隧道管棚作业指导书(1)

7.4安装管棚钢管、钢花管 67.5注浆 6

8、劳力、机具设备配置 78.1劳动力组织 78.2主要机具设备 89、材料要求 89.1水泥 89.2细骨料 99.3钢管 99.4拌合用水 910、质量控制及检验 910.1 钻孔质量控制 910.2 顶、接管质量控制 910.3 注浆质量控制 10

11、安全、文明、环保施工 1011.1安全措施 1011.2文明要求 11

隧道管棚施工作业指导书

1、工程概况

蒙西至华中地区铁路煤运通道岳阳至吉安段黄岗隧道、石岩岭隧道、桐木隧道进出口位于江西省宜丰县境内。黄岗隧道、石岩岭隧道隧道进出口里程和桐木隧道进口里程分别为DK1697+041.36、DK1699+004、DK1700+079.3、DK1701+723.95、DK1702+770。

黄岗隧道全长1962.64m为单洞单线隧道。隧道进出口内轨顶面设计标高分别为199.73、189.25m,最大埋深289.0m。隧道洞口Ⅴ级围岩破碎段采用φ89mm×5mm长管棚超前支护。

石岩岭隧道全长1644.62，其中进口～DK1701+004为单线单洞结构，长924.97m；DK1701004～DK1701+723.95为燕尾段隧道，长719.95m，隧道进出口内轨顶面设计标高分别为183.395m、176.715m。隧道最大埋深178.8m。隧道进口Ⅴ级围岩破碎段采用φ89mm×5mm长管棚超前支护。出口Ⅴ级围岩破碎段采用φ108mm×6mm长管棚超前支护。

桐木隧道全长5372m，为单洞单线隧道。隧道最大埋深282m。隧道进口Ⅴ级围岩破碎段采用φ89mm×5mm长管棚超前支护。

管棚法作为隧道施工的一种辅助方法，在软岩隧道施工中穿越破碎带、松散带、软弱地层，涌水、涌砂层发挥了重要作用。管棚是利用钢管作为纵向支撑，钢拱架作为横向环形支撑，构成纵、横向整体，不仅沿隧道纵向具有梁结构的作用，在横断方向还具有拱形结构支护效果。由于其刚度较大，因此能够很好的阻止和限制围岩变形，并能提前承受早期围岩压力。

2、目的

在管棚超前预支护的作用下开挖，可以防止地表下沉和围岩坍塌，

以保证施工过程中的安全。

3、适用范围

管棚适用于特殊困难地段，如在极破碎岩体、断层破碎岩体、塌方体、岩锥地段、砂土质地层、强膨胀性地层、强流变性地层、裂隙发育岩体、浅埋大偏压等围岩的隧道施工中。

4、编制依据

《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）《铁路隧道施工规范》（TB10204）

《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753）。相关设计图纸、合同文件。5、技术标准及要求5.1管棚设计参数

5.1.1钢管规格：长管棚采用φ89mm φ108mm

热轧无缝钢管单根长40m或

热轧无缝钢管单根长65m，用每节长4~6m的热轧无缝钢管

（φ89mm，壁厚5mm或φ108mm，壁厚6mm）以丝扣连接而成，同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50%。

5.1.2管距：环向间距中至中为φ89mm 热轧无缝钢管40cm，φ108mm热轧无缝钢管30cm。

5.1.3倾角：外插角1°～3°为宜，可根据实际情况作调整；

5.1.4钢花管上钻注浆孔，孔径10~16mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm。

5.1.5钢管采用单双号编制，单号者采用钢花管，双号者采用钢管，施工时先打设钢花管并注浆，然后打设钢管，以便检查钢花管的注浆质量。

5.1.6钢管施工误差：径向不大于20cm，相邻钢管之间环向不大于

10cm。

管棚设计参数表

管棚规格导向管规格单根长度（m）环向间距（cm）外插角（°）注浆管孔径（mm）孔间距（cm）止浆段（cm）

φ89mm×5mmφ121×5mm

40401～310～1615110

φ108mm×6mmφ140×5mm

65301～310～1615110

5.2长管棚注浆采用水泥浆液

5.2.1水泥浆液水灰比1:1（重量比）；5.2.2注浆压力：0.5～2.0Mpa。

5.3长管棚需设置导向墙，导向墙采用C30砼，截面尺寸为1m×1m，导向墙环向长度应根据现场开挖所揭示的实际地质情况，进行调整，确保其基础稳定性。为保证长管棚施工精度，导向墙内设2榀I18工字钢架，φ89mm 长管棚钢架外缘设φ121壁厚5mm导向管，φ108mm 长管棚钢架外缘设φ140壁厚5mm导向管，钢管与钢架焊接。

