浅埋黄土铁路隧道管棚施工方案

山西中南部铁路通道工程

贾庄隧道管棚施工方案

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一、工程概况

新建山西中南部铁路工程贾庄隧道全长460米，位于黄土台垣区，隧道最大埋深40米。隧道进出口均采用40米超前大管棚支护围岩，大管棚采用42.5号水泥浆液注浆（掺加5%水玻璃）。注浆后采用M30砂浆充填提高钢管强度。

二、施工管理组织机构

项目经理：

总工程师：

项目副经理：

综合办公室

工程技术部

工地试验室

安全质量部

财  务  部 

计划合同部

物资设备部

隧道作业1队

隧道作业2队

注：隧道工程师—— 

三、主要工程数量

表1  长管棚主要工程数量表

4.1施工总进度计划安排

附图1：某隧道左线管棚施工计划横道图

4.2主要人员、机械设备用量配置

4.2.1主要人员配置计划

表2  主要人员配置计划表

  年.月

4.2.2主要机械设备配置计划

主要机械、设备配置表

5.1、洞口开挖

明洞开挖和边仰坡开挖同步进行，开挖的同时注意由于洞口需施工40m的长大管棚，故明洞段开挖采用预留核心土开挖。然后按照设计坡率对边仰坡进行刷坡，边开挖边防护，并配备专人密切注意观测原状土的动态，一旦出现滑塌趋势，立即停止开挖对边坡进行组织防护，同时挖机刷坡时，必须边挖边用抓背拍实确保开挖施工安全。整个边坡坡度由专门技术管理人员用坡度尺控制。

洞口位置工作平台开挖完成后，组织对套拱段进行开挖，开挖时注意基础分台阶开挖，并对边坡及墙脚进行加强支护，必要时加设锁脚锚杆进行锁脚固定，锁脚锚杆采用Φ22钢筋，长度3.5m。打进围岩后用锚固剂锚固。

洞口开挖施工的同时，对隧道洞口进行地表沉降进行布置测点，左洞出口现场布置2个地表沉降监控量测断面，ZK43+900及ZK43+880。一个量测断面布设13个量测点，其中中间16m每隔4m布设一个点，两侧16m每8m布设一个点。量测断面检测频率按开挖面前＞30m，1次/2天；开挖面前＜30m，2次/天；开挖面后30~80m，开挖面后＞80m，1次/7天。同时兼顾现场实际情况，在位移量较大地段将测点布置密一点，量测精度满足h=0.1mm。量测控制桩长10cm，宽10cm，深50cm，采用Φ12钢筋长40cm。

5.2、施作套拱

套拱采用先墙后拱方法施工，先做基础底部边墙，待边墙强度满足要求后施工拱圈部分。基础边墙两边均做5m高，若基础底部承载力达不到设计要求的容许承载力300kap，对基础采取加宽加深处理，或现场与业主及监理工程师沟通联系设计方，采取变更处理，对该段基底进行补强措施。套拱基础开挖分三步开挖，挖至基础底部时立即对基坑进行封闭，当遇到基坑底部有水时必须全部抽干后，方可准予施工。

洞口端用2m 长套拱(C25砼) 作为大管棚导向墙。套拱施工采用先墙后拱法，在2m套拱内架立三榀20b型钢拱架（纵向间距0.75m），18.12m工字钢分为3段，段与段之间采用螺栓连接，20b工字钢焊接在22×22×1.5cm钢板上，工字钢与工字钢间纵向采用Φ22钢筋焊接成一个整体，环向间距1m，并在工字钢内、外缘交错布置，整个工字钢采用双面焊接，焊缝厚度不小于4cm。在钢支撑上安装Φ127×4mm,长2m的孔口管，导向管（即孔口管）沿拱圈环向布设39根（圆心角124°24′50″），间距中对中50cm、导向管中心距圆心8.93m。孔口管采用Φ25钢筋焊接在工字钢上，方向与管棚位置方向一致，Φ25钢筋与工字钢、孔口管相接处采用双面焊接，焊接宽度不小于5d。然后浇注80cm厚的C25砼包裹钢支撑和导向管。混凝土浇筑采用水泥罐车运输，吊机吊运方法施工。施工时注意对混凝土进行捣固，注意捣固力度不可过大，防止暴模现象出现。导向墙施工同时对四周土体进行喷射C20砼封闭周围坡面，作为注浆时的临时止浆墙作用。为保证混凝土美观，内、外模采用竹胶板。混凝土采用强制式搅拌机JS1000型拌制。配合比严格按照试验室开出的现场施工配合比施工，采用混凝土罐车运输混凝土。

套拱管棚施工完毕后，待土体稳定后，再进行核心土段开挖，整个明洞开挖完毕后，立即施作明洞仰拱及填充，并在适当时间做好二衬，稳定整个洞口边坡。为隧道正常进洞及洞口V级围岩段开挖提供质量安全保证。

