管棚施工作业指导书.docx
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管棚施工作业指导书
管棚作业指导书
1、适用范围
适用于蒙华铁路MHTJ-4标段薛家畔1号隧道、薛家畔2号隧道、阳城隧道、青阳隧道、红石湾隧道、武家坡隧道、新窑隧道、银山1号隧道、银山2号隧道、银山3号隧道范围内所有隧道正洞、辅助坑道管棚施工。
2、作业准备
2、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，熟悉规范与技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案。
对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗技术培训，考核合格后持证上岗。
2、2外业技术准备
管棚实行工厂化生产，管棚全部在钢构件加工厂生产，其所需外业设施与钢构件加工厂同步建设完成。
3、技术要求
3、1设计要求
正洞洞口φ108超前长管棚用每节长4～6m得热轧无缝钢管（壁厚6mm）以丝扣连接而成，施作范围为拱部120°。
钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔得止浆段110cm。
导管中增设钢筋笼，以提高导管得抗弯能力，钢筋笼由四根Φ22主筋与固定环组成。
环向间距3根/m。
钢管轴线与衬砌外缘线夹角1～3°。
注浆采用水泥浆液，土质地段不注浆。
水泥浆液水灰比1:
1，注浆压力0、5～2、0Mpa。
斜井洞口φ108超前长管棚设计要求同正洞。
洞口φ159超前长管棚采用双层支护，每层内长管棚钢花管环向间距40cm，外插角0～3°，管棚采用热轧无缝钢管，每节管长4～6m，外径159mm，壁厚7mm，每节钢管两端均预加工成丝扣，以便连接接头钢管，施作范围拱部120°。
钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔得止浆段110cm。
导管中增设钢筋笼，以提高导管得抗弯能力，钢筋笼由四根Φ22主筋与固定环组成。
注浆采用水泥浆液，土质地段不注浆。
水泥浆液水灰比1:
1，注浆压力0、5～2、0Mpa。
洞身φ159超前长管棚施作范围拱部150°，其余设计要求同洞口φ159超前长管棚。
φ89超前短管棚采用热轧无缝钢管，每10m一环，每节管长4～6m，外径89mm，壁厚5mm。
每节钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管。
施作范围拱部120°。
管得环向间距3根/m，纵向搭接不小于3m，外插角7～11°。
钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔得止浆段110cm。
注浆采用水泥浆液，土质地段不注浆。
水泥浆液水灰比1:
1，注浆压力0、5～2、0Mpa。
3、2施工误差要求
径向不大于20cm，隧道纵向误差同一断面接头数量不大于50％，相邻钢管得接头至少错开1m。
4、施工程序与工艺流程
4、1施工程序
管棚施工程序为：
施工准备→导向墙施工→搭设钻孔平台→安装钻机→钻孔→清孔→安装管棚钢管→注浆
4、2工艺流程
超前大管棚施工工艺见图4-1。
安设管棚
注浆
钻孔及接长钻杆
钻杆退出
钻孔检验合格
注浆检验合格
钻机就位
施作导向墙
图4-1超前大管棚施工工艺图
浆料注入注浆机
确定浆液配合比
浆体混合料配制
管尾垫板及纵联构件安装
浆液试配
初选配合比
测量放样
开始
棚管制作
原材料检验
否
就是
结束
安装止浆塞
就是
否
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、施工技术进行详细得了解。
5、2施工工艺
5、2、1导向墙得施工
导向墙采用C20模筑砼，截面尺寸为1m×1m，导向墙内设2榀18得工字钢架，工字钢架按照设计图纸进行加工，分3单元，各单元之间采用Φ26螺栓连接。
钢架外缘设1m长Φ140mm壁厚5mm（洞口φ108管棚）或1m长Φ180mm壁厚6mm（洞口φ159管棚）导向钢管，根据线路纵坡设置钢管外插角2°，平行于线路方向。
施工导向墙时应根据设计图纸先在洞顶5米以外施作水沟，并对边、仰坡进行刷坡。
按照设计在洞口宽1m范围内开挖拱部设计轮廓线。
在已开挖成型得拱部轮廓线上立筑底模，底模采用I20工字钢架设，立好后安设钢拱，钢拱每50cm安设1榀，共2榀，钢拱分3单元，各单元连接采用Φ26螺栓连接，并安设导向钢管，拱脚采用6根[25a槽钢，单根长度1m，并布设φ22锁脚锚杆进行固定，锚杆长度3米，钢拱安设后进行底模安装，底模采用5、5cm厚3015定型钢模板；然后进行侧模安装，模板采用5cm厚木板制作，分节长度不大于1m，现场拼装。
