隧道超前长管棚施工方案

一、编制依据

二、工程概况

一）、工程简介 

二）、工程地质概况

1、地形地貌

隧道区属构造—侵蚀丘陵地貌区，穿越浑圆状山体，沟谷切割较深，多呈“U”型峡谷，自然坡角20~35°。山脉总体呈东西向，山顶呈圆状，多发育树枝状冲沟，沟内一般无水地表径流。地表植被不甚发育，多以稀疏林木为主，进口地带有乡间简易公路到达，交通较为不便。

2、地质岩性

根据工程地质调查、钻探及物探资料，本隧道地段围岩主要为元古代武当群（Pt2w）片岩和白垩—第三系（K-E）砾岩；两岩性呈角度不整合接触；斜坡坡面和低洼冲沟内覆盖第四系残坡积（Q4e1+d1）粉质粘土层。

3、地震基本烈度

隧道场区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度分区属0.05g区，相当于原地震基本烈度VI度区。依据《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-）有关规定，该隧道可比基本烈度提高一度采取抗震措施。

4、水文特征

隧道区地表水系不发育，隧道区多发育树枝状冲沟，沟内一般无地表水径流。但在雨季会出现短暂地面渗流，流量较小，对隧道施工影响较小。隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水，其次为残坡积碎石质粉质粘土层中的孔隙水。分部零星、不稳定，水量亦随季节变化。

三）、工程概述

由于隧道进、出洞口浅埋，为了保证隧道开挖稳定，实行管棚预支护，预先处理围岩，提高其整体性，增加稳定性，能承受开挖后的围岩应力和抑止围岩变形。

在开挖隧道左洞进口29m、出口30m和右洞进、出洞口30m，隧道拱部140°范围采用φ108无缝钢管（壁厚6mm）超前大管棚注浆支护辅助施工，共设37环，左洞出口和右洞进出口每环钢管总长度30m，左洞进口每环钢管总长度29m，环向间距0.4m，外插角2~3°，注水泥浆。同时根据实际情况在地下水较发育可添加水泥浆液体积5%的水玻璃，进行水泥-水玻璃双液注浆。

套拱在隧道开挖轮廓线以外施作。设计采用C25混凝土内嵌2榀工18工字钢拱架作为长管棚定向拱架，φ127无缝钢管（壁厚6mm）作套管，用φ25螺纹钢固定在拱架上，套拱纵向长度2m，拱架之间用φ22螺纹钢连接，拱架间距100cm。

超前大管棚采用φ108无缝钢管，壁厚6mm，节长6m。采用丝扣连接，丝扣长15cm，φ102×6套丝扣钢管长30cm。钢管接头按奇、偶数错开，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 。超前大管棚施工时，钢管与隧道中心线平行，其仰角为2~3°（不包含路线纵坡）。

四）、长管棚及套拱工程量

套拱工程数量表

长管棚工程施工计划安排如下表：

 隧道长管棚工程施工计划安排

1、施工前，全线已完成导线点、水准点测量数据的复测，并在线路附近增设了导线点与水准基点。

2、施工拌合场地己在隧道出洞右侧建设完毕。内配配备JS750强制拌和机二台，设备及相应的小型机具的安装调试均已完成。

3、施工用水取自自然沟渠，按照标准化要求设置蓄水池，采取高压变频供水。

4、人员配备

本工程开工前，组织全体技术人员，包括测量、质检、试验、材料相关人员。熟悉施工图纸，了解施工内容。由技术总管主持开展技术工作，对各部门人员进行分工。附：《分项工程施工主要人员报验单》

