隧道管棚技术交底

1 编制依据

（1）XXXX隧道设计图；

（2）双线隧道复合式衬砌参考图；

（3）双线隧道防排水及辅助工程措施参考图；

（4）《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB 10753-2010）；

（5）《高速铁路隧道施工技术规程》（Q/CR9604-2015）；

（6）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB 10304-2009）；

（7）XXXXX隧道工程作业指导书及隧道工装作业指导书。

2 工程概况及设计参数

2.1 工程概况

XXX隧道位于XXXXXXXXX，隧道位于XXXX，属低中山区。进口里程DK141+366，出口里程DK147+389，全长6023m，为单洞双线隧道，隧道内线间距5.0m。隧道最大埋深527.2m。隧道开挖采用钻爆法施工工艺、衬砌类型采用线间距5m的单洞双线复合式衬砌，超前支护采用大管棚、超前小导管及超前密排小导管。

本交底适用于XXXX隧道正洞、附属坑道超前大管棚、超前中管棚的施工，设计施作里程详见表1。施工前根据超前地质预报和现场实际情况确定的围岩级别进行施作。

表1 XXX隧道管棚施工里程

2.2.1 超前大管棚设计参数：

①导向管：外径φ140mm，壁厚δ=5mm热轧无缝钢管，长度1m，环向间距400mm。

②管棚钢管：外径φ108mm，壁厚δ=6mm热轧无缝钢管。

③导向墙

洞口及洞身明暗分界处超前大管棚导向墙：采用C20混凝土，截面尺寸为1m×1m。

洞身超前大管棚在工作室内施做导向墙，纵向长度1m，采用C35混凝土，高度50cm（Ⅶ标段只有衬砌类型VC-1内设置），拱墙180°设置。

④倾角：外插角1°～3°为宜，可根据实际情况作调整；

⑤注浆材料：水泥浆液，水灰比：1:1（重量比）

⑥管棚设置范围：拱部140°范围；

⑦长度：见隧道架子三队六工班隧道管棚施工一览表(表1)；

⑧设置洞身超前大管棚地段最后一环管棚长度根据实际情况设置，但不得大于40m，其余管棚长度按40m计。

3 施工准备

3.1 人员配置

劳动组织方式：采用架子队组织模式。

施工中应根据现场情况及时调整，具体见表2。

表2 作业工地人员配备

管棚施工所用原材料应符合设计要求，设计未明确时应符合下述要求。

水泥：采用普通硅酸盐水泥，强度等级不小于42.5MPa，水泥的安定性、凝结时间均应合格，当含有较高可溶性硫酸盐的地层或地下水地段，应按侵蚀类型采用相应的抗硫酸盐水泥。

细骨料：应采用坚硬、耐久、天然洁净的河沙，吸毒模数应小于2.0，含水率宜控制在5%~7%。含泥量不应大于3%，泥块含量不应大于1%。

钢管：所有钢管进场检验力学性能指标应符合热轧无缝钢管的技术标准要求。

拌合用水：水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结的有害杂质。不应使用污水PH值小于4的酸性水，一般采用饮用水。

3.3 机械配置

表3 设备机具配置表

4.1 管棚施工程序

洞口及洞身大管棚施工程序：

测量放样→安装拱架→安装导向管、浇筑导向墙→钻孔→安装管棚钢管→管棚钢管注浆。

4.2 工艺流程

图1 管棚施工工艺流程图

4.3 棚管加工

洞口及洞身大管棚采用φ108mm热轧无缝钢管，壁厚6mm，在末端的钢管有一端加工成尖形；其它钢管的两端均加工成丝扣，长度为15cm，采用φ114mm壁厚6mm的外套丝扣（内车丝30cm）接头钢管连接工艺。奇数孔采用钢花管，偶数孔采用钢管，加工时把钢管截取3m~6m（整根按9m算）小段。钢花管上钻孔注浆，孔径10～16mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段150cm，编号为偶数的钢管不开孔。

为提高管棚的抗弯能力，在钢管及钢花管内设置钢筋笼，钢筋笼由四根主筋和固定环组成，主筋为Φ22螺纹钢，固定环为φ42钢管。固定环采用短管节，节长5cm，将其与主筋焊接，间距0.5m。钢花管示意图及丝扣示意图见图2及图3。

