隧道长管棚作业指导书.docx
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隧道长管棚作业指导书
新建铁路合肥至福州段站前六标
长管棚搭设作业指导书
编制人：
康青松
审核人：
温守杰
审批人：
温守杰
中铁六局合福铁路安徽段站前六标项目经理部五分部
二0一二年十月二十五日
目录
1.适用范围-1-
2.作业准备-1-
2.1内业准备-1-
2.2外业准备-1-
3.技术要求-2-
4.施工程序与工艺流程-3-
4.1施工程序-3-
4.2工艺流程-3-
5.施工要求-4-
5.1施工准备-4-
5.2施工工艺-4-
5.3施工控制要点-8-
5.4施工突发事故及处理预案-8-
6.材料要求-9-
7.劳动组织-9-
7.1劳动力组织-9-
7.2施工人员安排-10-
8.设备机具配置-10-
9.质量控制及检验-11-
9.1质量控制-11-
9.2质量检验-11-
10.安全及环保要求-13-
10.1安全要求-13-
10.2环保要求-14-
隧道长管棚施工作业指导书
1.适用范围
使用于金竹岭隧道进口方向DK240+794-DK240+824区段长管棚的搭设，长管棚应和导向墙钢架配合使用。
2.编制依据
《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）
《双线隧道辅助施工措施、防排水及施工方法》（合福遂参04）
2.作业准备
2.1内业准备
⑴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。
⑵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、技术水平和设备装置的施工参数。
⑶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
⑴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。
⑵材料的试验，配合比的设计。
⑶施工场地的平整，水、风、电的设置，其他辅助措施的准备。
⑷施作导向墙（洞口），清理好管棚施作的端墙面并进行施工测量与放样，准备安设定位钢管。
3.技术要求
⑴检查开挖的断面中线及高程，开挖轮廓线符合设计要求。
⑵导向墙采用C20混凝土，截面尺寸1m×1m，环向长度可根据具体工点实际情况确定。
要保证其基础稳定性。
⑶本隧道施工导向墙数量按拱部140°范围计算。
为保证长管棚施工精度，导向墙内2榀I18轻型工字钢架，钢架外缘设ϕ140壁厚5mm导向钢管，钢管与钢架焊接。
钢架各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接，接头处焊缝高度：
腹板hf=9mm，翼缘hf=12mm。
钢架各半径尺寸按中心线标注。
⑶在钢架上沿纵向钻设管棚孔，其外插角以不得侵入隧道开挖轮廓线，方向角误差不大于±1°，径向误差不大于±50mm。
孔径比管棚钢管直径大20～30mm,环向间距40cm。
钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。
⑷必须保证开挖后管棚钢管有足够的超前长度，采用φ114车丝无缝钢管进行连接，连接钢管长度30cm。
⑸管棚钢管采用热轧无缝钢管，并分段安装。
钢管外径为108mm，每段长度为3m、6m两种，隔一孔的第一根钢管设置为3m，其余为6m钢管。
接头在隧道横断面上错开，同一截面内的接头数量不得超过50%，接头至少要错开1m。
⑹钢管内注入水泥浆。
水泥浆用注浆泵灌注，注浆压力0.5MPa～2.0MPa，封堵塞有进料孔和出气孔，当出气孔流浆后，方可停止压注。
⑺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
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
详见附后“管棚施工工艺流程图”。
管棚施工工艺流程框图
5.施工要求
5.1施工准备
管棚施工前先对管棚施工方法、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测量组根据设计的隧道纵断面线、隧道洞身轴线及洞身开挖轮廓线，放出隧道开挖轮廓线；架子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；为了方便导向拱及钻机安装就位，垫设施工平台时在洞口预留长6m的核心土，顶宽度为6m，核心土的高度控制在管棚顶以下1m处；在紧靠核心土四周挖一条小沟，将掌子面的水排出。
⑵测量组检查开挖断面合格后，放出洞口钢拱架的具体位置、里程、高度，并布置好桩点、做好交底。
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，焊接牢固，用锁脚锚杆锁定锚固。
用全站仪、水平仪将长为1米的导向管按照1～3°的外插脚精确定位，并用Φ18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置。
用全站仪、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，钻杆连接套管与钻杆同材质，两端加工成内螺扣（钻杆首尾端外螺扣），联结套管的最小壁厚≥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，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置、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，即固定钻机。
钻孔仰角的确定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，以达到为钻进导向的作用。
钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右，最大不超过20 cm～30 cm。
⑷钻机就位前，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进作业平台上，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，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。
⑻引导孔直径比管棚大20～30mm，孔深不大于管长加0.5m。
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，并保留渣样，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1.1m处的棚管不钻孔），孔纵向间距11cm，呈梅花型布置。
管头加工成圆锥形便于入孔，长度10cm。
⑵采用Z525-2A型台式多用钻床对φ108×6mm的管棚进行加工，根据长管棚的设计长度，来确定下料长度，一般单根长度控制在3m或6m，丝扣长度为11cm，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11cm交错钻孔直径为孔径10～16mm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。
在距孔口1.1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。
施工前首先做好导墙，导墙长度大于明暗分界线50cm，按设计位置布孔、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11cm。
