隧道管棚套拱施工作业指南

1、隧道管棚套拱施工作业指南4.1 设计参数4.1.1 钢管规格：热轧无缝钢管108mm，壁厚6mm，节长3m、6m。4.1.2 钢管间距：环向间距40cm4.1.3 倾角：仰角1（不包括路线纵坡），方向：与路线中线平行。4.1.4 钢管施工误差：径向不大于20cm。4.1.5 隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少须错开1m。4.1.6 灌注浆液：水泥-水玻璃浆液。注浆参数：水泥浆水灰比为1：1，水玻璃浓度为35玻美度，水玻璃模数为2.4，注浆压力：初压0.51.0mpa，终压为2.0mpa。4.2 施工方法4.2.1 套拱混凝土施工洞口开挖至起拱线，采用4环i20a钢架紧

2、贴仰坡放置，每环间距0.6m，20a工字钢两端均焊接在22221cm钢板上，支撑均采用双面焊接，焊缝厚度不得小于4mm，工字钢段与工字钢段之间采用螺栓连接，螺栓型号m22100 gb/t 5782-2000，螺母型号am221 gb/t 6170-2000。纵向利用22mm钢筋连接，连接筋环向间距1m，均采用纵向连接套管302.5mm套管与工字钢架连接，连接处均焊接牢固，焊缝厚度不小于4mm。套拱内侧设置18单层钢筋网，网格间距2020cm，作为套拱的抗裂构造筋，全部与工字钢架焊接牢固。套拱混凝土应预埋管棚导向管，导向管采用127孔口管，长度不小于2m，见图4-1。其环向间距及倾角同设计的管棚

3、环向间距0.4m及外插角1，经精确计算测量后焊接在钢拱架上固定，一排共计59个。左右侧均设10050cm的托梁。套拱净空满足暗洞和明洞衬砌结构尺寸需求，并预留20cm的变形量。安装套拱底模和侧模，浇筑c25混凝土厚60cm，其它详细尺寸见图4-1。套拱施工时，必须对称分段浇注，以避免钢拱架变形而影响孔口导向管的方向。图4-1 套拱布置细部图套拱混凝土施工应注意以下注意事项：a、套拱钢架安装定位，经测量检查后，采用25固定钢筋与钢架焊接定位，固定钢筋与20a工字钢采用双面焊接，焊缝长度大于13cm，厚度不得小于4mm。b、管棚注浆孔不准用电、氧焊烧割进行制作，只能采用钻孔。c、套拱钢架拱脚应座于

4、坚固的基底上，确保下沉受控，当地基有空隙时应用混凝土或其他材料填塞。d、套拱内外模均采用2.5cm竹夹板，环向支撑采用1010cm方木，扇形布置，方木纵横连接，确保混凝土灌筑过程中支撑系统稳定。e、最后是混凝土的灌注必须对称分段进行，经常检查支撑是否松动，施工结束后注意混凝土的养护。4.2.2 管棚施工管棚采用节长3米、6米1086mm热轧无缝钢管，环向间距40cm，用1086mm丝扣钢管连接，丝扣长15cm。钢管设置于衬砌拱部，管心与衬砌设计外轮廓线间距67cm。要求钢管偏离设计位置的施工误差径向不大于20cm，沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%，相邻钢管接头至少须错开1m。为使钢管接

5、头错开，从左边数起，编号为奇数的钢管第一节均采用节长为3m钢管，编号为偶数的钢管第一节均采用节长为6m的钢管，以后所有钢管均采用节长6m钢管。4.2.3 管棚注浆1）管棚注浆，按固结管棚周围有限范围内设计，浆液扩散半径不小于0.6m，采用分段注浆。2）灌注浆液：水泥-水玻璃浆液。注浆参数：水泥浆水灰比为1：1，水玻璃浓度为35玻美度，水玻璃模数为2.4，注浆压力：初压0.51.0mpa，终压为2.0mpa。3）注浆前应先进行注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确定，以利施工。4）注浆结束后，应及时清除管内浆液，并用m30水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。4.2.4 工艺流程1）

6、施钻钻孔顺序为先从两侧拱脚开始，对称向拱顶钻孔顶管，使下部注浆体有力地支托其上部钻进和顶管，既能防止塌孔，又便于顶管。施钻时，将减速器升到上限位置，把钻杆旋紧后，开启气动马达，待空载正常后，再慢慢开启推气缸，待钻头置于工作面上，关闭推进气缸，再开启冲击器，徐徐钻进，待钻头钻进100mm左右时，再以全风门冲击。在钻进过程中，视进展快慢，慢慢开启或关闭推进气缸，使钻具始终保持一定推进力。钻完第一根钻杆后，停止气动马达的转动，关闭冲击器停止钻进，将减速器置于下限位置，用叉子把钻杆固定在卡钻器内，反转减速器，使钻杆与减速器的接头脱开，然后将减速器升到上限位置装入第二根钻杆，连接牢固后，方可进行钻孔作业