5、施工机械设备

施工机械已进场，技术状况良好。附：《进场设备报验单》

6、施工配合比

施工所需用水泥、碎石 、砂、片石材料均已由监理抽样送试验室试验合格；施工用配合比已报批，可按配比施工。

7、材料准备

五、大管棚施工工艺

   大管棚施工工艺流程见下图所示：

六、大管棚施工方法

   1、钻机工作平台开挖

首先根据钻机自身高度确定台阶的开挖高度，由原地面自上而下挖台阶，仰坡面需竖直开挖，以便管棚导向墙施作。当挖至台阶底部时，形成管棚钻机施作平台。考虑钻机平台高度不能满足导向墙施作高度，需将开挖平台两侧以外的位置进行加深，具体开挖断面如下图所示。开挖方法主要采用机械开挖，人工用风镐配合，挖机、装载机装渣、汽车运输出渣。

2、测量放线

我部技术人员首先复核线路中线、水平，根据线路中心线控制桩及高程控制点在仰坡面标识出隧道中心线及外拱顶标高，并根据暗洞开挖轮廓线在仰坡面画出外拱弧，做为导向墙立模的依据，根据导向墙的里程控制好导向墙内外模的高度，并预留相应的沉降量。

3、施作导向墙、安设导向管

（1）工字钢安装

为保证管棚施工刚度，于导向墙内设2榀工18工字钢架，工字钢半径为6.6m，间距1m。每榀钢架分为三个单元，钢架必须保证每节的弧度与尺寸均符合设计要求，每节钢架两端均焊连接板，工字钢各单元通过连接板焊接羡并用螺栓连接牢靠，连接板应密贴，加工后进行试拼检查，每榀钢架每端共需4套螺栓、螺母。钢架安装时应严格按照设计中线及水平位置架设，安装尺寸允许偏差：横向和高程为0~+5cm，垂直度±2°。钢架的下端设在稳固的地层上，拱脚高度低于上部开挖底线以下15~20cm。在灌注混凝土时钢架应全部被混凝土覆盖，钢架保护层厚度不得小于40mm。钢架在加工完毕以后应在水泥地上试拼，钢架周边拼装允许偏差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。2榀钢架间纵向采用Φ22钢筋按环向1m间距布置，并与钢架焊接牢固，钢架落底需置于稳固的基岩上，拱脚开挖超深时，加设钢板或混凝土垫块。安装工字钢时，应保证工字钢底部到内模顶面的距离达到21cm（即工字钢底部的混凝土保护层厚度）

（2）导向管埋设：

工字钢架架设完成后，进行导向管的埋设，导向管采用直径为127mm的无缝钢管（壁厚6mm）,导向管的长度是2.0m，环向间距根据管棚间距而定。

为了防止导向管在灌注混凝土时发生位移，导向管按照设计要求焊接在工字钢架上。导向管中心线位置允许偏差9mm，尺寸允许偏差+10mm或0mm。

安装导向管时，应严格控制导向管的环向间距及纵向位置。为满足设计要求，可先在工字钢架项面标定出导向管的位置，并按间距、方向角要求布置导向管，导向管纵向与线路方向需一致，外插角角度为2~3°,以免管棚钻机钻孔侵入洞身开挖断面。为避免混凝土浇注时砂浆进入并堵塞导向管，安装导向管时需与端模抵紧并采取措施使其牢牢固定在端模上。

（3）模板安装：

导向管钢板之间通过螺栓连接，模板拼装示意图如下所示。

为确保导向墙内模圆顺，导向墙端头模板采用5厘米厚木板安装，木板间连接采用加背撑方式进行加固，木模板与钢模板之间采用扒钉或钢钉连接牢固。在安装模板前应检查模板尺寸除顶面高程允许偏差±10mm，导向墙边缘位置允许偏差+10mm或0mm；模板平整度不得大于5mm，模板表面错台允许偏差2mm。模板安装需牢固可靠，模板与混凝土接触面需涂刷脱模剂。

（4）混凝土浇注：

混凝土浇注前，需再次对模板、导向管进行检查，并作必要的较正。模板的中线、水平及尺寸必须符合设计要求，预埋件的位置必须正确，模板安装及支架必须牢固紧密，导向墙采用C25混凝土浇注，施工过程中，需严格控制材料的质量，加强混凝土的拌合、运输、浇注、养护等各个环节质量控制。混凝土统一由拌合站集中供应，混凝土灌车运输，人工配合机械浇注并捣固密实，浇注顺序为自拱脚两侧对称浇注，直至拱顶。

