两家庄隧道套拱、管棚施工方案讲解

1、两家庄隧道套拱、管棚施工方案、工程概况两家庄隧道为一座高速公路分离式中隧道，进口位于十堰市张湾区汉江街道办两家庄西南侧，出口位于十堰市张湾区红卫街道办大沟水库东北侧，轴线方向约2300,呈北东？南西向展布。左幅里程桩号 ZK4+590-ZK5+185全长595m最大埋深 约115m 右幅里程桩号 YK4+59? YK5+185全长595m最大埋深约111m左幅进 口和右幅出口洞 门采用端均为台阶式，左幅出口和右幅进口洞门采用端均为端墙 式。隧道洞身段围岩为 M、W、V级，其衬砌类型为 ZOc型、Z5+型、Z4型、Z3型 其长度见表1-1。隧道衬砌类型表（表1-1）Z0cZ5+Z4Z3Z4Z5+

2、Z0c左线1545100190205400右线030130190210278:、自然及地质条件1、地形地貌隧址区属构造剥蚀低山-丘陵地貌区，相对高差约160m隧道轴线经过地段地 面高程 约370n? 487m隧道进口地形坡度均较陡，自然坡角约 35 ? 40,山坡上 植被较发育，分 布有少量农田果园，坡脚处有少数居民点。隧道进口端分布有乡村水泥路，交通较便利；出口端交通稍有不便。2、地质构造隧址区位于秦岭褶皱系之东段，南秦岭印支冒地槽褶皱带（南秦岭构造带）二级 构造 单元之武当山复背斜范围内，可见明显的揉皱现象。主要出露中元古界武当山群（Pt2WC）片岩，片理产状略变化，实测片理产状分别为20

3、 / 83、125 0 / 78 ,120 / 700 70 / 60节理裂隙较发育。3、地层岩性隧址区出露、揭露的地层主要为中古界武当山群（Q4e1+d1）片岩,具体分述如下：强风化片岩（Qe1+d ） : 灰黄色，分布于山体表层，钻探揭示厚度4.64? 5.6m, 结 构严重破坏，锤击易碎，成分为云母、石英等，裂隙发育，岩芯破碎，呈碎块状、短 柱状，采取率 65%-67% RQD=40%48%中风化片岩（Pt2wd）:灰白色、深灰色、灰色，最大揭露厚度17.7m,变晶结构，片状构造， 主要成分有云母、 石英、 长石等， 节理裂隙较发育， 岩芯呈短-长柱状，采取率 80%-90%RQD=50

4、%72%.、水文地质条件隧道区地表水系较发育，主要为隧道出口端大沟水库水体、 进口端冲沟内季节性 流水以及大气降水形成的地表面流等，水量受季节性影响变化较大，其自然排泄畅通， 隧道洞口地面标高远高于水库水位， 对隧道施工影响较小。但应注意雨季地表面流对 洞口边、仰坡的冲刷破坏作用，已采取截流、疏排措施。隧址区地下水类型主要为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。松散岩类孔隙水主要 赋存于第四系松散堆积物中，处于斜坡地带，分布不稳定，总体厚度小，受大气降水 补给，贮水条件较差，易渗透流失，仅季节性有水，对隧道施工影响较小。基岩孔隙水主要赋存于片岩空隙中， 主要受大气降水补给， 并受岩石完整性及裂缝开启程度

5、制 约， 沿基层风化裂隙、构造裂隙等向地势低凹处呈脉状、 线状排泄，水量一般较平乏。、不良地质在隧道浅埋段，由于第四系覆盖层厚度较大或基岩风化裂隙发育， 地下水的补给条件较好，受降水影响在雨季开挖时可能存在滴水， 渗水现象，施工中需做好安排措 施，并 控制开挖进尺，及时支护衬砌。三、套拱、管棚施工方案两家庄隧道左洞进口处围岩为强 ? 中风化片岩，岩体裂隙发育，破碎 ? 极破碎。 无地表水体，地下水主要为基岩裂隙水，水量大小受季节性影响，洞室有渗水或滴水现象。超前支护为长管棚，有孔钢花管采用外径108mm 壁厚 6mn 热扎无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊有加筋箍，管壁四周钻 ? 10mn 压

6、浆孔，尾部1m 范围内不设压浆孔，两节有孔钢花管之间为 ? 108X 6mm 无孔钢管。1 、套拱、管棚设计参数、套拱设计参数套拱位置： ZK4+60AZK4+605 总长 2m 厚度 80cm 位于明洞外轮廓线以外。工字钢型号及加工尺寸：钢拱架采用18工字钢加工而成，共计4根。其他材料：127X4mnfL 口管共32根，22连接钢筋，C25碎，25定位钢筋。长管棚设计参数：管棚长度： 28m 数量： 32 根。钢管规格：热轧无缝钢管 108X 6mm节长3? 6m钢管间距：中心环向间距a=50cm仰角：仰角 1 ? 3 （不包括路线纵坡），方向与路线中心平行。钢管施工误差：定位不大于 4cm