混凝土采用拌合站集中拌与，砼运输车运至工地，人工入模，插入式振捣器振捣密实。
当混凝土强度达到设计70%时，进行管棚施工。
当导向墙基础位于湿陷性黄土上时，两侧基础下侧各施作2根水泥土挤密桩，挤密桩延伸至非湿陷性地层长度不小于1m，挤密桩总长度不大于12m。
5、2、2管棚施工
（1）钻孔施工方法
①钻孔工艺流程图
②搭设平台，安装钻机，钻机安装要牢固，防止不均匀下沉、移位、倾斜等影响钻孔质量得现象发生，钻机距离掌子面不超过2m。
③钻孔
A为了便于插管，钻孔直径应比管棚直径大，其中φ108管棚钻孔孔径φ127mm、φ159管棚钻孔孔径φ170mm、φ89钻孔孔径φ100mm。
环向间距3根/米，φ159双层管棚环向间距40cm。
B钻机开孔时应低速，等成孔0、5m以后再升压至1、0mpa，遇软弱围岩，再改用低压钻进。
钻孔顺序由高位孔向低位孔进行，采用两台钻机分左右两侧施钻，并间隔钻孔，先钻奇数号，注浆完毕后再钻偶数号。
施钻时，钻机大臂必须顶紧在导向墙面上，以防止过大颤动影响施钻精度。
C管棚钻机钻深孔时必须接杆。
因此，随着孔深得增长，需要对回转扭矩、冲击力及推力进行控制与协调，尤其要严格控制推力，不能过大。
D管棚钻机固定就位前，测量人员应准确测量钻机外插角。
E钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm后转入正常钻速。
第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20～30cm时停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。
钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联接成一体。
每次接长钻杆，均按上述方法进行。
F换钻杆时，要注意检查钻杆就是否弯曲，有无损伤，中心水孔就是否畅通等，不符合要求得应更换，以确保正常作业。
G钻孔达到要求深度后，按同样得方法拆卸钻杆，钻机退回原位。
根据设计要求安装管棚。
a、钢管接头同一断面得接头数应不超过５0％，相邻钢管得接头至少错开１米。
管棚钢管分节长度4～6m，安装前应在地面预先排好并进行编号再依次安装，保证接头分布符合要求。
φ108管棚采用φ114mm壁厚6mm长度30cm热轧无缝钢管内车丝扣进行连接、φ159管棚采用φ165mm壁厚6mm长度30cm热轧无缝钢管内车丝扣进行连接、φ89管棚采用φ95mm壁厚6mm长度30cm热轧无缝钢管内车丝扣进行连接。
b、应按设计要求布设花管与安装钢筋笼。
④管棚钻孔得孔位、外插角、孔径施工允许偏差应符合下表要求：
管棚施工允许偏差（mm）表
项目
钻孔外插角
孔距
孔深
管棚
1°
±150
±50
（2）顶管工艺流程及工艺原理
①顶管工艺流程图
②顶管工艺
钻孔成型后，应抓紧时间进行顶管，防止时间过长孔口变形，顶管困难。
顶管采用大孔引导与棚管钻进相结合得工艺，即设置大于棚管直径得导向孔，然后利用钻机得冲击与推力（顶进棚管时凿岩机不使用回转压力，不产生扭矩）将安有工作管头得棚管沿引导孔顶进，逐节接长棚管，直至孔底。
③钢管顶进得作业要点
a管件制作：
棚管采用热轧无缝钢管。
棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好得孔内再联接。
事先加工好得管节联接套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联接。
第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。
b接长管件应满足管棚受力要求，相邻管得接头应前后错开，避免接头在同一断面受力。
c在顶进时钻机上必须安装与管棚直径相应得钢管顶进联接套，并在大臂上改换钢管扶直器。
d顶管作业：
将钢管安放在大臂上后，钻机对准已钻好得引导孔，低速推进钢管，其冲击压力控制在1、8～2、0MPa，推进压力控制在4～6MPa。
e接管：
当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，开动凿岩机反转，使顶进联接套与钢管脱离，凿岩机退回原位，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部（严格控制角度），人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接处联成一体。
凿岩机再以冲击压力与推进压力低速顶进钢管。
f棚管补强：
为了加强管棚得刚度与强度，按设计将管棚钢管全部打好后，应先用钻头掏尽钢管内残渣，进行棚管补强。
补强方法：
在钢管内安设钢筋笼，保证管棚得刚度。
（3）注浆工艺