（5）混凝土浇注：

混凝土浇注完毕后，需及时进行养护，养护龄期不得少于7天。混凝土强度达到设计强度的70%后可拆除非承重模板（外模）及端模板，强度达到设计强度的100%后可拆除内模及支架。

4、封闭开挖面

开挖面封闭采用湿喷混凝土方式，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。喷射砼的强度为C20。

5、钻孔

（1）钻孔采用管棚钻机进行，钻机平台的高度根据钻机的可范围以及钻孔顺序进行确定，由于钻机顺序按高孔位向低孔位进行，平台位置相应自上而下进行逐步降低，以满足钻孔需要。

（2）为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ120mm，先施工奇数后偶数。

（3）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。

（4）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。

（5）钻进过程中经常测定其位置，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。

（6）钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

（7）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报参考资料，从而指导洞身开挖。

（8）工艺要求

①钻机就位时用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机杆轴线和导向轴线相吻合。

②需要搭设钻机平台时，应满足承受机具、材料、人员荷载要求，连接牢固、稳定，防止施钻时产生不均匀的下沉、摆动、位移等影响钻孔的质量。

③钻孔时经常测量孔的斜度，发现误差超限应及时纠正，至终孔仍然超限者应封孔，原位重钻。

④在钻孔时，若出现卡钻、塌孔时应注浆后再钻。钻孔时，应认真填好钻孔记录，除记录钻孔深度、方向角外，还应根据孔出屑或取芯情况记录不同孔时的围岩情况，达到超前探测围岩的目的。孔钻完之后应进行清孔。

5、管棚的加工

（1）成孔后要立即消孔并下管，以免因坍孔造成内堵塞而无法顺利安装。

（2）长管棚直径为φ108无缝钢管，壁厚6mm。管棚管壁上钻φ10mm注浆孔，并呈梅花形布置其纵向、横向间距为30cm，尾部为不钻孔的止浆段100cm。钢管在同一截面的接头数不得超过管数的50%。

（3）管棚在安装前用高压风对孔内进行扫孔、清孔，清除孔内浮渣，确保孔径（孔径不得小于120cm）、孔深符合要求，防止堵孔。管棚可采用顶进安装，逐节接长，钢管采用丝扣连接，丝扣长15cm，φ102×6套丝扣钢管长30cm。钢管接头按奇、偶数错开，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 。

（4）根据设计图纸，管棚加工及安装如下图所示：

6、管棚安装

（1）大管棚钢管分为管尖段、标准段、管顶段。管尖段钢管长为5.0m，第二标准段钢管长为9m，第三标准段钢管长为9m，管顶段钢管长为9m。长管棚的钢管在钢筋加工棚加工，加工好后采用现场安装。

（2）大管棚钢管安装时，首先用挖掘机吊起管尖段钢管，人工进行对孔、推顶，如人工无法推顶钢管进孔时，钢管外露部分应用门式架等搭设临时支撑点。管尖段钢管与第二标准段钢管采用长30cmφ102×6套丝扣钢管丝扣连接，管尖段钢管与第二标准段钢管内丝扣长15cm。第二标准段钢管用挖掘机吊起与管尖段钢管同高，然后人工丝扣相接。丝扣相接完毕后，用门式架等搭设临时支撑点，挖掘机顶管。当第二标准段钢管顶进还剩下2~3m，再用上述方法将第三段、管顶段钢管相接并顶管。

以此类推，完成整条大管棚钢管的接长和安装。

7、注浆

（1）管棚安装完成后进行注浆，浆液采用水灰比为1：1的水泥浆液，如遇地下水较发育可添加水泥浆液体积5%的水玻璃，水玻璃浓度35波美度，应通过现场试验合格注浆参数。注浆顺序原则上由低孔位向高孔位进行。首先对钢管进单液注浆，初压0.5~1.0MPa、终压2.0MPa。根据实际情况调整参数，取得管棚注浆施工经验。