7、, 端头不大于 20cm隧道同一断面内的接头数不大于 50% 相邻钢管接头至少错开1m2、施工方法测量放样按设计将隧道洞口段中线、高程精确放样，当洞口仰坡沿1 ： 0.3 坡面挖至套拱 内缘标高时，人工修凿管棚内部岩面，并喷射砼封闭，预留 10cm 下沉量精确划出套拱工字钢（ 18# ）内轮廓线及导向管轴线。型钢拱加工按图纸设计要求在现场实际加工。工字钢加工尺寸如图所示：2.3钢拱、导向管安装钻孔以长管棚作为导向墙，采用两台 TUX-100型潜孔钻机，钻机立轴方向必须准 确 控制，以保证孔口的孔向正确。施工安排为：在要施作的管棚段前端10m先做上上半台阶呈拱部管棚工作室，模筑套拱，在定位后进行

8、长管棚施工，管棚应按设计位置施工，套拱内埋设4根拱架，先打有空管，注浆后在打无孔管，无孔管为检查管，检查注浆质量。钻进施工做到开孔要稳、要慢，待钻机进达1.0m后，开始正常钻进，在施钻过程中要注意匀速钻进，遇到硬岩时可适当增加转速，以增加切削力。钻进作业时， 因钻机杆长度增加而刚度减小，或钻进过程中围岩的不均匀性，均可造成钻孔偏差。为确保管棚施工质量，在钻进过程中需及时对孔位偏差进行检查和纠正。检查方法采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，如偏差较小未超过设计要求，可适当调整钻机方位，如偏差较大超过设计要求则用水泥沙浆回填后，重新定位钻孔。洞口仰坡刷至拱顶后，根据套拱工字钢（18#）内轮廓线预留核心

9、土，并铺设道 枕作 为套拱钢拱支撑，道枕铺设沿钢拱弧度呈弧形，道枕规格为250 X 25 X 20cm用楔型道钉固定道枕与钢拱架。全环分三层二段施工，以洞轴线左右对称拉槽进行，每层3.0m, 拉槽开挖出套拱边墙的位置，底宽 3.0m。为保证拉槽边坡的稳定，将边坡 施工成台阶状 并辅以横撑，挖至套拱底标高时，对套拱基础采用M7.5浆砌片石处理，M7.5浆砌片石基础尺寸为200X 150X 100cm在预留平台两侧用？ 50钢管搭设脚手 架，提供作业平台，便于施工。钢拱架按划出的内轮廓线位置安设，每根钢拱架由5节弧形工字钢组成，分两次 安装。先安设第一根和第四根钢拱架位于中间部分的3节弧形工字钢，

10、待该段管棚钻孔、注浆施工完成后，连接位于下部的左右侧工字钢套拱，并如法施作管棚，当全段面的管棚注浆完成后，再安设另两根钢拱架，钢拱架之间用22钢筋纵向联接，即剪刀形联接，环向间距1.0m; 钢拱与道枕联接牢固，防止钢拱下沉或发生位移；钢 拱两端用楔形钢体与道枕联接。拱脚放在M7.5 浆砌片石基础上，钢拱与联接钢板采 用焊接，联接钢板之间采用螺栓联接。钢拱架垂直于隧道中线，上下左右偏差小于土 2cm, 钢拱架外插角度为 1.5。 ? 2。每根钢拱架纵向间距0.5m。用全站仪在钢拱外缘将导向管精确定位，并在钢拱上刻好标记，导向管采用127无缝钢管，每根长2.0m, 沿隧道轴线布置，环向间距50cm

11、 焊接于钢拱架顶部，用 25 螺纹钢做固定筋，加固导向管与钢拱架的联接，防止在钻孔时导向管错位。127孔口管坏向间距二50cm磔叠拱混凝土超前长管棚河设范围1322. *0*超前长菅棚支护布置图断面图钻孔地质钻机的钻杆每节长度为 2m 钻孔时必须接杆。因此，随着孔深的增长，需要 对回转扭距、冲击功及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，不能过大。为了 确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性，钻杆联结套与钻杆材质相同，两端加工内 螺扣（配合钻杆首尾端外螺扣），联结套的壁厚 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，把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻 进向前平移。

12、钻机按导向管设计位置就位固定后， 沿导向管施钻。施钻时，防止过大颤动影响施钻精度。钻机开孔时钻速宜低，钻进1.0m 后转入正常钻速。243 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。钻机沿导轨退后，人工装 入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联结套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对 准后联结成一体。每次接长钻杆，按上述方法进行。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， 不符合要求的立即更换，以确保正常作业。钻孔以 1.5 。 ? 2.0 。外插角钻入围岩，孔深要大于管长0.5m 以上。钻孔达