①管棚单号钢管为注浆管，管身布设φ10～φ16注浆孔，孔间距15cm，呈梅花型布置，尾部150cm不设孔。
注浆前，先将钢管口外径与孔口周边得岩石用水泥密封，但要预留一小通气孔，注浆时，使钢管与孔壁得环形空隙内得空气容易从此通气孔冒出。
单号钢花管注浆完毕以后再钻孔顶进施工双号钢管。
管棚注浆结束标准：
当压力达到设计注浆终压并稳定10～15min，注浆量达到设计注浆量80%以上时，可结束该孔注浆。
②注浆浆液选用1:
1水泥砂浆；其水灰比控制在1：
1，建议注浆初压力为0、5～2、0Mpa，但应通过现场注浆试验调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。
管棚注浆采用压力—流量双条件控制。
③为了保证注浆效果，注浆采用一次升压法施工，即从注浆一开始就在短时间内将压力升高到设计规定值，并一直保持到注浆结束。
在规定得压力下，根据进浆量情况分级调整浆液浓度，直至裂隙逐渐被填充，单位吸浆量逐渐减小，达到结束标准即停止注浆。
注浆顺序根据降水漏斗原理，从拱部开始从上而下压注，先压注无水孔，后压注有水孔。
如遇串浆或跑浆，可间隔一孔或几孔灌压。
④注浆异常现象得处理
a在注浆过程中，经常发生浆液从其它孔流出得现象，这种现象称为串浆。
发生串浆时，在有多台注浆机得条件下，应同时注浆，无条件时应将串浆孔及时堵塞。
轮到该孔注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将孔内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后注浆。
b注浆压力突然升高，进行注清水，待泵压正常时，再进行注浆。
c注浆量很大，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，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙水中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过水泥砂浆得凝胶时间。
⑷按照设计要求，所有管棚钢管管身内应注塞M10水泥砂浆，可采用挤压泵灌注。
6、劳动组织
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得故障，管棚施工得质量很大程度上取决于钻孔与注浆得质量。
序号
人员
人数
职责
1
技术人员
1
掌握技术标准、负责施工指导、监督施工质量、记录
2
工班长
1
组织与协调
3
测量人员
2）
测量放样、检查验收、并对整个施工过程进行摄像
4
钻孔、安装人员
5-10
凿孔施工、准备材料、安装导管
5
浆液制备人员
5
准备材料、制备浆液、搅动浆液、清洗设备
6
注浆泵司机
2
注浆泵得操作、维修保养及鼓掌排除
7
清洗废浆工
1
清理废浆
8
注浆记录工
1
记录注浆压力、注浆量、流量、胶凝时间及其她得情况
9
安全员
1
负责施工安全
10
搬运工
4
搬运材料、机具
11
其她
8
电工、管棚加工、空压机司机等
7、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得热轧无缝钢花管、φ159mm壁厚7mm得热轧无缝钢花管、φ89mm壁厚5mm得热轧无缝钢花管，出浆孔直径为15mm，梅花型布臵，间距15cm×15cm。
所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度与伸长率）与工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及设计要求。
8、设备机具配置
结合正常施工需要，管棚施工机械设备配置如下：
表8-1隧道机械设备配置表
序号
机械名称
规格型号
单位
数量
备注
1
管棚钻机
JXD-100
台
2
2
电动空压机
4L-20/7
台
1
3
注浆泵
XDY70（D）
台
1
4
高速制浆机
ZJ-400
台
1
5
储浆桶
个
1
6
型材切割机
J3G2-400
台
1
7
型钢弯制机
WGJ-250
台
1
8
电焊机
BX6-120-3
台
2
9
装载机
ZL50
台
1
9、质量控制及检验
9、1质量控制
⑴钻孔前，精确测定孔得平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。
⑵钻孔外插角以1°～3°为宜，工点应根据实际情况作调整。
钻孔仰角得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，相邻得钢管不得相撞与立交。
⑷经常量测孔得斜度，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得压力与速度，防止断杆。
9、2质量检验
