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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2009-05-09

洞口超前管棚施工作业指导书
一、    工程概况
五指山隧道穿过五指山丘陵，分左、右线设置。广州端洞口（进口）地段基岩裸露，岩性为紫红色厚层块状砾岩，左线为弱微风化，右线为强风化。设计在左右线隧道进洞前采用5m的双层短管棚超前支护；苍梧端洞口（出口）地势较平，主要为耕植土、亚粘土及全风化灰岩和强风化白云岩，洞顶覆盖较薄。设计在左右线明暗交界处采用30m长管棚进行超前支护。
二、超前管棚施工
1.工艺流程图

2.施工方法
2.1搭设平台，安装钻机
2.1.1搭设平台
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的现象发生，钻机距离掌子面不超过2m。
2.1.2钻孔
1)为了便于插管，钻孔直径应比管棚直径大20－30mm，钻孔深度宜大于设计的0.5m。采用Ф125mmm钻头钻孔，成孔直径130mm。
2)对钻进不能成孔（如发生塌孔、卡钻等现象）地带应补浆固结围岩，待围岩固结后一次成孔。
3)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。
4)管棚钻机钻深孔时必须接杆。因此，随着孔深的增长，需要对回转扭矩、冲击力及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，不能过大。
5)为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联接套应与钻杆材质相同，两端加工螺扣。
6)管棚钻机固定就位前，测量人员应准确画出钻孔位置。
7)施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动影响施钻精度。
8)钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm后转入正常钻速。
9)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，均可按上述方法进行。
10)换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换，以确保正常作业。
11)引导孔直径应比管棚外径大15～20mm，孔深要大于管长0.5m以上。
12)钻孔达到要求深度后，按同样的方法拆卸钻杆，钻机退回原位。
13)安装管棚钢管，根据设计要求安装管棚。
a、钢管接头同一断面的接头数应不超过５0％，相邻钢管的接头至少错开１米。安装前应在地面预先排好再依次安装，保证接头分布符合要求。
b、钢管上应按设计要求打注浆孔。
　　c、钢管的径向定位误差不大于２0cm。
2.2顶管工艺流程及工艺原理
2.2.1顶管的工艺流程图

2.2.2顶管工艺
本方法采用大孔引导和棚管钻进相结合的工艺，即先在安装好的导向架上按设计位置固定好大于棚管直径的引导管Φ127×5mm，然后利用钻机的冲击和推力（顶进棚管时凿岩机不使用回转压力，不产生扭矩）将安有工作管头的棚管沿引导孔顶进，逐节接长棚管，直至孔底。
2.2.3钢管顶进的作业要点
1）管件制作：棚管采用Φ42mm或φ108mm热轧无缝钢管。棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联接。事先加工好的管节联接套，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。
2）接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一断面受力。
3）使用潜孔钻机施作大管棚时，用钻机顶进φ108mm棚管。在顶进时钻机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套，并在大臂上改换钢管扶直器。待引导孔钻好后，使用顶管大臂进行顶进作业。