附图三：长大管棚布置及大样图

5.3、管棚施工

某隧道长大管棚施工主要工序有：搭钻孔平台、安装钻机、钻孔、清孔、验孔、安装管棚钢管、注浆、清孔、充填M30水泥砂浆。

管棚施工前距导向墙8m时预留核心土开挖，为管棚提供良好工作平台。

5.3.1钻孔

套拱中预埋的φ127孔口管作为导向管进行钻孔。坡面必须按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙，以确保坡面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌，保障坡面围岩稳定。钻孔角度按照1°角钻进。

1、钻孔前先检查钻机机械状况是否正常；钻孔时根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进，当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进；如不能成孔时，可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻；

2、钻机就位后，根据事先测量放样好的点位钻孔位置；施钻时，顶紧掌子面，提高施钻精度；钻机开孔时钻速宜低，钻深至20cm以后转入正常钻速；钻进过程中不断调整钻机钻进方向。

3、第一节钻杆钻入岩层尾部剩20~30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体。每次接长，按上述方法进行。

4、换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换，以确保正常作业；

5、为防止钻杆在推力和振动力双重作用下钻杆上下颤动，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。

5.3.2顶管

1、先钻大于棚管直径的引导孔，然后利用钻机的冲击和推力，将安有工作管头的管棚沿引导孔钻进，接长棚管，直至孔底。

2、管棚接长时先将第一根钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接。事先需加工好连接丝扣。

3、接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力，采取奇数孔第一节长3m，偶数孔第一节节长6m，以后每节均为6m以此方法将相临近管接头错开。

4、顶管时，当第一节钢管推进孔外剩余30~40cm时，人工装上第二节钢管，钻机低速前进对准第一节钢管端部，严格控制角度，人工持钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。钻机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。

5、施工中的钢管在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管推进、不得混接。管棚钢管由机械顶进，钢管节段间用15cm丝扣连接，顶进时，节长采用3m、6m两种管节。编号为奇数的第一节管采用3m钢管，偶数的第一节钢管采用6m钢管（奇数的为有孔钢花管出浆孔为φ10mm间距15cm，偶数的为无缝钢管）管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出。堵塞时设置进浆孔和排气孔。相邻管棚接头必须错开。

6、顶管施工完毕后对每根管进行清孔处理，防止杂物堵塞在管内造成后续管棚注浆工作无法开展。

5.4、管棚注浆

5.4.1施工程序及方法

1、注浆前先检查管路和机械状况，确认正常后做压浆实验，确定合理的注浆参数，方可以施工。

2、注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖层较薄部位有无串浆现象，如发生串浆，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆；无条件时，应立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。注浆过程中压力如突然升高，可能发生堵管，应停机检查。

3、注浆采用单液注浆，并采取分段注浆方式保证注浆能充分填充至围岩内。水泥浆液（掺加5%水玻璃）进浆量很大，压力长时间不升高，应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，停留时间不超过混合浆的凝胶时间。

4、注浆压力达到2Mpa，并持压5min以上，注浆浆液达到设计80%以上时，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内。

5、注浆过程应派专人负责，填写《注浆记录表》，详细记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。并针对现场可能出现的特殊情况，做出相应应急措施。

6、注浆结束后，先对钢管进行清孔，清孔完毕后立即用M30砂浆进行充填，增加钢管强度，并注意注浆管口埋入砂浆深度不得少于30cm。

5.4.2注浆顺序：从下而上,跳孔注浆。有孔钢管已全部注浆完毕后，再进行无孔钢管的钻孔、安设。

图2：管棚施工工艺流程图

图2:管棚施工工艺流程图

施工准备

开挖周边放样布孔

管棚钻机就位

安装内钻杆及套管

一节钻孔结束

接长钻杆及套管

继续钻进

钻机退回原位

下一根管棚钻进

注浆

隧道开挖

套管内注水清洗

取出钻杆

取出套管

分节装入钢花管

钻至设计长度

钻进结束

清孔，充填M30砂浆

六、各项保证措施

6.1质量保证措施

6.1.1、保证工程质量的组织管理措施

成立全面质量小组，第一管理者在管理生产的同时管理质量，配齐专职质检工程师和质检员，制定相应的质量管理目标及岗位责任制，卓有成效地进行全面质量管理和目标责任管理，从组织措施上使创优计划真正落到实处。

