新建铁路蒙西至华中地区铁路煤运通道工程MHSS-2标段隧道工程 编号：MHSS-2-ZY-03 管棚施工作业指导书 单位： 中铁十二局集团有限公司 MHSS-2标段项目经理部 编制： 张朝亮 审核： 史赵鹏 批准： 鲍海荣 2015年5月9日发布 2015年5月10日实施目 次1.适用范围 12.作业准备 12.1内业准备 12.2外业准备 13.技术要求 14.施工程序与工艺流程 24.1施工程序 24.2工艺流程 25.施工要求 35.1施工准备 35.2施工工艺 35.3施工控制要点 66.劳动组织 67.材料要求 78.设备机具配置 79.质量控制及检验 89.1质量控制 89.2质量检验 810.安全及环保要求 910.1安全要求 910.2环保要求 10 1.适用范围本作业指导书适用于蒙华铁路MHSS-2标段隧道工程正线洞口段、正线洞内、正线穿越闻合高速、斜井洞口段及斜井井身软弱围岩辅助施工措施。
适用条件：⑴ 洞口φ108超前长管棚：Ⅳ级及以下围岩进洞段，或洞口段地表有重要建筑物，地表沉降要求高的地段⑵ φ89、φ76超前短管棚：洞身极浅埋段，下穿一般构筑物，自稳能力较差地段⑶ φ159超前长管棚：洞身穿越地表重要构筑物地段，且对沉降控制较严地段2.作业准备2.1内业准备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，熟悉以下规范、标准、文件：《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ-201-2008）；《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003）；《蒙华浩三段施隧参》16变-01～44施工前，技术人员对作业人员进行技术交底、岗前培训和安全教育，考核合格后持证上岗2.2外业准备技术人员收集管棚类型、施工长度、工程量、紧前工序验收情况，施工点位测量放样，围岩量测数据及超前地质预报数据分析试验人员对进场原材料进行试验检测，所有材料试验检测均满足设计、规范要求3.技术要求⑴ 技术人员检查开挖的断面中线及高程，开挖轮廓线应符合设计要求⑵ 钢架安装垂直度允许误差为±2°，中线及高程允许误差为±5cm⑶ 超前长管棚需在钢架上设置导向管，导向钢管与拱架焊接钻孔孔深、外插角度、施作范围在工点设计中根据实际情况选取，φ108管棚一般为25～40m，外插角夹角1°～3°，施作范围120°；穿越闻合高速段φ159管棚为每环长40m，分四个循环完成，外插角夹角0°～3°，施作范围150°；φ89、φ76管棚一般为10.5m，外插角夹角7°～11°，施作范围120°。
孔径比管棚钢管直径大20～35mm钻孔环向间距视管棚用途确定，一般为30～40cm钻孔顺序由高孔位向低孔位进行⑷ 为保证开挖后管棚钢管仍有足够的超前长度，纵向两组管棚搭接长度应大于3.0m，φ159超前长管棚由于下穿闻合高速公路，计划搭接10.0m⑸ 管棚钢管为热轧无缝钢管，并分段安装，钢管外径为76～159mm，每段长度宜为4～6m两段之间用丝扣连接，丝扣长度不应小于15cm，接头应在隧道横断面上错开⑹ 为增加管棚钢架支护的刚度时，φ159、φ108管棚内增设钢筋笼，钢筋笼由4根φ22主筋和固定环组成，施做完成后注入水泥砂浆水泥砂浆应用注浆泵灌注封堵塞应有进料孔和出气孔，当出气孔流浆后，方可停止压注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工艺流程工艺流程见图1图4-1 管棚超前支护工序流程图5.施工要求5.1施工准备⑴ 作业队长确保机械设备运转正常、人员配置满足施工需要⑵ 作业队长检查机具设备和风、水、电等管线路，机具的技术条件应能满足管棚作业需要。
5.2施工工艺5.2.1架设导向墙⑴ 测量人员根据隧道纵断面设计线、隧道洞轴线及明暗洞开挖轮廓线，放出隧道开挖轮廓线；施工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方清除掉，要求清除面平整，圆顺；为了便于导向墙钢拱及钻机安装就位，洞口长管棚施工垫设施工平台时可在洞口预留核心土，核心土的高度控制在管棚顶以下1米处；下穿闻合高速公路洞内管棚设置13m长管棚工作室，其余同洞口类似⑵ 测量人员检查开挖断面合格后，放出钢拱架的具体位置、里程、高度，并布置好桩点、作好交底⑶ 施工队根据测量交底及现场桩点，安装洞口工字钢拱架，间距符合设计要求，焊接牢固，用锁脚锚杆锁定锚固用全站仪或经纬仪、水平仪将导向管按照设计要求的外插脚度精确定位，并用加垫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，按照规范要求浇筑导向墙混凝土，并养生5.2.2钻机就位⑴ 管棚钻机（如图5.1）要支撑于稳固的地基上，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图5.1 TAIYE400型钻机⑵ 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。