4）顶管作业：将钢管安放在大臂上后，钻机对准已钻好的引导孔，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。
5）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和推进压力低速顶进钢管。
6）棚管补强：为了加强管棚的刚度和强度，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：在钢管内注入水泥砂浆，形成钢管混凝土。
3.注浆工艺
3.1注浆前，先将钢管口外径与孔口周边的岩石用水泥密封，但要预留一小通气孔，注浆时，使钢管与孔壁的环形空隙内的空气容易从此通气孔冒出；网管口注浆时，直至浆液由通气孔冒出为止，注浆可采用多孔同时注浆，或先灌注“单”号孔，待1～2天固结后，再灌注“双”号孔；注浆时，其水灰比控制在1：1，建议注浆初压力为0.5～1.0Mpa，终压力为2.0～2.5Mpa，但应由试验确定具体数值。注浆结束后用10＃水泥砂浆填充，形成钢管砼。
3.2为了提高管棚注浆效果，浆液选用1:1水泥砂浆水灰比控制在1：1左右；管棚注浆采用压力—流量双条件控制，KBY50/70型或性能类似的注浆泵，其注浆压力及注浆量按以下办法确定：
    1）注浆压力
注浆压力是影响注浆效果的关键因素，施工中必须认真对待。常规条件下，注浆压力主要与涌水压力（静水压力及动水压力）、裂隙大小和粗糙程度、浆液的性质和浓度、要求的扩散半径等有关，可按岩层裂隙与注浆压力关系或涌水压力与注浆压力关系确定。
   　2）注浆量
为了获得良好的固结及堵水效果，必须注入足够的浆液量，确保一定的有效扩散范围。但注浆量过大，扩散范围太远，将造成浆液的浪费及给开挖造成新的难度。
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。在规定的压力下，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。
3.3注浆异常现象的处理
1）在注浆过程中，经常发生浆液从其它孔流出的现象，这种现象称为串浆。发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，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。
2）注浆压力突然升高，进行注清水，待泵压正常时，再进行注浆。
3）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的凝胶时间。
4.机具设备
序号    项目    设备、机具名称
1    钻机    钻进能力：50～100m；孔径≥150mm；钻孔角度：0～360°；动力：冲击式、回转式、冲击－回转式
2    单（双）液注浆泵    注浆压力≥（10～12.5）MPa，排浆量≥100L/min，并可连续注浆
3    水泥浆搅拌桶    有效容积≥600L，搅拌改性水玻璃应选用高速机械式或风动式
4    储浆桶    ≥2m3
5    检验测试设备    秒表、PH计、波美计
6    动力    空压机（≥20 m3）
7    加工设备    钢筋切断机、交流电焊机
8    其他设备    流量计、混和器、抗震压力表、高压胶管、高压球阀、水箱

5.劳动力组织
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、胶凝时间及其他的情况
9    安全员    1    负责施工安全
10    搬运工    4    搬运材料、机具
11    其他    8    电工、管棚加工、空压机司机等
合计    29～34
6.质量要求
6.1钻孔前，按设计精确画出钻孔位置。
6.2管棚钻机应在技术人员和测量人员的指导下摆正大臂，按设计调整好钻孔角度。开钻速度要慢，待钻杆进入岩体30cm左右后，常速钻进。