附图四：质量保证体系框图

6.1.2、保证工程质量的主要技术措施

1、施工前有针对性地对隧道各工种进行技术培训，制定各工序标准化作业细则，提高施工人员的整体技术水平，特别对使用新型设备人员要确保培训质量，为创优质工程创造条件。

2、认真执行设计图纸审核制度，并做好施工技术交底，使现场领工员及每一位施工人员做到心中有数，严格按技术要求施工，保证设计意图的实现。

3、施工前后自始至终要对隧道测量的中线、水平严格执行双检制，各种测量资料收集要及时、齐全，保证资料均从现场取得。

4、施工前做好施工场地的排水工作。

5、在施工中充分发挥专、兼职质量检查人员的作用，对隧道工程各工序进行全面检查，特别是隐蔽工程在监理人员检查、签证后经过检合格后，方可报监理工程师检验，经认可后才准许进行下道工序施工，严格执行工程报检制度，使工程每一环节质量均有保证。

6、在施工中要充分调动工人的积极性，对各施工工序的人员根据工作质量和工程的优劣进行奖罚，促使各工序人员都把质量放在首位，使工程质量不断提高。1、施工中的钢管在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管推进、不得混接；

7、管棚的有孔钢花管眼必须用电钻打眼，严禁用电焊烧孔；

8、钢管按头必须采用丝扣连接，丝扣长15cm，严禁用电焊焊接；

9、管棚应按设计位置施工，应先打编号为奇数的有孔眼钢花管，注浆后再打编号为偶数的无孔钢管，以便检查管检查注浆质量；

10、注浆前应先进行注浆现场试验，以确定符合现场实际情况的注浆参数，按规范和施工技术措施进行注浆施工，现场注浆人员必须为经过培训合格后的持证上岗人员；

11、注浆采用分段注浆，浆液扩散半径不小于0.5m，务求达到加固围岩的效果；

12、注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度；

13、Φ25固定钢筋与孔口管、20b工字钢采用双面焊接，焊接长度不小于5d；

14、每一道工序施工完毕必须经自检合格后，再报监理工程师检验，该道工序合格后，方可进行下道工序的施工；

15、项目部内部建立健全的质量自检体系，向现场技术人员发放关键工序作业指导书，现场技术员为施工班组做技术交底，各班组长根据交底对工人组织培训，层层把关，加强施工全过程的质量管理和控制，确保施工符合设计及技术规范要求。

6.1.3、材料采购的质量保证措施

原材料采购前制定采购计划。采购计划按技术部门提供的施工进度计划、施工图纸和材料技术要求编制，采购前后均须报监理工程师审批签认。

工程材料和设施的采购文件包括以下内容：

1、各种管棚施工中所用原材料在工程使用部位、规格、数量、时间及价格要求；

2、施工合同规定的标准要求；

3、工程标准及技术规范的要求；

4、运输和交货条件；

5、质量鉴定和检查方法。

6.1.4、质量管理自检制度

项目经理部建立三级质量管理体系，在施工过程中自下而上按照“跟踪检查、复检、抽检”三个检测等级分别实施检测任务。在严格内部 “三检”制度的基础上，认真接受建设单位和监理单位及社会质量监督部门的质量监督，并自始至终密切配合，严格服从。

6.2安全保证措施:

附图五：安全保障体系框图

附图六：安全管理组织机构图

6.2.1、建立三级安全管理体系，进行检查安全宣传；检查施工用电；检查设备、机具；检查防暴防火、防洪、防台风措施；检查安全防护。

6.2.2、施工过程保证安全的措施

1、实行安全目标管理，逐层分解，做到人人目标明确，责任分明。 

2、制定详细的安全管理制度，在施工中做到安全工作有章可循。

3、认真实施标准化作业，确保安全。施工中严肃施工纪律和劳动纪律，杜绝违章指挥与违章操作，保证现场安全防护设施的投入，使安全施工建立在科学的管理、先进的技术、可靠的防护设施上。

4、隧道出口处居民集中且距洞口较近，施工场地采用全封闭管理，同时做好群众的安全教育工作。

5、开工前组织广大干部职工认真学习《安规》，并定期进行安全考试，使大家熟悉和掌握安全生产的各项规定，各专业工种作业人员，必须经专业培训和考试，合格后方准操作。尤其是从事特殊工种的人员，例如爆破员、电焊工等必须持有上岗证，而且专业技术熟练。

6、进入隧道的内燃机械与车辆，要设置尾气净化装置，并加强装运碴作业期间的通风，加大通风功率，做好通风设计，保证洞内空气清新。

7、施工期间，现场施工负责人要会同有关人员对各部进行定期检查，在不良地质地段，每班指派专人检查，当发现喷锚支护变异或损坏时，立即增设锚杆并复喷混凝土或增设钢支撑，必要时立即进行衬砌。