9、2、1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、抗拉强度与伸长率）与工艺性能（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、同交货状态得钢管，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得20%进行见证取样检测或按施工单位抽检次数得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与试验报告，并进行见证取样检测或平行试验。
①管棚所用钢管得品种与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。
②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。
③注浆浆液得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。
④注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围得空隙。
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得20%见证检查。
检验方法：
施工单位查施工记录得注浆量与注浆压力，观察；监理单位见证检查。
9、2、2一般项目
管棚钻孔得允许偏差应符合下表得规定：
表9-1管棚钻孔允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
方向角
1o
2
孔口距
±50mm
3
孔深
±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
（1）建立完善得施工安全保证体系，加强施工作业中得安全检查，确保作业标准化、规范化。
（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得安全工作，坚持班前进行安全教育制度。
（3）施工区域应设置警示标志，严禁非工作人员出入。
（4）施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。
（5）坚持安全教育，加强全员安全意识教育。
（6）严格按设计及施工规范要求进行施工，认真执行相关得施工安全规程
（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；
（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；
（9）钢管内注浆时，操作人员应戴口罩、眼镜与胶手套；
（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得安全装臵。
（11）施工现场使用得手持照明灯使用36V得安全电压。
（12）室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。
10、2环保要求
（1）施工时要控制对植被得破坏、水源、噪音得污染，严格遵守《环境保护法》以及相关得法律、法规、规章制度，严格执行“三同时”不留尾巴、不留后患，确保环保目标圆满实现。
（2）施工现场搅拌站废水与施工机械油污、隧道开挖排除得水必须经沉淀池沉淀并符合国家规定标准后方可排放。
①现场存放油料得地面进行防渗处理，在使用过程中，要采取防止油料跑、冒、滴、漏得措施，防止土壤或河流受到污染。
②工地临时厕所得化粪池采取防渗措施，做好防蝇、灭蛆工作。
③化学用品、外加剂等应库内存放，妥善保管，防止污染环境。
（3）固体废弃物得处理，桥梁桩基钻碴、泥浆运至指定弃碴场。
在施工中要根据自身特性采取回收利用、减量化处理、焚烧处理、稳定与固化处理、填埋等综合处理措施。
（4）噪音得防治，选择低污染或低噪声设备，并采取消音、隔音、护板等措施降低噪音。
机械车辆途经居民区地减速慢行，不鸣喇叭。
在固定得机械设备附近，修建临时隔间屏障，减少噪音传播。
（5）大气污染得防治，采取覆盖、密封、洒水等措施，防止与减少扬尘等。
严禁在现场焚烧任何废弃物及有毒废料（废机油、废塑料等）。
生活营地使用清洁能源，保证炉灶烟尘符合标准。
（6）开展形式多样得宣传教育活动，提高全员环保意识，使人人知道保护环境就就是珍爱生命。
（7）制定检查计划，明确检查任务，确定检查方法，落实检查责任制。
项目部每季度组织一次环保大检查，发现问题，找出原因，制定纠正措施并及时整改。
（8）评比奖罚制度：
指挥部设立环保奖励基金，每次环保检查情况，进行单位间得综合评比奖罚。
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