13、到要求深度后，按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。施作下一孔 位。管件制作棚管采用127 热轧无缝钢管，钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15 厘米，为使钢 管错接，在每孔的第一节管打设时，奇偶孔分别用 3 米和 6 米的钢管，以后每节均采用 6 米长钢管，钢管顶端必须打入较好的围岩 2 米以上，管棚长度30m 因此必须接长。 棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内，采用内套管联结。第一根钢管前端封闭 并制成尖状，以防管头顶弯或劈裂。尾部焊接? 10 加劲箍，管壁上钻2 排 12m 注浆孔。接长管件满足管棚受力要求，相邻管的接头前后错开，要求2/3 接头不能在同一断面上，避免接头在同一断面受力。接管当

14、前一根钢管推进孔内， 孔外剩余 30? 40cm 时， 钻机退回原位， 人工装上后一节钢管，钻机缓慢低速前进对准前一节钢管端部（严格控制角度），电焊工将钢管联结在内套管上， 采用丝扣将两节钢管联成一体。钻机再以冲击压力和推进压力低速顶 进钢管。顶管采用导向管引导和棚管顶进相结合的工艺， 将棚管放入导向管中，然后利用钻机 的冲击和推力（顶进棚管时钻机不使用回转压力， 不产生扭矩）将安有工作管头的棚 管沿导向管顶进，逐节接长棚管，直至孔底。将钢管对准导向管，钻机低速推进钢管，其冲击压力控制在1.8? 2.0MPQ 推进压力控制在4? 6MPa注浆注浆采用 BW-250/50 型注浆泵， 注浆材料为

15、425# 水泥浆，其配比根据地层情况和胶凝时间要求，并经过试验而定；并采用 1:0.5 （体积比）的水泥水玻璃双液注浆。 注浆顺序为由下及上并且先打有孔钢花管， 注浆后再打无孔钢管， 无孔钢管可作为注浆质量的检查管。无孔管钻孔应在有空管注浆凝固后进行，钻孔应注意检查压浆质量， 在确认压浆质量达到要求后，应对无孔管及管周灌浆饱满，若注浆质量达不到要求， 应将相邻无孔管改为有孔管补浆。注浆方法：注浆压力为初压0.5? 1.0Mpa,终压2.0Mpa ,单管浆液扩散半径不小 于0.5m。注浆完毕稳压5min 以上，注浆管口预留溢浆口，作为注浆的观察窗。套拱施工开挖至明洞拱顶标高位置时，留出3? 5m

16、 洞脸范围暂不开挖（留核心土作支挡功 能及管棚工作平台），拉槽开挖洞脸左侧，分层至套拱内边缘后，人工修整，抹砂浆 铺平，用铺竹夹板作为套拱的内模，并铺设一层PVC板，然后按设计要求架立4根118工字钢、预设127X 4mn孔口管，立套拱外模、现浇混凝土套拱，套拱拱架在安装前要放样定出每根18工字钢拱架的中心，再按设计宽度沿法线方向用钢尺量出拱脚位置。同时在控制拱顶标高时，预留 20cm 作为拱顶下沉变形量。钢拱架安装好后，从拱顶中心按设计50cm 环向间距 118 工字钢壁面油漆打点标示出127X 4mm孔口套管的位置。导向管安装时须设置倾角2 ? 3 （不包括线路 纵坡），具体做法如下：套拱

17、内设计钢拱架最内一根至最外一根间距为1.5 m,根据角度计算出最内一根拱架须垫高7.9 cm,安装导管时，在最内一根拱架每个标示点处（即导管与拱架之间）垫以 7.9cm 钢板后，将导管固定在钢板之外即形成所需的仰角。孔口套管与118工字钢联接采用25固定筋环向双面焊接固定，焊缝长度大于 5d最后安装套拱及管棚施工工艺框图施工准备安装118:字钢、导向管棚钢管加工注浆场地布置、备料作面处理，钻机进场搭接脚手架、钻机就位固定钻孔及清孔管棚进场安装注浆机具插入管棚钢管孔口密封处理管棚注浆洞身开挖及初期支护注意事项套拱基础必须置于稳固的地基上（地基承载力大于0.3Mpa）,同时套拱施工时做好防水排水工