6、施工程序和工艺流程6.1施工程序

施工程序为：施工准备→测量放样→安装套拱支架→钻机定位→导向管布置→孔周密封处理→钻孔→插入大管棚→安放钢筋笼→注浆→隧道开挖。

6.2工艺流程图：

7、施工方法

管棚是利用导向架，沿着开挖外轮廓线，以较小的外插角，向开挖前方打入钢管，形成对开挖前方围岩的预支护。管棚施工工序有开挖管棚钻机工作室，导向墙施工，搭设平台，安装钻机，安装管棚钢管，注浆。

7.1开挖管棚工作室

在起拱线以上半断面的工作室，若一次开挖成型，因净空高、跨度大 ，工期长且不安全，故宜分步开挖，分步施钻，即先在两边拱脚分别开挖两个工作室Ⅰ，钻孔、安管、注浆之后，再开挖中间工作室Ⅱ，开挖工作室Ⅱ时，可弃碴于工作室Ⅰ，这样既减少开挖工作量又便于移动钻机，有利于钻孔作业。

7.2导向墙施工

7.2.1导向墙设计：φ89mm

长管棚导向墙采用C30砼，截面尺寸

1m×1m,导向墙内设2榀I18工字钢架，钢架外缘焊接φ121壁厚5mm导向

钢管，导向钢管通过φ12加劲箍筋与钢架焊接，钢架各单元由钢板+螺栓连接。Φ108mm 长管棚导向墙采用C20砼，截面尺寸1m×1m,导向墙内设2榀I18工字钢架，钢架外缘焊接φ140壁厚5mm导向钢管，导向钢管通过φ12加劲箍筋与钢架焊接，钢架各单元由钢板+螺栓连接。

7.2.2导向钢管的安设：φ89mm 40cm,φ108mm 20cm。

7.2.3导向墙采用砼浇筑，并且一次浇筑成型。7.3钻孔及清孔

7.3.1搭设平台，安装钻机，测孔定位：

（1）钻机平台尽量一次搭好。钻孔顺序，由高孔位向低孔位进行，可缩短移动钻机与搭设平台时间，便于钻机定位、定向。

（2）用两台钻机平行作业，互不干扰。

（3）安装钻机。钻孔平台要稳固，钻机安装要牢固，防止施钻时钻机不均匀下沉、摆动、位移、倾斜而影响钻孔质量。钻机距掌子面，一般不应超过2m。

（4）钻机定位。进钻前，用全站仪及水准仪定出掌子面管棚孔位。根据管棚外插角，架立钻机时，可用手罗盘、经纬仪、挂线相结合的方法，确保钻机钻杆轴线与管棚外插角轴线相吻合。

7.3.2钻孔、扫孔：

（1）先钻单号孔（钢花管），钻一孔，注一孔，待全部完后，再钻双号孔（钢管），以便检查注浆质量；

（2）岩质较好或围岩注浆固结得好，可以一次成孔；围岩局部注浆效果不好的，钻进时产生坍孔、卡钻者，需补注浆后再钻进。

（3）钻进中遇未注浆之岩溶严重流泥或地质复杂带而不能钻进成孔时，一般应补注浆，待围岩固结后再钻进。

长管棚导向钢管环向间距

长管棚导向钢管环向间距30cm，径向施工误差不大于

不取岩芯，不回收钻头，用异型接头把钻杆与钢管连接起来，并在钢管前端安装合金钻头。钢管随进度逐根接长，直到设计位置。

（4）钻机开孔时，要低速低压，待成孔1.0m后，压力可升至1.0MPa。遇软质围岩或流塑状粘土，改用低压钻进。

（5）扫孔：钻孔完毕后，及时清理孔内余渣，即扫孔，用φ108岩芯管扫孔，岩芯管长度一般为2.5m左右。扫孔完毕后，即安装打入管棚、钢管。

7.4安装管棚钢管、钢花管

7.4.1顶进钢管采用4m和6m两种长度规格，管棚钢管、钢花管节与节之间通过丝扣接头连接，丝扣长15cm。为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采用3m钢管，编号为偶数的第一节管采用6m钢管，以后每节钢管采用6m长钢管。