7、，直到设计深度。当钻杆到卸杆器与卡杆器接触时，使钻杆尾端的第二个扁槽对正卡杆器的长方槽，插入叉子反转马达，使减速器上的接头与钻杆脱开，再调整到钻杆尾端上的第一个扁槽对上卸杆器的长方槽，插入另一个叉子，然后取出卡杆器的叉子，让卸杆器和另一个叉子带动钻杆后退（可用马达慢慢运转，切不可反转），当下一根钻杆尾端的第二个扁槽与卡钻器的长方槽对正时，插入叉子，反转马达，使上下两钻杆的联接螺纹脱开之后，拿走上一根钻杆，缓缓放下减速器，并使卸杆器的长方槽对正下一根钻杆尾端的第一个扁槽。然后重复以上动作，依次卸下钻杆。依照上述方法，完成钻孔作业。钻孔时严禁反转，以免钻杆脱扣，加接钻杆时，要特别注意孔内清洁，以避

8、免砂土冲击机器内部，损坏机体引发故障。在钻进过程，严禁突然快速开启推动气缸，以免顶起钻机，造成事故。钻孔工艺流程见下图：钻机就位钻机固定测量钻孔钻机钻进方向矫正钻孔及接长锚杆钻杆接长准备钻杆分节退出卸下图4-2 钻孔工艺流程图清孔成孔后先利用高压风或高压水进行冲洗，然后用特制清孔钩认真进行清孔。管件制作管棚108mm无缝钢管，管节长为3m和6m，预制钢管时，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，钢管间连接用1086mm丝扣钢管连接。相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面上，隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%，且两相邻管接头必须错开1m以上，以满足管棚受力要求。顶管

9、顶进钢管利用电动机启动液压马达，以及挖掘机配合人工作业。当第一根钢管推进孔内，孔外剩余3040cm时，人工进行接管，严格控制角度，人工持链钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。然后再低速推进钢管，根据管棚设计长度，按同样方法继续接长钢管。止浆墙制作注浆前，必须进行堵露处理。沿插管周围喷射20cm厚c20混凝土一圈，封闭该工作面，再用木塞和纸塞把无缝钢管未注浆的管头堵死，这样，止浆墙便形成。注浆时，浆液就不会从管壁周围沿掌子面渗露，也不会从其它管露出，注浆效果明显提高。由于施工要求，喷射混凝土时加入一定量的速凝剂，以满足施工要求。注浆进行管棚预注浆前，对注浆地段的岩性，涌水量、涌水压力、

10、水温、涌水的化学特性等进行认真研究，据此确定注浆参数。现场试验确定注浆终压力，以便浆液能够充分扩散填充，从而达到堵水和加固围沿作用。注浆方式采用全孔一次性注浆。拌浆水泥浆液搅拌在拌和机内进行，严格按施工配合比，同时将缓凝剂加入搅拌，待水量加足后继续搅拌1min，再将水泥投入，搅拌时间不少于3min，并于注浆过程中不停搅拌。配制水泥浆时，严防水泥包装纸及其杂物混入。拌好的浆液在进入贮浆槽及注浆泵之前均应对浆液进行过滤，未经过滤网过滤的浆液不允许进行泵内。注浆时要充分考虑浆液扩散半径，凝结时间要先予以确定，然后再作试验调整。采用水泥浆水灰比1:1。注浆管路连接好后，先压水检查管路是否漏水，待设备正

11、常后，对围岩做压水实验，以冲洗岩石裂隙，扩大浆液通路，增加浆液扩散密实性，核实围岩的渗透性。注浆时要记录注浆时间及注浆量。注浆中密切注意注浆压力表，初始阶段压力较低，正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏，但总的比较平稳，当达到压密性注满阶段，注入量迅速递减，而压力迅速升高，直到达到注浆终压合理范围，则停止该孔注浆，进行封堵后，转注下一孔，直至完成注浆作业。4.3主要机具设备主要机具设备见下表4-1。主要机具设备表表4-1序号名 称规 格单 位数 量1电动钻机xy-28-300台82注浆泵bw-250/50台23喷射机pz-5b台248m长车床台25空压机c-20 / b-1台2管棚实测项目表4

12、-2项次检查项目规定值或应许偏差检查方法和频率1长度（m）不小于设计尺量：检查10%2孔位（mm）50尺量：检查10%3钻孔深度（mm）50尺量：检查10%4孔径（mm）符合设计要求尺量：检查10%图4-3 管棚立面图图4-4 管棚套拱加固立面图开挖周边放样布孔管棚钻机就位安装内钻杆及套管一节钻孔结束钻机退回原位接长钻杆及套管继续钻进套管内注水清洗取出钻杆分节装入钢花管取出套管注浆隧道开挖图4-5 108管棚施工工艺框图五 二台阶开挖施工作业5.1 二台阶开挖法施工工艺根据长湘高速公路隧道断面、地质情况，拟定级围岩全部采用二台阶法施工。5.1.1 施工步骤：（1）上台阶开挖（2）上台阶支护（3