18、作，以防被水浸泡。明洞开挖到套拱顶标高时，将洞门端 4m范围内预留核心土侧壁开挖，将作为套 拱土 内模与管棚施工作业平台。边墙基础应设置在稳固的地基上，基坑的渣体杂物、风化软层和积水应清除干净。洞拱圈挡头板，外模的支撑要牢固，模板接缝要严密，防止渗漏、跑浆和走模。注浆安全措施在注浆作业开始和结束后应认真检查、清洗机械管道和接头，经试压运转方可 正式作业。当发生堵塞管路时，应在消除压力后可拆卸和维修；注浆人员必须按规定配带防护用具（胶皮手套、防尘手套、防护面罩、眼镜等）。五、质量保证措施、 组织保证措施人员保障成立项目经理部、施工区、专业作业队三级管理机构，在全单位范围内选拔有丰 富经验的技术工

19、人参与到本工程施工，保证本工程的施工质量。财务保障健全财务体制，配齐财务人员，完善财务制度，严格控制非生产性开支，全力保 障资金用于工程和职工、劳工的工资发放上。物资保障成立设备物资部，依据施工进度计划，保证材料按时到达，经检验合格并办理相 关手续后使用，杜绝劣质材料进场。设备保障在全公司范围内抽调精良的设备投入到本工程的施工中来， 并储备一定数量的设备配件满足正常保养和维修的需要，以保证本工程保质按期完成。、 工作保证措施质量检测措施成立技术质量部和中心试验室，建立项目部、施工区、专业施工队三级自检体系， 分部分项工程严格自检、互检、交接检制度，配备足够的技术力量和先进的仪器设备， 采用新版

20、本技术规范和验收标准与监理工程师一道严把质量监测关。测量根据设计图纸给定的测量基线和坐标， 利用全站仪进行定位和施工放样，利用水 准仪进行标高控制，坚持测量三级复核制度，不经换手复核的测量结果无效。试验检验水泥：必须有出厂合格证及出厂日期，并进行抽检；进行标准稠度用水量、凝结 时间和安定性试验；进行碱骨料反应试验， 选择合格且无碱骨料反应的水泥和骨料。砂浆：根据设计标号，用砂筛天平和烘箱测出砂的级配和含水量、 干容重来确定砂浆配比，制作试件，利用压力试验机检验其抗压强度。石料：取样做试件，用压力试验机检验其抗压强度。砂、碎石：按规定频率取样，以砂筛和石筛做筛分试验，以确定其级配。用烘干 机、天

21、平测其含水量、干容重等。3、技术保障措施优化施工组织设计，做到科学施工；信息反馈及时，适时调整和优化施工计划，确保工序按时或提前完成。编制详细的实施性施工组织设计和各分项工程施工方案， 编制截水沟施工作业指导书，报监理工程师批准后指导施工。做好图纸会审、工前技术交底、工中检查指导和工后总结评比工作，使每道工序有标准、有验收、有结论。加强工程试验与检验工作， 建立台帐和施工记录，优选工程施工配合比，经监理工程师批准后执行。做好施工测量放样工作，坚持换手复测，确保路线及各构件定位准确。实行项目总工程师技术岗位负责制，对技术总负责，行使技术否决权。六、安全保证措施、一般规定工序开工前，详细核对设计文

22、件，根据施工地段的地形、地质、水文、气象等资料，制定相应的安全技术措施。做好施工技术交底的安全注意事项。同时，加强 与气象、 水文等部门的联系，及时掌握气温、雨雪和汛情等预报，做好防范工作。认真贯彻执行IS09001: 2000 质量认证体系中安全控制程序， 使安全管理程序化、规范化、制度化。对项目施工人员进行安全技术教育，熟知和遵守本工种的各项安全技术规程、规范。 对于从事电气、 起重、 建筑登高架设作业、 焊接、 车辆驾驶、 爆破等特殊 工种的人员， 应经过专业培训，获得合格证书后，方准持证上岗。操作人员上岗前，必须按规定穿戴防护用品，施工负责人和安全检查员应随时检查劳动防护用品的穿戴情况

23、，不按规定穿戴防护用品的人员不得上岗。建立安全奖惩制度，利用经济杠杆提高全员的安全生产意识，充分调动安全生产积极性。实行事故报告制度，无论何时，一旦发生危害工程安全事故时，应采取应急措施，开展施救，并及时将事故情况报告监理单位和业主2、锚固注浆支护作业安全保证措施注浆工作面的操作人员应戴防护口罩、防护眼睛、橡胶手套及专用披套。眼部、脸部或皮肤接触浆液时，应立即用清水或生理盐水彻底冲洗 20min , 严重者送医院治疗。加强环境保护意识，对废液、冲洗液以及沾染有浆液的弃物均应妥善处理。对使用的钻孔设备，经常性进行安全检查，应设置各种安全防护罩， 电器部 分应安装漏电保护器。钻孔作业抽换钻杆时，应防止钻杆被高压泥水冲出孔口伤人。钻孔中发生大量突泥涌水时，应集中全力及时注浆封堵。加强统一指挥，在钻注作业中发生异常情况时，要及时处理，确保安全。七、环境保护与水土保持措施、施工准备阶段施工临时