7.4.2安装时，可用人工配合钻机顶进，如遇故障，须清孔，然后再将管插入。也可用4.5kW卷扬机反压安装。

7.4.3隧道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。

7.5注浆

7.5.1注浆浆液：水泥浆液水灰比1:1（重量比），注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验，尾部110cm段作为止浆段，注浆完后，用M40水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度，设计注浆参数为：

7.5.2注浆压力0.5～2.0MPa，终压2.0Mpa。

7.5.3注浆顺序：打好一孔，注浆一孔，从拱顶顺序向下进行，如遇窜浆或拒浆，则可间隔一孔或数孔注浆。

7.5.4注浆应符合下列要求：

（1）浆液的浓度、胶凝时间应按交底执行，不得任意更改。

（2）应经常检查泵口及孔口注浆压力的变化，发现问题，应及时处理。

（3）注浆结束的条件如下：

A、单孔结束条件，注浆压力达到设计终压2.0MPa，浆液注入量已达到计算值的80%以上。注浆在达到结束的条件后，应利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞，以保持孔内压力，直至浆液完全凝固。

B、全段结束条件，所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏泥情况。

C、注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管，如未达到要求，应进行补孔注浆。

8、劳力、机具设备配置8.1劳动力组织

管棚施工的人员可视作业面情况而定，一般一台管棚钻机应为一个作业工班。施工的质量和进度很大程度上取决于钻孔的质量和进度。所以，必须有几个技术熟练的钻工和机长作为钻孔作业的骨干。钻孔人员分成两班，24小时进行施工。

管棚作业人员配备表（每处）

序号

12

工种施工负责人

技术员

数量

12

工作内容

全面负责管棚作业工作施工组织与质量控制

345678

安全员试验员空压机司机管棚钻机司机压浆机司机

普工

212216

观察施工作业附近围岩变化情况

浆液配置

负责给管棚钻机供高压风每台管棚钻机配备2名操作手

负责管棚注浆，记录负责钢管运输，浆液拌制

8.2主要机具设备

施工机具配备表（每处）

序号

设备名称

型号（参考）Z-GP150

单位

数量

备注备用1台QZ100K

适用范围主要用于石质地

层主要用于土质地

层

1管棚钻机台1

2345

水平钻机高压空压机注浆机电焊机

YG-80

台台台台

1112

9、材料要求

管棚施工所用原材料应符合设计要求，设计未明确时应符合以下要求：

9.1水泥

混凝土应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于32.5MPa，必要时可采用特种水泥。水泥的安定性、凝结时间均应合格，当有抗冻、抗渗要求时，水泥强度等级不应低于42.5MPa。

9.2细骨料

细骨料应采用坚硬、耐久的细砂，细度模数应小于2.0，含水率宜控制在5%～7%。含泥量不应大于3%，泥块含量不应大于1%。

9.3钢管

钢管外径为89mm，壁厚5mm，钢管进场检验力学性能指标应符合热轧无缝钢管的技术标准要求。

9.4拌合用水

水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。不应使用污水、海水、PH值小于4的酸性水，一般应采用饮用水。

10、质量控制及检验10.1 钻孔质量控制

10.1.1 保证钻机就位及施工过程中，地面沉降量不大于10mm。10.1.2 钻机立轴方向必须准确控制，以保证孔口的孔向正确，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。

10.1.3 钻杆晃动时，应适当降低钻速，防止因扩孔而改变仰角。10.1.4 钻进结束后应对孔深进行量测。

10.1.5 孔口距偏差不超过±30mm，孔深偏差不超过±50mm。10.2 顶、接管质量控制

10.2.1 隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50％，相邻钢管的接头至少需错开1.5m。

