隧道管棚套拱施工作業(yè)指南

1、隧道管棚套拱施工作業(yè)指南4.1 設(shè)計(jì)參數(shù)4.1.1 鋼管規(guī)格：熱軋無縫鋼管108mm，壁厚6mm，節(jié)長3m、6m。4.1.2 鋼管間距：環(huán)向間距40cm4.1.3 傾角：仰角1（不包括路線縱坡），方向：與路線中線平行。4.1.4 鋼管施工誤差：徑向不大于20cm。4.1.5 隧道縱向同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管的接頭至少須錯開1m。4.1.6 灌注漿液：水泥-水玻璃漿液。注漿參數(shù)：水泥漿水灰比為1：1，水玻璃濃度為35玻美度，水玻璃模數(shù)為2.4，注漿壓力：初壓0.51.0mpa，終壓為2.0mpa。4.2 施工方法4.2.1 套拱混凝土施工洞口開挖至起拱線，采用4環(huán)i20a鋼架緊

2、貼仰坡放置，每環(huán)間距0.6m，20a工字鋼兩端均焊接在22221cm鋼板上，支撐均采用雙面焊接，焊縫厚度不得小于4mm，工字鋼段與工字鋼段之間采用螺栓連接，螺栓型號m22100 gb/t 5782-2000，螺母型號am221 gb/t 6170-2000。縱向利用22mm鋼筋連接，連接筋環(huán)向間距1m，均采用縱向連接套管302.5mm套管與工字鋼架連接，連接處均焊接牢固，焊縫厚度不小于4mm。套拱內(nèi)側(cè)設(shè)置18單層鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距2020cm，作為套拱的抗裂構(gòu)造筋，全部與工字鋼架焊接牢固。套拱混凝土應(yīng)預(yù)埋管棚導(dǎo)向管，導(dǎo)向管采用127孔口管，長度不小于2m，見圖4-1。其環(huán)向間距及傾角同設(shè)計(jì)的管棚

3、環(huán)向間距0.4m及外插角1，經(jīng)精確計(jì)算測量后焊接在鋼拱架上固定，一排共計(jì)59個。左右側(cè)均設(shè)10050cm的托梁。套拱凈空滿足暗洞和明洞襯砌結(jié)構(gòu)尺寸需求，并預(yù)留20cm的變形量。安裝套拱底模和側(cè)模，澆筑c25混凝土厚60cm，其它詳細(xì)尺寸見圖4-1。套拱施工時(shí)，必須對稱分段澆注，以避免鋼拱架變形而影響孔口導(dǎo)向管的方向。圖4-1 套拱布置細(xì)部圖套拱混凝土施工應(yīng)注意以下注意事項(xiàng)：a、套拱鋼架安裝定位，經(jīng)測量檢查后，采用25固定鋼筋與鋼架焊接定位，固定鋼筋與20a工字鋼采用雙面焊接，焊縫長度大于13cm，厚度不得小于4mm。b、管棚注漿孔不準(zhǔn)用電、氧焊燒割進(jìn)行制作，只能采用鉆孔。c、套拱鋼架拱腳應(yīng)座于

4、堅(jiān)固的基底上，確保下沉受控，當(dāng)?shù)鼗锌障稌r(shí)應(yīng)用混凝土或其他材料填塞。d、套拱內(nèi)外模均采用2.5cm竹夾板，環(huán)向支撐采用1010cm方木，扇形布置，方木縱橫連接，確?；炷凉嘀^程中支撐系統(tǒng)穩(wěn)定。e、最后是混凝土的灌注必須對稱分段進(jìn)行，經(jīng)常檢查支撐是否松動，施工結(jié)束后注意混凝土的養(yǎng)護(hù)。4.2.2 管棚施工管棚采用節(jié)長3米、6米1086mm熱軋無縫鋼管，環(huán)向間距40cm，用1086mm絲扣鋼管連接，絲扣長15cm。鋼管設(shè)置于襯砌拱部，管心與襯砌設(shè)計(jì)外輪廓線間距67cm。要求鋼管偏離設(shè)計(jì)位置的施工誤差徑向不大于20cm，沿隧道縱向同一橫斷面內(nèi)接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少須錯開1m。為使鋼管接