13、）下台阶左马口开挖（围岩较弱侧）（4）下台阶左马口初支（5）下台阶右马口开挖（6）下台阶右马口初支（7）下部核心土开挖（8）施作仰拱（9）施作二衬。如下二台阶开挖法施工工序图图示：图5-1 二台阶开挖法施工工序图每部开挖后均应及时支护，隧底开挖后应及时施作仰拱，完后及时施作二衬尽早封闭成环。二台阶开挖法的施工工艺流程见图5-2。满足.上台阶开挖，施作初期支护开挖下台阶预留核心土下台阶较弱侧开挖，施作初期支护下台阶另一侧开挖，施作初期支护超前支护测量放样施作仰拱施作仰拱填充围岩稳定性评判、修正支护参数分段开挖隧底，施做初期支护断面检查否图5-2 二台阶开挖法施工流程5.1.2 施工作业1）将超前

14、地质预报纳入施工工序，并根据工程水文地质变化情况，及时调整各部台阶长度或施工方法，采取相应的技术措施，及早封闭成环，保证施工安全。2）根据工程水文地质条件，按设计要求做好超前支护，防止围岩松弛，保证隧道开挖安全。在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地层中，现场技术干部及技术主管应及时反映现场的围岩情况，项目部及时报告业主、设计院和监理处调整支护系数。3）二台阶开挖法施工应符合下列要求：a、上、下台阶开挖采用凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统、毫秒微差有序起爆，光面爆破，每循环进尺2.4m，每天1.5个循环，每月成洞90m。上台阶由挖掘机扒碴，装车，自卸车运碴。施工中合理调整工序，实行“钻爆

15、、装碴、运输”机械化一条龙作业。b、上台阶开挖后及时支护；c、其他分步平行开挖，平行施作初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭成环；d、仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；e、施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全；f、完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。5.1.3 二台阶开挖法施工步骤第1、2步，上台阶开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过2.4m，开挖后立即初喷35cm混凝土。上台阶开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿向下打设锁脚锚杆，打设角度

16、与围岩层面呈最大夹角。锁脚锚杆与钢架牢固焊接，再复喷混凝土至设计厚度。第3、4、5、6步，左、右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过2.4m，左、右侧台阶错开810m，开挖后立即初喷35cm混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿向下打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。第7步，下台阶预留核心土开挖，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。第8步，隧底开挖：每循环开挖长度宜为23m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为46m。见图5-1。5.2初期支护

17、二台阶开挖法的初期支护由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等组成，各部分联合受力。初期支护应在开挖后立即施作，以保护围岩的自然承载力，其施工工艺流程见图5-3。清理岩面初喷混凝土封闭岩面施作系统锚杆，挂钢筋网安装钢架复喷混凝土至设计厚度围岩量测数据分析、反馈 开挖 图5-3 初期支护施工工艺流程5.2.1 初喷混凝土封闭岩面初喷混凝土应在开挖后排除危石立即进行。用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉。工作面滴水或淋水时，应按照设计要求安设弹簧排水管或者塑料排水板。喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求。喷射作业应分段分片依次进行，喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行，应

18、避免上部喷射回弹料虚掩拱（墙）脚；先找平凹洼部分，后喷射凸出部分，各部平顺连接。喷头应与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面距离宜保持在1.01.2m，沿水平方向以螺旋形划圈移动。5.2.2 系统锚杆（管）、钢筋网施作初喷35cm混凝土后应及时施作系统锚杆，级围岩段采用3m长药卷锚杆，间距1.21.2m，呈梅花型布置，锚杆制作时，在杆体尾部1.2m范围内作m16-2.5螺纹；锚杆必须设置垫板，垫板规格1501506mm，中间钻22圆孔，与锚杆体用m16螺母连接。钢筋网采用8的hpb235钢制作，网格尺寸宜采用20cm20cm，搭接长度应为12个网格，网片间采用焊接方式连接。钢筋网随受喷面起伏铺设，其间隙

19、不应大于3cm，钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固，且钢筋保护层厚度不应小于4cm。5.3 安装钢架5.3.1 拱部钢架安装工序：放样确定钢架基脚位置施作定位锚杆架设钢架布设纵向连接筋。边墙钢架安装工序：墙脚部位铺设槽钢垫板施作定位锚杆对应拱部钢架设边墙钢架布设纵向连接筋。拱、墙部钢架须采用螺栓连接。加强钢架拱（墙）脚锁脚锚杆施工，各台阶每个钢架拱（墙）脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30打设2根锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，锁脚锚杆采用22药卷锚杆，长度3.5m，以控制基脚变形。5.3.2 施工注意事项及要求：1)钢架拱（墙）脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢，以保证钢架基础稳固。安装前应清除基脚下的虚碴、虚土及杂物。2)钢架安装允许偏差：钢架间距和钢架横向位置与设计位置的偏差不超过50mm；钢架的竖向位置偏差不得低于设计标高；倾斜度允许偏差为2。3)钢架应与纵向连