用经纬仪、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，钻杆连接套应与钻杆同材质，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，应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，即可固定钻机钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在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，以达到钻进的导向作用钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右，并控制在20cm～30cm⑷ 钻机开孔时钻速不易过高，钻深20cm后转入正常钻速第一节钻杆钻入岩层尾部剩余20～30cm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，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⑸ 换钻杆时，应注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心喷水孔是否顺畅等，不符合要求的应及时更换以确保正常作业。
⑹ 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⑺ 引导孔直径应比管棚大15～20mm，孔深要大于管长0.5m以上⑻ 钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进⑼ 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2.0m处的棚管不钻孔)，孔间距15cm，呈梅花型布置管头焊成圆锥形，便于入孔⑵ 采用Z525-2A型台式多用钻床对φ108×6mm的管棚进行加工，根据长管棚的长度，来确定下料长度，一般长度控制在4～6m，丝扣长度为15cm，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15cm交错钻孔直径为10～16mm的注浆孔先下奇数管孔，第一节用4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5米长钢管。
每孔第一节端头加工成锥型，长为10cm末端可以不加工丝扣，在距孔口1.1米内不得加工注浆孔5.2.6安装⑴ 管棚顶进采用管棚机钻进相结合的工艺，施工前应首先做好导向墙，导墙长度应大于明暗分界线100cm，按设计位置布孔、并标注，摆放好管棚钻机，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15cm各钻孔均应做好施工记录⑵ 接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应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1m5.2.7注浆⑴ 安装好钢花管、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 注浆材料为水泥砂浆一其中水泥浆水灰比控制在0.5：1～2：1之间，注浆压力为0.5～2.0MPa，注浆结束后用M15水泥砂浆填充，以增强管棚强度管棚注浆结束标准：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⑶ 注浆量应满足设计要求，若注浆量超限，未达到压力要求，应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,也可结束注浆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°（长管棚）、7°～11°（短管棚）以为宜，工点应根据实际情况作调整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，至终孔仍超限者应封孔，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⑹ 管棚施工前必须认真执行技术交底制，使现场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⑺ 在施工中，严格实行工序“三检制”—自检、互检、交接检，上道工序不合格，不准进入下道工序的施工每道工序自检合格后，再报请监理工程师检查，监理验收合格后方可进行下道工序的施工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施工人员应结合项目部确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
表6.1 主要施工人员安排表序号人员人数1作业队长12技术主管13安全员14质量员15测量人员26钻孔、安装人员5～107浆液制备人员58注浆泵司机29清洗废浆工110注浆记录工111搬运工47.材料要求水泥：采用P.O42.5普通硅酸盐水泥钢花管规格：采用热轧无缝钢花管,出浆孔直径为10～16mm，梅花型布置，间距15cm×15cm原材料应符合设计及技术规范要求方可进场，按照试验室提供的配合比进行施工8.设备机具配置。