图2 钢花管示意图

图3 丝扣示意图

4.4 测量放样

根据设计的大管棚和导向墙位置，分别用全站仪和精密水准仪进行管棚位置和导向墙位置放样，特别要控制大管棚位置与隧道开挖线之间的距离，以免出现大管棚位置侵入隧道初期支护空间范围的现象。

4.5 导向墙施工

洞身长管棚设置需设导向墙，以管棚工作室为空间，在大管棚施作方向1m范围作为导向墙。在施作时，先安装导向管，以内外层初期支护为内外模，以钻孔端围岩为一侧侧模，另一侧用木模封堵，回填C35混凝土后，按照洞口及洞身明暗分界处大管棚施工方法施工。如下图4、图5、图6。

图4 洞身大管棚布置图

图5 管棚工作室内导向墙施作位置（cm）

图6 导向墙纵断面图

洞口及洞身明暗分界处长管棚需设导向墙，拱部按140o范围计算，采用C20砼，截面尺寸为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。为保证长管棚施工精度，导向墙内设3榀I18轻型工字钢，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14mm厚连接板焊接成型，单元间由螺栓连接，接头处焊缝宽度：腹板hf=9mm，翼缘hf=12mm。导向管安装示意图见图7及导向墙工字钢正面布置见图8

图7 导向钢管安装示意图（单位mm）

图8导向墙工字钢正面布置图（单位mm）

导向墙施工主要包含导向墙开挖、钢架及导向管安装、模板支撑及模板安装、砼浇筑及养护等工序。

（1）在进行导向墙砼施工前，要加工支撑导向墙砼浇筑的拱架和模板。支撑拱架采用I18工字钢三榀。测量队按照导向墙预留变形量进行测量放线，将导向墙轮廓线和导向管位置放出。

（2）导向墙可采用挖槽法施工。当洞口段挖方标高降至导向墙顶部时，导向墙作业处预留10m平台暂不往下开挖（其它部位可照常进行开挖），由测量人员控制标高，放出导向墙的开挖线，用挖掘机配合人工进行挖槽，开挖完成后，基坑底部及边墙抹砂浆，作为导向墙浇筑的底模和边模。

（3）基坑开挖完毕，安放钢拱架。钢架用冷弯机加工成型，分三节制作，在施工现场进行组装。钢架连接钢板采用220×230×14mm钢板，各节钢架用M24×60螺栓连接。为保证拱架的稳固，拱架间按环向1m间距可设置Φ22连接筋。

（4）钢架安装完毕，即可安装导向管。导向管安设的平面位置、外插角的准确度直接影响管棚的质量。首先在钢架外边缘按40cm的间距标出导向钢管的摆放位置，外插角按1°~3°设置，用水准尺配合坡度板设定导向管的外插角。导向管牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。在浇筑混凝土前，将管口密封，防止混凝土堵管。

（5）采用14#工字钢搭设底部环形支撑拱架4道（间距25cm），在拱架上铺设木模板。底模采用木模板（5cm厚，宽度不超过30cm）拼装，在其上铺设2mm厚的宝丽板，以保证混凝土外观质量。堵头模采用5cm厚木板，拼装成弧形，其内面贴2mm宝丽板。模板加固采用钢管进行支撑，内拉外撑的方式，以保证模板刚度和稳定性。拼装时，在模板间粘贴双面胶以防止漏浆。顶模采用木模板，边浇筑边立模。在浇筑前，先沿结构边线布置模板架立筋，导向墙顶部40°范围内不采用模板，采用人工收面的方式以保证结构面平整光洁。

（6）导向管安装完毕，经检验合格后进行混凝土的浇筑。边浇筑边安装导向墙顶部模板。顶部模板采用木模板拼装，每块模板长50cm,宽110cm、厚5cm（与端模搭接5cm）。在浇筑混凝土前，设置四排Φ16钢筋，在底部支撑钢拱架上焊接，作为顶部模板的加固径向拉筋,拉筋环向间距1m，纵向间距0.25m。浇筑混凝土时，每浇筑到一定层高，应停下来进行安装模板，模板安装的高度以便于混凝土振捣为原则，一般控制在2m左右。模板安装完毕后，紧靠模板沿导向墙环向设置4道ф16钢筋，钢筋与拉筋的外露部位焊接以加强模板支撑。然后继续浇筑混凝土，直至施工结束。