5、頭錯開，從左邊數(shù)起，編號為奇數(shù)的鋼管第一節(jié)均采用節(jié)長為3m鋼管，編號為偶數(shù)的鋼管第一節(jié)均采用節(jié)長為6m的鋼管，以后所有鋼管均采用節(jié)長6m鋼管。4.2.3 管棚注漿1）管棚注漿，按固結(jié)管棚周圍有限范圍內(nèi)設(shè)計(jì)，漿液擴(kuò)散半徑不小于0.6m，采用分段注漿。2）灌注漿液：水泥-水玻璃漿液。注漿參數(shù)：水泥漿水灰比為1：1，水玻璃濃度為35玻美度，水玻璃模數(shù)為2.4，注漿壓力：初壓0.51.0mpa，終壓為2.0mpa。3）注漿前應(yīng)先進(jìn)行注漿現(xiàn)場試驗(yàn)，注漿參數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)按實(shí)際情況確定，以利施工。4）注漿結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)清除管內(nèi)漿液，并用m30水泥砂漿緊密充填，增強(qiáng)管棚的剛度和強(qiáng)度。4.2.4 工藝流程1）

6、施鉆鉆孔順序?yàn)橄葟膬蓚?cè)拱腳開始，對稱向拱頂鉆孔頂管，使下部注漿體有力地支托其上部鉆進(jìn)和頂管，既能防止塌孔，又便于頂管。施鉆時(shí)，將減速器升到上限位置，把鉆桿旋緊后，開啟氣動馬達(dá)，待空載正常后，再慢慢開啟推氣缸，待鉆頭置于工作面上，關(guān)閉推進(jìn)氣缸，再開啟沖擊器，徐徐鉆進(jìn)，待鉆頭鉆進(jìn)100mm左右時(shí)，再以全風(fēng)門沖擊。在鉆進(jìn)過程中，視進(jìn)展快慢，慢慢開啟或關(guān)閉推進(jìn)氣缸，使鉆具始終保持一定推進(jìn)力。鉆完第一根鉆桿后，停止氣動馬達(dá)的轉(zhuǎn)動，關(guān)閉沖擊器停止鉆進(jìn)，將減速器置于下限位置，用叉子把鉆桿固定在卡鉆器內(nèi)，反轉(zhuǎn)減速器，使鉆桿與減速器的接頭脫開，然后將減速器升到上限位置裝入第二根鉆桿，連接牢固后，方可進(jìn)行鉆孔作業(yè)

7、，直到設(shè)計(jì)深度。當(dāng)鉆桿到卸桿器與卡桿器接觸時(shí)，使鉆桿尾端的第二個扁槽對正卡桿器的長方槽，插入叉子反轉(zhuǎn)馬達(dá)，使減速器上的接頭與鉆桿脫開，再調(diào)整到鉆桿尾端上的第一個扁槽對上卸桿器的長方槽，插入另一個叉子，然后取出卡桿器的叉子，讓卸桿器和另一個叉子帶動鉆桿后退（可用馬達(dá)慢慢運(yùn)轉(zhuǎn)，切不可反轉(zhuǎn)），當(dāng)下一根鉆桿尾端的第二個扁槽與卡鉆器的長方槽對正時(shí)，插入叉子，反轉(zhuǎn)馬達(dá)，使上下兩鉆桿的聯(lián)接螺紋脫開之后，拿走上一根鉆桿，緩緩放下減速器，并使卸桿器的長方槽對正下一根鉆桿尾端的第一個扁槽。然后重復(fù)以上動作，依次卸下鉆桿。依照上述方法，完成鉆孔作業(yè)。鉆孔時(shí)嚴(yán)禁反轉(zhuǎn)，以免鉆桿脫扣，加接鉆桿時(shí)，要特別注意孔內(nèi)清潔，以避

8、免砂土沖擊機(jī)器內(nèi)部，損壞機(jī)體引發(fā)故障。在鉆進(jìn)過程，嚴(yán)禁突然快速開啟推動氣缸，以免頂起鉆機(jī)，造成事故。鉆孔工藝流程見下圖：鉆機(jī)就位鉆機(jī)固定測量鉆孔鉆機(jī)鉆進(jìn)方向矯正鉆孔及接長錨桿鉆桿接長準(zhǔn)備鉆桿分節(jié)退出卸下圖4-2 鉆孔工藝流程圖清孔成孔后先利用高壓風(fēng)或高壓水進(jìn)行沖洗，然后用特制清孔鉤認(rèn)真進(jìn)行清孔。管件制作管棚108mm無縫鋼管，管節(jié)長為3m和6m，預(yù)制鋼管時(shí)，第一根鋼管前端要焊上合金鋼片空心鉆頭，以防管頭頂彎或劈裂，鋼管間連接用1086mm絲扣鋼管連接。相鄰管的接頭應(yīng)前后錯開，避免接頭在同一截面上，隧道縱向同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，且兩相鄰管接頭必須錯開1m以上，以滿足管棚受力要求。頂管