6.3钻孔平面误差≤15cm，钻孔角度误差≤0.5°。
6.4控制钻孔角度，尤其接长钻杆后钻进角度应严格控制。成孔要孔壁圆、角度准、孔身直、深度够。
6.5注浆前先注水清孔、引流，要检查管节两端联接丝扣，有脱扣和裂纹的管节不得使用。
6.6注浆时应准确掌握浆液配比，并使浆液在管内充填密实。
6.7大管棚接头处要错开，以利于整体受力。
7.安全措施
为确保安全，应采取以下措施：
7.1进行全员安全意识教育。
7.2针对长大管棚施工特点和要求，严守有关安全规则和安全规章制度。作业平台搭设牢固并设置围栏。
7.3加强对围岩进行动态监控量测，实行信息化管理，科学的组织施工。
7.4拆卸钻杆时，要统一指挥，明确联络信号，扳钳卡方向应正确，防止管钳及扳手打伤人。
7.5注浆人员及所有进入施工工地的人员，必须按规定佩带防护用品，穿戴防护用具（如胶皮手套、口罩、眼镜、防护罩等）。
7.6所有工作人员必须遵章守纪，听从统一指挥，同时加强安全保卫工作，禁止闲杂人员进入施工现场。
7.7要有良好的照明条件。

5.钻孔和注浆
5.1径向注浆应跟随开挖工作面、并距开挖工作面5～10m的地方进行。
5.2钻孔过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进而进行注浆，浆液凝固后再行钻进。
5.3当地层裂隙不太发育时，径向注浆采用自进式锚杆、中空注浆锚杆或注浆花管，注浆花管采用φ42mm无缝钢管加工制作（施工工艺同超前注浆小导管）；当围岩松软（如砂层）、或在断层破碎带段，径向注浆要求很高，宜采用TSS管，以减少或防止注浆施工中串浆的发生，从而提高径向注浆加固效果；
5.4径向注浆的参数应按设计进行，并根据地层特点、现场试验结果不断完善和调整，注浆方式为全孔一次性注浆；
5.5注浆过程中，若压力突然升高应停止注浆，检查处理后再进行注浆；若遇到串浆或跑浆，宜采用间隔一孔或几孔的注浆方式；
5.6注浆模式宜为约束型注浆，每一注浆段落应从两头向中间注浆，顺序宜按两序孔进行，即先跳孔跳排注单序孔，然后注剩下的二序孔；从两边墙向拱部交叉进行；从少水（或无水）孔向有水孔（大水孔）进行；
5.7径向注浆结束标志：一序孔注浆结束标准以定量定压相结合为原则进行控制。注浆施工过程中，以定压为第一控制原则，如果长时间注浆压力不上升，应将注浆材料调整为HSC单液浆，然后按定量标准进行注浆控制；二序孔注浆结束标准以必须达到设计注浆终压为原则进行控制。
6.机具设备
序号    项目    设备、机具名称
1    孔内注浆设备    含TSS管、止浆花管、注浆芯管、上下闷盖、橡胶套（洞内长管注浆用）
2    地质钻机    超前钻探用，判别是否可以采用径向注浆（可以取芯）、带止浆塞（测围岩裂隙、节理分布情况时用）
3    支架式钻机    洞内长管钻孔采用（标准同7.6节）
4    凿岩机    洞内短管钻孔采用
5    注浆泵    洞内长、短管注浆
6    搅拌机
7    三翼合金钻头    ≥φ110mm
8    一次性钻头    ≥φ91mm
9    涌水量测试系统    自制
10    量水桶    ≥2m3
7.劳动组织
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    组织和协调
3    钻孔、安装    5～10    钻孔、安装注浆管
4    浆液制备人员    5    准备材料、制备浆液、搅动浆液、清洗设备
5    注浆泵司机    2    注浆泵的操作、维修保养及鼓掌排除
6    清洗废浆工    1    清理废浆
7    注浆记录工    1    记录注浆压力、注浆量、流量、胶凝时间及其他的情况
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    10    电工、空压机司机等
合计    31～36
8.钻孔、注浆作业
8.1钻机选择要求
1）根据隧道渗水、突水的特点，选择技术上可靠、经济上合理并具有实用性的钻孔设备；
2）根据所钻进地层岩性、注浆深度、孔径以及工作环境来确定钻机型号；