（7）导向墙施工完毕后，达到一定强度后及时开挖，露出钻孔一侧的混凝土面，但是预留导向墙下部的核心土，必要时用挖掘机回填土石，施做钻孔平台基础，以方便钻孔施工。

4.6 搭钻孔平台安装钻机

（1）钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

（2）平台要支撑于稳固的地基上，如现场条件不足，可用挖掘机土石回填作业平台基础或搭设脚手架平台，脚手架连接必须要牢固、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。如下图16、17。

（3）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。

（4）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。

4.7 钻孔

（1）在施作前，按测定好钻孔的范围、平面位置，并对每个孔按照从左至右的顺序编号。

（2）为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ127mm。（中管棚采用钻头采用100mm）

（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，从高孔位向低孔位进行。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。

（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预报参考资料，从而指导洞身开挖。

（8）在施钻过程中及时记录和绘制孔位布置图。

（9）施工时先打设奇数孔钢花管并注浆，然后打设偶数孔钢管。

4.8 清孔验孔

（1）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。

（2）用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

（3）用经纬仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。

（4）管棚不得侵入隧道开挖线，相邻的钻孔不得相撞和立交。

4.9 安装管棚钢管

（1）钻孔合格后，及时安装钢管，下管前要先对每个钻孔的钢管进行配管和编号。下管按照编号分段施工。

（2）安装时必须先安装奇数孔钢花管并注浆后，再施做偶数孔钢管。

（3）引导钻孔钻完毕后，将钻头退出，钻杆全部卸下，将预先加工好的奇数孔钢花管安装在大臂上，低速推进钢管，风压控制在4.0～6.0Mpa。当第一根管推进孔内外露30～40cm时停止推进，使顶进的联接套与钢管脱离，大臂退回原位，人工装上第二节钢管，大臂低速钻进，使其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顶进钢管。接同样的方法继续加长钢管至设计长度。用小钻头第二次钻进，将管内的残渣清除。

（4）接长钢管应满足受力要求，接头采用连接钢管，内丝扣长15cm。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1m。为使钢管接头错开，编号为奇数孔第一节采用3m钢管，偶数孔第一节采用6m钢管，之后每节均采用6m。

（5）孔口封堵：钢管内插入注浆管和排气管，排气管要深入空地、对预留的管口进行保护后，对孔口空隙进行封堵和施作掌子面喷射砼止浆墙。钢管与导向管间隙用锚固剂堵塞严密，以防浆液冒出。堵塞时设置进浆孔和排气孔。可采用如图9所示形式。

图9大管棚注浆示意图

4.10 封闭工作面

为防止注浆浆液到处扩散，在导管安装完之后，对开挖工作面进行喷射混凝土封闭，厚度10cm～15cm，形成止浆墙。

4.11 注浆

（1）压水试验

压水试验的目的主要是测定岩层吸水性，核实围岩渗透性，为选择泵压、浆液配合比作参考，同时检查管路及止浆塞效果。开泵前应先将吸浆管伸入水桶，待泵吸水性正常时，关闭注浆球阀，观测泵压。压力表正常时，持续5min不出故障即可。

（2）水泥砂浆的配制

浆液采用水泥浆液注浆（水泥浆液水灰比为1：1），浆液配合比需进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。

（3）注浆施工操作要求及注意事项

a)管棚注浆口必须安设止浆阀，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。

b)采用注浆机将水泥浆注入管棚钢管内，压力0.5MPa~2MPa，注浆终压为注浆压力的2～3倍，注浆压力应逐步升高，达到终压并继续注浆10min以上，进浆量为20～30L/min，结束注浆；注浆结束后用M10水泥砂浆填充钢管，以增强管棚的强度。注浆过程中设专人做好记录。注浆达到需要的强度后方可进行开挖。

c)注浆时先注“奇数”孔，再施作“偶数”孔。

d)注浆量应满足设计要求，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，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。

5 质量控制及检验

5.1 质量控制

（1）钻孔前，准确测定孔的平面位置、倾角、外插角。并对每个孔进行编号。

（2）严格控制钻孔断面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。

（3）孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。在安装前用测量仪器以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；并与工字钢架焊牢。