10.2.2 上。

10.2.3

钢管接头采用焊接时，应确保焊接质量，焊缝饱满，无露

洞。丝扣连接钢管单、双序孔的连接丝扣宜错开半个节长，丝扣连接钢管必须做到各丝扣连接必须拧死。

10.2.4 钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95％。10.2.5 钢管型号、质量和规格等应符合设计和规范要求。

接管时，两钢管断面应相吻合，并保证中心线在同一轴线

10.2.6 钢管插入后，应外露孔口管0.1m。10.3 注浆质量控制

10.3.1 孔内灌入细石混凝土时，钢管可不加工成花管。10.3.2 严格按照设计配合比配制浆液。10.3.3

如需加入水玻璃时，应调整好各工序，尽量缩短注浆的时

间。并在灌入前，进行孔外的凝结时间试验。

10.3.4 搅拌浆液应随施工不间断进行。10.3.5 严格保证持压时间。

10.3.6 注浆应连进行，中途不得间断，如被迫中止时，应用清水将孔内浆液冲净。

10.3.7 卸管后应立即进行封堵，并在注浆过程中随时观察岩隙或其它外露部位有无溢浆现象，待浆液均均流出时，再进行封堵。

10.3.8 施工前对各孔位进行编号，认真作好注浆记录。11、安全、文明、环保施工11.1安全措施11.1.1 总体控制

（1）加强对作业人员安全教育，并经培训后才能上岗。

（2）进入现场施工必须正确佩戴安全帽，高空作业必须系好安全带，并保证附着物的牢固。

(3)钻孔及注浆作业时，施工人员佩載好防尘口罩。11.1.2钻孔施工安全控制

(1)钻进过程中，应随时观察钻进对周围岩层的扰动，如发生少量局部坍方、涌水等情况必须停止施工，汇同监理、设计单位对围岩重新进行分析。

(2)施工平台应满足施工要求，高空作业时，应考虑施工人员系安全带的位置。

(3)钻机维修保养应在停机后进行。(4)顶、接管施工安全控制

(5)搬抬、安装、焊接钢管时其端部禁止站人。(6)机械配合顶管时，应由专业人员指挥。(7)切割钢管、钢板时应戴好护目镜。11.1.3 电焊工按要求穿好劳动保护。11.1.4 注浆施工安全控制

(1)注浆过程中，需观察注浆施工对周围岩层的扰动，发生险情时，立即暂停施工，组织人员撤离。

(2)机械制浆时，在制浆机钻动过程中，作业人员不得将工具放入搅拌容器中。

(3)注浆施工中管口不得对着人员。

(4) 注浆完毕后，卸管及封堵人员应侧身进行操作。(5)掺入化学浆液时，应避免溅入眼内或与皮肤接触。11.2文明要求

11.2.1实施工点挂牌制度。设置工点标牌，标明工程项目名称、范围、开竣工时间、施工负责人、技术负责人。设置监督、举报电话和信箱，接受监督。

11.2.2施工现场设置醒目的安全警示标志、安全标语，作业场所有安全操作规章制度，现场的施工用电设施安装规范、安全、可靠、建设安全文明标准工地。

11.2.3做到场地平整、排水畅通。各种设施安装符合安全规定，并定期进行检查。各种福利设施、活动场所设置齐全，并有专人管理，为参建员工提供良好的娱乐和休息环境。

11.2.4工地油库、料库等设于远离居民区和施工现场处，设置围栏等防护措施并派专人防护。

11.2.5施工场地内各种材料分类堆放整齐，挂设标牌，标识材料规格、产地等。各级负责人及施工人员一律挂胸卡上岗。

11.2.6每次喷砼作业完工后，及时清理施工场地，周转材料及时返库，做到工完料净、场地清洁。工程完工后，作业队伍文明撤离。

11.3环保要求

11.3.1对施工中产生的污水及油水设置沉淀池进行沉淀过滤，对沉淀池中污油水加以处理，达到环保部门要求的排放标准后方可排放，采取油水、污水分类排放。

11.3.2注浆施工中，施工操作人员要戴好护目镜、手套及穿长筒胶鞋。

11.3.3生产中的废弃物及时处理，运到当地环保部门指定的地点弃置。