9、頂進(jìn)鋼管利用電動機(jī)啟動液壓馬達(dá)，以及挖掘機(jī)配合人工作業(yè)。當(dāng)?shù)谝桓摴芡七M(jìn)孔內(nèi)，孔外剩余3040cm時(shí)，人工進(jìn)行接管，嚴(yán)格控制角度，人工持鏈鉗進(jìn)行鋼管聯(lián)接，使兩節(jié)鋼管在聯(lián)接套處聯(lián)成一體。然后再低速推進(jìn)鋼管，根據(jù)管棚設(shè)計(jì)長度，按同樣方法繼續(xù)接長鋼管。止?jié){墻制作注漿前，必須進(jìn)行堵露處理。沿插管周圍噴射20cm厚c20混凝土一圈，封閉該工作面，再用木塞和紙塞把無縫鋼管未注漿的管頭堵死，這樣，止?jié){墻便形成。注漿時(shí)，漿液就不會從管壁周圍沿掌子面滲露，也不會從其它管露出，注漿效果明顯提高。由于施工要求，噴射混凝土?xí)r加入一定量的速凝劑，以滿足施工要求。注漿進(jìn)行管棚預(yù)注漿前，對注漿地段的巖性，涌水量、涌水壓力、

10、水溫、涌水的化學(xué)特性等進(jìn)行認(rèn)真研究，據(jù)此確定注漿參數(shù)?，F(xiàn)場試驗(yàn)確定注漿終壓力，以便漿液能夠充分?jǐn)U散填充，從而達(dá)到堵水和加固圍沿作用。注漿方式采用全孔一次性注漿。拌漿水泥漿液攪拌在拌和機(jī)內(nèi)進(jìn)行，嚴(yán)格按施工配合比，同時(shí)將緩凝劑加入攪拌，待水量加足后繼續(xù)攪拌1min，再將水泥投入，攪拌時(shí)間不少于3min，并于注漿過程中不停攪拌。配制水泥漿時(shí)，嚴(yán)防水泥包裝紙及其雜物混入。拌好的漿液在進(jìn)入貯漿槽及注漿泵之前均應(yīng)對漿液進(jìn)行過濾，未經(jīng)過濾網(wǎng)過濾的漿液不允許進(jìn)行泵內(nèi)。注漿時(shí)要充分考慮漿液擴(kuò)散半徑，凝結(jié)時(shí)間要先予以確定，然后再作試驗(yàn)調(diào)整。采用水泥漿水灰比1:1。注漿管路連接好后，先壓水檢查管路是否漏水，待設(shè)備正

11、常后，對圍巖做壓水實(shí)驗(yàn)，以沖洗巖石裂隙，擴(kuò)大漿液通路，增加漿液擴(kuò)散密實(shí)性，核實(shí)圍巖的滲透性。注漿時(shí)要記錄注漿時(shí)間及注漿量。注漿中密切注意注漿壓力表，初始階段壓力較低，正常階段壓力和注入量呈小的波浪式起伏，但總的比較平穩(wěn)，當(dāng)達(dá)到壓密性注滿階段，注入量迅速遞減，而壓力迅速升高，直到達(dá)到注漿終壓合理范圍，則停止該孔注漿，進(jìn)行封堵后，轉(zhuǎn)注下一孔，直至完成注漿作業(yè)。4.3主要機(jī)具設(shè)備主要機(jī)具設(shè)備見下表4-1。主要機(jī)具設(shè)備表表4-1序號名 稱規(guī) 格單 位數(shù) 量1電動鉆機(jī)xy-28-300臺82注漿泵bw-250/50臺23噴射機(jī)pz-5b臺248m長車床臺25空壓機(jī)c-20 / b-1臺2管棚實(shí)測項(xiàng)目表4