3）土质、泥岩、风化砂岩和软弱页岩等相对较软的岩层应选用旋转式钻机；硬岩中可选用冲击钻机快速钻进；在软硬相间的地层中应选用冲击－旋转式钻机；
4）在高压注浆中，为确保钻孔时设备、人员的安全，设备须有足够的给进能力及可远距离操纵的功能；
5）尽量结合隧道开挖及超前钻探的作业设备进行选择；
6）为避免污染隧道内空气，不宜选用内燃机带动的钻机；
7）根据注浆孔布置圈径、孔数及选定的钻机型号决定钻机台数；
8）为满足工程施工进度要求，力求钻孔设备在一定的精度下钻孔设备少、钻孔效率高。
8.2钻孔施工工序
钻孔注浆顺序为：先钻注布置在隧道顶板上的注浆孔，后钻注隧道两侧孔,最后钻注底板孔；或先内圈孔后外圈孔；或先无水孔后有水孔。。
8.3施工方法
8.3.1钻孔
1)钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构垂直。
2）钻孔应圆而直，锚杆的钻孔直径应与杆体直径相匹配。
3）钻孔在初喷砼后进行。
4）围岩破碎地带采取增加锚杆数量和加大锚杆直径。
5）钻孔到设计位置后，用空气和水洗孔，直到孔口返水或返气。
6）锚杆注浆料采用纯水泥浆或1：1砂浆，水灰比为0.4~0.5。
8.3.2注浆
1)根据设计的注浆终压及注浆泵量选型，应尽量选用压力、流量可调节的专用注浆泵；浆中掺砂时则采用专用砂浆泵。注浆堵水时，所选的注浆泵的额定泵压应大于静水压力的2.0～2.5倍，应大于最大设计注浆压力的1/4～1/5倍；若进行化学注浆，可按需要选用单液或双液专用注浆泵。注浆宜采用双缸活塞式全液压注浆泵；
2)注浆泵注浆孔口处均应安设压力表，使用压力宜在压力表最大标值的1/4～3/4之间。压力表应经常进行检定，不合格的和已损坏的压力表严禁使用。压力表与管路之间应设有隔浆装置；
3)开孔时，要轻加压、慢速、大水量，防止把孔开斜，钻错方向。
4)在采用多台钻机同时钻进时要根据现场条件和注浆设备能力，做到钻进和注浆平行作业。多台钻机同时钻进注意事项，对钻进进行合理编组，按设计注浆孔的方向、角度、上下左右孔位，开孔时间先后错开，避免同时钻进，造成注浆时串浆，并做好预防串浆的措施。
5)在钻孔过程中，遇到涌水，应停机测定涌水量，以决定注浆方法。
6)注浆应有可靠的钻孔密封装置,使注浆套筒与钻孔孔壁的有效固结：
7)在涌水量大、压力高的地段钻孔时，应先设置带闸阀的孔口管，当出现大量涌水时，拔出钻具，关闭孔口管上的闸板阀，待做好准备后，进行注浆；
8)当掌子面岩层破碎，应先设置止浆墙和孔口管。
9)注浆开始或停止时间超过30min时采用水或稀水泥浆进行润滑管路。
10)杆体插入孔内长度不应小于设计规定的95%,锚杆安装后不能随意敲击。
9.安全措施
9.1进入施工场地的人员必须按规定佩戴安全帽和各种防护用品。
9.2加强学习和岗前培训，增强员工安全意识。
9.3施工人员到达工作地点后，领工员首先组织大家分头检查工作面、机具设施是否处于安全状态，详细检查围岩及初期支护是否有变化，顶板和两帮是否稳定，如有松动和裂纹，要及时进行加固处理。
9.4在钢管作业中，发生的事故多因围岩或喷射混凝土剥落、坍塌所造成。而围岩、喷射混凝土剥落或坍塌，则是由于清浮石不彻底、凿眼机械的振动、喷射混凝土与受喷面粘结不良等原因所造成。为了钢管施工的安全，加强观察，及早发现危险征兆。及时采取相应的安全技术措施。
9.5在注浆作业开始前和结束后，认真检查、清洗机械管道和接头、检查后，经过试运转方可正式作业，以防发生剧烈振动、管道堵塞等现象。当发生注浆管路或接头堵塞时，消除压力之后，再进行拆卸及维修。各种机械电力设备、安全防护装置与用品，按规定进行定期检验与日常检查，不符合安全技术要求不使用。
9.6注浆人员及所有进入隧道施工工地的人员,按规定佩戴防护用品、传带防护用具（如胶皮手套、口罩、眼镜、防护罩等）。人人遵章守纪听从统一指挥；同时加强安全保卫，禁止闲杂人员及外人进入隧道施工工地。
此外，执行日常和定期安全检查制度，填报各种相关的安全统计报表，分析安全动态，提高安全施工管理水平
9.7现场设专职安全员对施工中的安全进行监督管理。