（2）工艺要求

①注浆前应采用喷混凝土加注浆或其它的方式对开挖工作面进行封闭，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。

②注浆的顺序原则上由低向高依次进行，有水时从无水孔向有水孔进行，一般采用逐孔注浆。

③注浆压力根据岩层性质、地下水情况和注浆材料的不同而定，一般情况下注浆初始压力取0.5~1.0MPa，注浆终压取1.0~2.0MPa。

④注浆方式：在管棚口直接注浆，注浆管深入管棚内0.2~0.5m。

⑤以单孔设计注浆量和注浆压力作为注浆结束标准，其中应以单孔注浆量控制为主，注浆压力控制为辅，注浆到φ108无缝钢管（壁厚6mm）与导向管之间的空隙连续流出水泥浆为止；注浆时要注意对地表以及四周进行观察，如压力一直不上升，应采取间隙注浆方法，以控制注浆范围。

⑥注浆时，应对注浆管进行编号（注浆编号应和埋设导向管的编号一致），每个注浆孔的注浆量、注浆时间、注浆压力作出记录，以保证注浆量、注浆记录包括：注浆孔号、注浆机型号、注浆日期、注浆起止时间、压力、水泥品种和标号、浆液容量和注浆量。

⑦灌浆的质量直接影响管棚的支护刚度，因此必须设法保证、检验灌浆的饱满、密实。

⑧注浆孔封堵方式：采用钢板在钢管口焊接封堵，预留注浆管，注浆管必须安装阀门，堵头必须封闭严实。注浆完成后采用快干水泥砂浆进行封堵φ108无缝钢管（壁厚6mm）与导向管之间的空隙。

8、注浆异常现象处理：

（1）发生串浆现象，即液浆从其他孔中流出时，采用多台泵同时注浆或堵塞串浆隔孔液浆；

（2）水泥浆压力突然升高，可能发生堵管，停机检查；

（3）注浆进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小量低压力注浆或歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间，才能避免产生注浆不饱满。

9、注浆时应注意事项：

（1）浆液配制：水泥浆采用卧式搅拌机拌和。水灰比1：1。在注浆前试验合理确定浆液配比、注浆压力等注浆参数。浆液配比选择要考虑岩石裂隙情况及浆液扩散半径，现场通过试验确定。

配制浆液时，要注意加料顺序和速度，防止浆液结块。浆液随配随用，用多少配多少，以免造成浪费。配制好的浆液，需经过滤后方可进入泵体，以防杂物堵塞管路或泵体。

（2）注浆施工：采用1台BW-250型注浆泵注浆。清孔后，按由下孔至上孔的顺序施工，浆液先稀后浓、注浆量先大后小程序注浆，如遇串孔或跑浆则隔孔灌压。

（3）注浆压力控制：注浆压力按分级升压法控制，由注浆泵油压控制调节。具体调法是：启动注浆泵，正常支运转后关闭泵口阀门，泵停止运转后，旋转压力调解旋钮，将油压调在要求的油压刻度值上。随着注浆阻力的增大，泵压随之增高，当达到调定值时，自动停泵。为防止由于压注速度过大，造成上压过快返浆、漏浆等异常现象，影响注浆质量。