8、当发现量测数据有突变或异变时，及时通知现场负责人，并采取应急措施，保证施工作业安全。

9、各种工作台架上搭设不低于1米的栏杆，跳板设防滑条，通过力学验算确定受力横的大小及间距，工作台架下的净空要能保证运输车辆顺利通过，并悬挂明显的缓行标志。

10、雨季施工时，施工现场应及时排除积水，脚手板、斜道板、跳板上应采取防滑措施工。加强对支架、脚手架和土方工程的检查，防止倾倒和坍塌。处于洪水可能淹没的地带的机械设备、材料等应做好防范措施，施工人员要提前做好安全撤离的准备工作。

11、夜间施工时，现场必须有符合操作要求的照明设备。

12、高空脚手架作业人员务必戴好安全帽，安全带及相关必备安全防护措施。

6.3防火措施

6.3.1、本工程施工地区植被较厚，施工时密切配合当地林业部门做好周围山区林木的防火工作，配合护林人员在林区设置防火标志，加强平时警戒巡逻。尤其是隧道出口端，竹林茂密，而且隧道队工人居住紧靠山坡坡脚，野外用火要严格按照防火有关规定执行。

6.3.2、对全体施工人员要进行防火教育，培训一批义务消防员，严禁野外用火，用火地区要采取隔离防火措施，生活区及工地重要电器设施周围，设置接地或避雷装置，防止雷击起火。

6.3.3、在施工现场配备足够的消防设放，消除一切可能造成火灾、爆炸事故的根源。

6.4环境保护及文明施工

6.4.1、生态环境的保护措施：

对林木、植被及地下水资源的保护是施工中的环保重点。

1、保护原有植被。对合同规定的施工界限内、外的植物、树林等尽力维持原状；砍伐树林和其它经济植物时，要事先征得所有者和业主的指示同意，不超范围砍伐。

2、对隧道工程的弃碴场，按设计实施工程防护；并尽量平整造田，不得向河流和用地范围外的场地弃土。

3、营造良好环境。在施工现场和生活区设置足够的临时卫生设施，经常进行卫生清理。

4、及早施作防护工程、完善排水系统、尽早使裸露地表的植被覆盖，防止水土流失。

5、洞门石方爆破作业应要取控制爆破并采取防护措施，防止飞石对附近林木、植物造成损害。

6、工程完工后，及时进行现场彻底清理，并按设计要求采用植被覆盖。

7、对有害物质（如燃料、废料、垃圾等）要采取措施处理后运至监理工程师指定地点进行掩埋，防止对动、植物造成损害。

6.4.2、水环境保护措施

1、施工废水、生活污水按有关要求进行处理，不得直接排入农田、河流和渠道。

2、清洗骨料的水和其它施工废水，经过过滤、沉淀处理后方可排放，避免污染河道和周围环境。

3、施工机械排放的废油废水，采用隔油池等有效措施加以处理，不得超标排放。

6.5、文明施工

6.5.1、施工过程中做到施工现场管理规范化，施工组织设计和施工方案科学化，现场平面布置合理。

6.5.2、建立“文明施工”公约和现场“职工工地守则”。

6.5.3、工地上标志牌、警示牌、操作规程牌、标语口号等内容齐全、式样规范、位置醒目、布置整齐，现场材料堆放整齐有序。排水通畅，泥污水不乱排放。施工中施工便道及时洒水，防止尘土飞扬，污染空气；不乱填乱弃，防止污染堵塞沟渠，现场垃圾及时清运，保持现场整洁干净。

6.5.4、按照工期、质量、安全保护措施及环保措施进行质量、安全、环境保护管理，加快施工进度；同时采取防洪、防火措施，加强卫生防疫工作。

6.5.5、按照技术标准及施工规范，科学组织，精心设计，文明施工，做到施工现场整洁有序，不蛮干、不瞎干，杜绝脏、乱、差现象。

附图4：质量保证体系框图

监测工程师

：

附图5：安全保障体系框图

量测日报的填写呈报反馈

量测数据整理分析

测量项目的实施   

量测计划的制定

编制年、季、月安全生产重点 

技术及安全技术交底

施工方案安全技术交底  

作业程序、操作标准制定   

土建工程师

：

安全主任：

项目副经理：

车辆安全员

：

各

作

业

班

组

车辆年检审报

车辆运行状态

行车司机安全教育

交通运行状态检查鉴定

项目经理：

机电工程师

电力线路器材安全检测

各种机械设备进场验证

机械设备维修保养

电力线路设计、临电施组编制

机械设备安全检查

项目总工：

副

总工

日常安全检查

安全资料收集整理归档

违章作业处理

安全防护监护

劳动防护用品发放管理

安全管理目标对策制定

受力结构安全性检算复核

监测信息处分析处理

安全技术措施制定

组织定期安全检查

专职安全员

专职安全员

附图6：安全管理组织机构图

项目经理：

项目总工：

项目副经理：

综合办公室

物资设备部

计量合同部

工程技术部

安全质量部：

财

务

部

专职安全员

隧道施工作业队