（4）配备专职量测人员，随时监测钻孔的方向及仰角，做到勤测勤纠，确保精度控制在允许误差内。若发现偏差超限时及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。

（5）清孔时做到管内清洁，注浆孔无堵塞，安置集料斗收集渣土，保持工作面的整洁。

（6）管棚注浆压力和注浆量双控标准，注浆中如发生与其他孔串浆应将串浆孔堵住，轮到注该孔时，拨出堵塞物，用高压风或水冲洗，如拨出堵塞物时，仍有浆液外流，则可不冲洗，立即接管注浆。压力突升则可能发生堵管，应立即停机检查处理。如果压力长时间上不去，应检查是否窝浆或流往别处，否则将应调整浆液配比，缩短胶凝时间，进行小泵量低压或间歇注浆，但间歇时间不能超过浆液胶凝时间，以保证管棚刚度并填充钢管与管周土体间空隙为要。

5.2 质量检验

5.2.1 主控项目

（1）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10%进行见证取样检测，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。

（2）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。

（3）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。

（4）注浆浆液的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。（5）注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应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。

5.2.2 一般项目

管棚钻孔的允许偏差应符合下表4的规定：

表4 管棚钻孔允许偏差

检验方法：仪器测量、尺量

6 安全保障措施

（1）钻孔、注浆人员熟练掌握有关作业规程；禁止在不停机械的情况下进行任何修理；注浆泵及管路内压力未降至零时，不拆除管路或松开管路接头，以免浆液喷出伤人；钻机和注浆泵由专人负责操作，未经同意其他人不得操作；注浆人员在拆管路、操作注浆泵时戴防护眼镜，以防浆液溅入眼睛；

（2）注意用电安全，高空作业应有防坠落措施，采用合格电线，并安装漏电保护装置，防止漏电，布线、接头时要做到安全无障；（3）在扫孔过程中，人员撤离到安全地带，防止由孔口吹出土石块伤人；

（4）每一孔注浆完成后，先泄压，再拆管，防止注浆管内高压伤人；

（5）钻孔、注浆上下同时作业时，搭设支架必须牢固，同时支架上必须面铺木板，以满足支架上人员和机械设备的安全正常使用；

（6）钻机、注浆泵应定期保养，修护，加油；

7 文明施工及环水保措施

7.1 文明施工措施

（1）施工期间始终建立良好的现场排水系统，保证水流畅通。

（2）合理规划施工便道和施工场地，固定行车、行人路线、便道宽度，尽量少扰动地表，少破坏地表植被。

（3）施工中采取措施严格控制扬尘：运输便道经常洒水保持湿润。

（4）规定施工、生活环保限界，设立限界桩和限界线，用醒目的限界牌标明，禁止人员、设备进入环保限界以外进行各种活动。

（5）实行用火控制管理，严禁随意燃烧各种垃圾及废弃物。

（6）对参与施工的队伍签定文明施工协议书，建立健全岗位责任制，把文明施工落到实处，提高全体施工人员文明施工的自觉性和责任感。

（7）合理安排施工顺序避免工序相互干扰，凡下道工序对上道工序会产生损伤或污染的，要对上道工序采取保护或覆盖措施。

7.2 环水保措施

（1）注浆过程中的漏浆、泻浆等废弃物不能随意排放，防止污染周围生活用水等，污染灌溉用水等。

（2）尽量减少影响地表水及地下水的走向流动，防止影响周围生态环境。

（3）提高环保意识，作好现场与周边环境卫生，实现文明施工。

（4）设立专用排浆沟、集浆沟，对废浆、污水进行集中沉淀处理后，再排放至指定位置，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。

8 施工注意事项及其它

（1）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。

（2）钻孔外插角因根据各工点实际情况作相应调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。

（3）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。

（4）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。

（5）掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

（6）选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径要求，钻眼要求平稳灵活，能在水平方向360度范围内钻孔，施钻时应有导向架。

（7）管棚注浆后再打设偶数孔作为检查孔，检查注浆效果。有水地层可观察偶数孔内涌水颜色及涌水量，水颜色如较澄清或夹带水泥查快，则注浆效果较好，如涌水为泥浆颜色或涌水量较大时，应补注或重注。

（8）洞身大管棚施工时，在工作室施作导向墙之后，后续工作参照管棚的施工要求进行施工。