（4）结束标准：采用终压和注浆量双控制。一般以单管设计注浆量为标准，当注浆压力达到设计终压不小于20min，进浆量仍达不到设计标准时，也可结束注浆。

（5）清洗注浆系统：达到结束标准后，停止注浆，随即卸下注浆混合器及注浆系统，并用清水清洗干净。以保证下次注浆顺利进行。施工中要加强劳动保护，防止浆液沾染人体。

（6）效果检查：开挖检查浆液渗透及固结状况；据压力浆量曲线分析判断；没达到设计要求时，须补注处理。

七、安全注意事项及保证措施

一）、安全注意事项

1、施工前做好洞顶排水天沟，严防雨水流入施工工作面；

2、管棚钻机就位要在工作面前方平坦的地面上，安装要稳定、牢固；

3、施工人员一律佩戴安全帽，安装拱架及导向管时，操作人员应腰系安全带。绑挂安全带的绳索应牢固的栓在树干或插固的钢钎上，绳索应垂直；

4、支立钢拱架、浇筑混凝土套拱、钻进管棚、注浆等要搭设稳固的作业平台；

5、注浆时孔口注浆管应绑扎牢固，以防浆液喷出伤人，操作人员应加强自身防护意识；

6、施工中如发现山体有滑坡、坍塌迹象危及施工安全时，应暂停施工，撤除人员和机具，并迅速制定应急处理方案；

7、进行安全警示，在工地施工现场，竖立安全措施和责任负责人姓名标牌；

8、抓好现场管理，开展文明施工，经常保持现场“三通一平”良好状况；

9、严格机械作业规程，非本机司机不许进行机械、汽车操作；

二）、安全保证措施

1、建立健全安全保证体系：项目经理部设后勤保安部，专职负责安全工作，工区、施工工班、组设专职安全员，形成一个组织体系。对外和当地的治安机关密切配合，负责安全保卫工作，对内要加强宣传教育，形成安全的超前控制，并认真组织督促，确保人员设备安全，项目部和各施工队设保健人员和必要的抢救设施以防发生不测时能及时进行抢救。

2、健全安全生产责任，坚持安全第一的原则，各级领导都要把安全放在一切工作的首位，要杜绝一切漏洞，保证安全生产。必须防止因车辆运输等原因造成的事故，安全工作要分专人管理，各级领导要亲自抓。

3、加强安全生产教育，提高全员安全意识，主要是主人翁责任感和安全第一的教育，本职工作安全基本知识技术教育、操作规程、排除险情和应急措施的教育，遵守规章制度和岗位作业标准教育，以及行车安全教育，人员上岗前将进行安全培训。详见《施工安全检查工作程序框图》

施工安全检查工作程序框图

安全生产制度

安全教育

安全技术

安全检查

安全业务工作

作业前检查

作业中检查

作业后检查

八、雨季施工措施：

1、对于雨季，我们将在工作安排上灵活机动，抢晴天，战雨天，见缝插针，遇大风、大雨不能正常施工，可利用这些时间进行设备检修，开展学习、培训，为下步投入施工作好充分准备。

2、尽可能避免雨季施工。

3．积极加强与当地气象部门联系，及时掌握天气和雨讯情况，早作安排，防患未然。

九、环境保护措施：

1、严格执行国家《环保法》和建设部有关规定，以及当地有关行规，开工前对参建人员进行《环保法》和文明施工教育，提高全体职工的环境保护意识。

2、合理布置施工场地，合理布置各种施工设施，尽量减少对自然景观、植被和原始地面线的破坏。施工中的废渣排放在指定的垃圾坑中并用垃圾车运至指定地点处理，施工废水和生活废水用排水沟引排至指定的污水处理地点和化粪池进行处理，对违者进行严肃的批评和经济处罚。钻孔泥浆采用泥浆车集中外运至指定地点，施工中注意不使泥浆外溢污染水源和环境。对于可视部位的植被采取严格的保护措施,树立明显的严禁开挖、践踏、攀折的标志，对于必须开挖的地段采取移植方法加以保护。

3、所有工点和生活区排水畅通，建立必须的卫生设施。

4、分段、分片区进行场地规划。运输道路、材料场库、机械停放场、搅拌场、材料储备场、钢筋加工棚和生活区按总平面合理布局、统一规划、布置整齐并设置围栏。加强施工现场管理，杜绝野蛮作业、坚持文明施工，经常清理施工现场，做到材料整齐堆放、设备停放有序，整个工地整洁美观。