页 共 8页
9.质量控制及检验
9.1质量控制
9.1.1钢管的型号、质量和规格等应符合设计和规范要求。 9.1.2超前管棚与钢架支撑配合使用时，应与钢架焊接牢固。 9.1.3钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。
9.1.4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。
9.2质量检验
9.2.1参考质量验收规范
《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）
9.2.2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
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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 1 2 3 项目 方向角 孔口距 孔 深 允许偏差 1o ±50mm ±50mm 检验数量：施工单位全部检查 检验方法：仪器测量、尺量
10.安全及环保要求
10.1安全要求
10.1.1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。
10.1.2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。
10.1.3施工区域应设臵警示标志，严禁非工作人员出入。 10.1.4施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。 10.1.5坚持安全教育，加强全员安全意识教育。
10.1.6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 10.1.7加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理，科学地组织施工；
10.1.8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；
10.1.9钢管内注浆时，操作人员应戴口罩、眼镜和胶手套；
10.1.10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臵。
10.1.11施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。
10.1.12室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装臵。
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10.1.13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》的有关规范规定执行。
10.1.14严格按作业指导书进行施工，提前作好安全技术交底。
10.1.15注浆施工时由技术人员统一指挥，各就其位，并严格执行注浆管理程序。注浆结束后需对注浆设备进行认真清洗，设备退出现场后及时保养。全面保证注浆作业安全、工程环境安全和设备人员安全。
10.2环保要求
10.2.1成立施工环境卫生保证管理机构，在工程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、法规和规章。
10.2.2对各类施工机械、机具采取定人定点控制，对操作人员进行安全、环保教育。 10.2.3对特种作业人员采取持证上岗，并对作业人员配有相关的防护。对可能出现的粉尘采取喷雾降尘的方法。
10.2.4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。
10.2.6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臵，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。
10.2.7将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布臵、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。
10.2.8加强隧道的监控量测工作、通过分析与预设计时的地质资料对比，得出地质变化情况，及时向监理、设计单位反馈。同时，将管棚施工方法和要求向全体施工人员详细交底。
10.2.9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。
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