12、-2項(xiàng)次檢查項(xiàng)目規(guī)定值或應(yīng)許偏差檢查方法和頻率1長度（m）不小于設(shè)計(jì)尺量：檢查10%2孔位（mm）50尺量：檢查10%3鉆孔深度（mm）50尺量：檢查10%4孔徑（mm）符合設(shè)計(jì)要求尺量：檢查10%圖4-3 管棚立面圖圖4-4 管棚套拱加固立面圖開挖周邊放樣布孔管棚鉆機(jī)就位安裝內(nèi)鉆桿及套管一節(jié)鉆孔結(jié)束鉆機(jī)退回原位接長鉆桿及套管繼續(xù)鉆進(jìn)套管內(nèi)注水清洗取出鉆桿分節(jié)裝入鋼花管取出套管注漿隧道開挖圖4-5 108管棚施工工藝框圖五 二臺階開挖施工作業(yè)5.1 二臺階開挖法施工工藝根據(jù)長湘高速公路隧道斷面、地質(zhì)情況，擬定級圍巖全部采用二臺階法施工。5.1.1 施工步驟：（1）上臺階開挖（2）上臺階支護(hù)（3

13、）下臺階左馬口開挖（圍巖較弱側(cè)）（4）下臺階左馬口初支（5）下臺階右馬口開挖（6）下臺階右馬口初支（7）下部核心土開挖（8）施作仰拱（9）施作二襯。如下二臺階開挖法施工工序圖圖示：圖5-1 二臺階開挖法施工工序圖每部開挖后均應(yīng)及時(shí)支護(hù)，隧底開挖后應(yīng)及時(shí)施作仰拱，完后及時(shí)施作二襯盡早封閉成環(huán)。二臺階開挖法的施工工藝流程見圖5-2。滿足.上臺階開挖，施作初期支護(hù)開挖下臺階預(yù)留核心土下臺階較弱側(cè)開挖，施作初期支護(hù)下臺階另一側(cè)開挖，施作初期支護(hù)超前支護(hù)測量放樣施作仰拱施作仰拱填充圍巖穩(wěn)定性評判、修正支護(hù)參數(shù)分段開挖隧底，施做初期支護(hù)斷面檢查否圖5-2 二臺階開挖法施工流程5.1.2 施工作業(yè)1）將超前

14、地質(zhì)預(yù)報(bào)納入施工工序，并根據(jù)工程水文地質(zhì)變化情況，及時(shí)調(diào)整各部臺階長度或施工方法，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，及早封閉成環(huán)，保證施工安全。2）根據(jù)工程水文地質(zhì)條件，按設(shè)計(jì)要求做好超前支護(hù)，防止圍巖松弛，保證隧道開挖安全。在斷層、破碎帶、淺埋段等自穩(wěn)性較差或富水地層中，現(xiàn)場技術(shù)干部及技術(shù)主管應(yīng)及時(shí)反映現(xiàn)場的圍巖情況，項(xiàng)目部及時(shí)報(bào)告業(yè)主、設(shè)計(jì)院和監(jiān)理處調(diào)整支護(hù)系數(shù)。3）二臺階開挖法施工應(yīng)符合下列要求：a、上、下臺階開挖采用鑿巖機(jī)鉆眼，塑料導(dǎo)爆管非電起爆系統(tǒng)、毫秒微差有序起爆，光面爆破，每循環(huán)進(jìn)尺2.4m，每天1.5個循環(huán)，每月成洞90m。上臺階由挖掘機(jī)扒碴，裝車，自卸車運(yùn)碴。施工中合理調(diào)整工序，實(shí)行“鉆爆

15、、裝碴、運(yùn)輸”機(jī)械化一條龍作業(yè)。b、上臺階開挖后及時(shí)支護(hù)；c、其他分步平行開挖，平行施作初期支護(hù)，各分部初期支護(hù)銜接緊密，及時(shí)封閉成環(huán)；d、仰拱緊跟下臺階，及時(shí)閉合構(gòu)成穩(wěn)固的支護(hù)體系；e、施工過程通過監(jiān)控量測，掌握圍巖和支護(hù)的變形情況，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和預(yù)留變形量，保證施工安全；f、完善洞內(nèi)臨時(shí)防排水系統(tǒng)，防止地下水浸泡拱墻腳基礎(chǔ)。5.1.3 二臺階開挖法施工步驟第1、2步，上臺階開挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過2.4m，開挖后立即初噴35cm混凝土。上臺階開挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，架設(shè)鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿向下打設(shè)鎖腳錨桿，打設(shè)角度