各钻孔均做好施工记录。
⑵接长钢管满足受力要求，相邻钢管的接头前后错开。
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注浆材料为水泥浆。
其中水泥浆水灰比控制在1：
1之间，注浆压力为0.5～2.0MPa。
坍方及围岩破碎且富水地段，根据实际情况在钢管内先放置Ф18钢筋和直径42mm×3.5mm钢管固定环（间距1.5m）组成的钢筋笼，注浆结束后用M7.5水泥砂浆填充，形成钢管混凝土，增加强度。
⑶注浆量满足设计要求，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，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,结束注浆。
结束注浆后用M10水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
5.3施工控制要点
⑴钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。
⑵钻孔外插角1°～3°，工点根据实际情况作调整。
钻孔仰角的确定视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在1°～1.5°。
施工中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。
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，采用在异径接头处镶焊硬质合金，一旦卡钻，施以少量循环水，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。
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。
如上述方法达不到效果，使用在浆液中加入速凝剂，间歇灌浆、灌注砂浆、停灌待凝等方法处理。
6.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的热轧无缝钢花管,出浆孔直径为15mm，梅花型布置，间距11cm×11cm。
原材料符合设计及技术规范要求。
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
人员
人数
职责
1
技术人员
2
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
组织和协调
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
注浆泵的操作、维修保养及故障排除
7
清洗废浆工
1
清理废浆
8
安全员
1
负责施工安全
9
搬运工
4
搬运材料、机具
10
其他
8
电工、管棚加工、空压机司机等
合计
30～35
（备注：
以φ108为例组织）
8.设备机具配置
序号
人员
数量
参考型号
1
管棚钻机
2
KR80412
2
电动空压机
1
空压机（≥20m3）
3
注浆机
1
注浆压力≥（10～12.5）MPa，排浆量≥100L/min，并连续注浆
4
高速制浆机
1
ZJ-400
5
储浆桶
1
≥2m3
6
混凝土拌和站
1
JZ500
7
型材切割机
1
J3G-400A
8
型钢冷弯机
1
LW70
9
电焊机
2
BX1-400
10
混凝土运输车
1
HDT5250GJB8
11
装载机
1
ZL50C
9.质量控制及检验
9.1质量控制
钢管的型号、质量和规格等符合设计和规范要求。
超前管棚与钢架支撑配合使用时，与钢架焊接牢固。
钢管插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。
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
9.2.1参考的质量验收规范
《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。
注浆压力符合设计要求，注浆浆液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符合下表的规定：
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
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。
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。
施工区域设置警示标志，严禁非工作人员出入。
施工中对机械设备进行定期检查、养护、维修。
坚持安全教育，加强全员安全意识教育。
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
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；
拆卸钻杆时，要统一指挥、明确联络信号，板钳卡钻方向正确，防止管钳及扳手打伤人；
钢管内注浆时，操作人员戴口罩、眼镜和胶手套；
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置。
施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。
室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。
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。
严格按作业指导书进行施工，提前作好安全技术交底。
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。
（16）高空作业安全要求
长管棚施工属于高空作业，在施工前必须对所需的安全防护用品及防护设施、标志、工具、仪表、电器设施进行检查和试验，合格后方可投入使用。
作业人员必须正确佩戴和使用防护用品，必须系安全带，安全带挂在牢固的物件上，严禁在一个物体上挂多根安全带或一根安全带上拴多个人。
作业人员必须从专用的爬梯上下，严禁攀爬脚手架。
施工过程中所用的物料、机具、工具等，必须堆平放稳，不得妨碍通行和装卸。
对有可能坠落的物件必须先行撤除或加以固定。
在雨季施工时，必须采取可靠的防滑措施，行走通道和爬梯上的雨水必须及时清除。
操作平台在搭设和拆除时，派专人监护，搭设时自下而上，拆除时自上而下，严禁上下同时拆除。
操作人员必须进行体检，并持证上岗。
10.2环保要求
在工程施工过程中严格遵守国家、地方政府、铁路部和哈尔滨铁路局下发的有关环境保护的法律、法规和规章。
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。
特种作业人员持证上岗，并对作业人员配有相关的劳动防护。
对可能出现的粉尘采取喷雾降尘的方法。
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置，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。
将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、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。
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