16、與圍巖層面呈最大夾角。鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，再復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。第3、4、5、6步，左、右側(cè)下臺階開挖：開挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過2.4m，左、右側(cè)臺階錯開810m，開挖后立即初噴35cm混凝土，及時(shí)進(jìn)行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護(hù)，接長鋼架，在鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿向下打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。第7步，下臺階預(yù)留核心土開挖，開挖進(jìn)尺與各臺階循環(huán)進(jìn)尺相一致。第8步，隧底開挖：每循環(huán)開挖長度宜為23m，開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)，完成兩個隧底開挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱，仰拱分段長度宜為46m。見圖5-1。5.2初期支護(hù)

17、二臺階開挖法的初期支護(hù)由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等組成，各部分聯(lián)合受力。初期支護(hù)應(yīng)在開挖后立即施作，以保護(hù)圍巖的自然承載力，其施工工藝流程見圖5-3。清理巖面初噴混凝土封閉巖面施作系統(tǒng)錨桿，掛鋼筋網(wǎng)安裝鋼架復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度圍巖量測數(shù)據(jù)分析、反饋 開挖 圖5-3 初期支護(hù)施工工藝流程5.2.1 初噴混凝土封閉巖面初噴混凝土應(yīng)在開挖后排除危石立即進(jìn)行。用高壓風(fēng)自上而下吹凈巖面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志釘。工作面滴水或淋水時(shí)，應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求安設(shè)彈簧排水管或者塑料排水板。噴射混凝土必須滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度、厚度及其與巖面粘結(jié)力要求。噴射作業(yè)應(yīng)分段分片依次進(jìn)行，噴射作業(yè)從拱腳或墻腳自下而上進(jìn)行，應(yīng)

18、避免上部噴射回彈料虛掩拱（墻）腳；先找平凹洼部分，后噴射凸出部分，各部平順連接。噴頭應(yīng)與受噴面垂直，噴嘴口至受噴面距離宜保持在1.01.2m，沿水平方向以螺旋形劃圈移動。5.2.2 系統(tǒng)錨桿（管）、鋼筋網(wǎng)施作初噴35cm混凝土后應(yīng)及時(shí)施作系統(tǒng)錨桿，級圍巖段采用3m長藥卷錨桿，間距1.21.2m，呈梅花型布置，錨桿制作時(shí)，在桿體尾部1.2m范圍內(nèi)作m16-2.5螺紋；錨桿必須設(shè)置墊板，墊板規(guī)格1501506mm，中間鉆22圓孔，與錨桿體用m16螺母連接。鋼筋網(wǎng)采用8的hpb235鋼制作，網(wǎng)格尺寸宜采用20cm20cm，搭接長度應(yīng)為12個網(wǎng)格，網(wǎng)片間采用焊接方式連接。鋼筋網(wǎng)隨受噴面起伏鋪設(shè)，其間隙

19、不應(yīng)大于3cm，鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿、鋼架連接牢固，且鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于4cm。5.3 安裝鋼架5.3.1 拱部鋼架安裝工序：放樣確定鋼架基腳位置施作定位錨桿架設(shè)鋼架布設(shè)縱向連接筋。邊墻鋼架安裝工序：墻腳部位鋪設(shè)槽鋼墊板施作定位錨桿對應(yīng)拱部鋼架設(shè)邊墻鋼架布設(shè)縱向連接筋。拱、墻部鋼架須采用螺栓連接。加強(qiáng)鋼架拱（墻）腳鎖腳錨桿施工，各臺階每個鋼架拱（墻）腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30打設(shè)2根鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，鎖腳錨桿采用22藥卷錨桿，長度3.5m，以控制基腳變形。5.3.2 施工注意事項(xiàng)及要求：1)鋼架拱（墻）腳應(yīng)架設(shè)在穩(wěn)固的基巖上或底部鋪墊槽鋼，以保證鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)固。安裝前應(yīng)清除基腳下的虛碴、虛土及雜物。2)鋼架安裝允許偏差：鋼架間距和鋼架橫向位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不超過50mm；鋼架的豎向位置偏差不得低于設(shè)計(jì)標(biāo)高；傾斜度允許偏差為2。3)鋼架應(yīng)與縱向連