新建铁路西安至宝鸡客运专线
小村隧道大管棚
施工作业指导书
中交二航局西宝客专指挥部
二0一一年十二月 ² 西安
目 录
1 适用范围 ................................................................. 2 2 设计概况及编制依据 ....................................................... 2 3 验收标准 ................................................................. 2 4 作业准备 ................................................................. 3 5 技术要求 ................................................................. 3 6 施工程序与工艺流程 ....................................................... 4 7施工要求 ................................................................. 7 8 劳动力组织 ............................................................... 7 9材料要求 ................................................................. 7 10 机械设备配置 ............................................................ 8 11 质量控制及检验 .......................................................... 8 11.1 质量控制要点 .......................................................... 8 11.2质量检验 .............................................................. 8 12安全及环水保要求 ........................................................ 9 12.1 安全要求 .............................................................. 9 12.2 环水保要求 ............................................................ 9
1 适用范围
适用于新建铁路西安至宝鸡客运专线小村隧道进口、出口的大管棚施工作业。 2 设计概况及编制依据 2.1设计概况 2.1.1 工程概况
小村隧道，位于陕西省宝鸡市陈仓区，渭河南岸三级阶地，属秦岭山前黄土塬区；从310国道小村附近山坡进洞，下穿唐家塬，从马尾河右侧山坡出洞，隧道起讫里程DK627+747～DK628+650，全长903m，其中明挖52m,IV级围岩300m，V级围岩551m。最小埋深为16.0m最大埋深为46.0m，为双线黄土浅埋隧道；隧道位于R-8000m圆曲线上，洞内纵坡为11‰和3‰的人字坡。
隧道主体结构采用曲墙带仰拱复合式衬砌，衬砌采用C35钢筋混凝土结构。隧道初期支护由钢拱架，钢筋网、锚杆和喷射混凝土组成。隧道进口采用台阶式洞门，设置有20m明洞，洞口段基础采用φ125cm钻孔桩加固地层，并设置钢筋混凝土承台。隧道出口采用斜切式洞门，设置有32m缓冲结构。洞口边仰坡采用拱形骨架护坡，拱形骨架的上缘设排水槽，在拱形骨架内植草绿化。 2.1.2工程地质
隧道通过地层为第四系上更新统风积黏质黄土及黏质黄土(古土壤)，下部为第四系中更新统风积黏质黄土夹黏质黄土(古土壤)，底部为中更新统冲积砂砂及圆砾土等。无断裂构造。 2.1.3水文地质
隧道通过地段内地表水及地下水均不发育。 2.1.4方案设计
1 、长管棚在隧道开挖之前完成，管棚设计长度按30m长计列。
2 、为提高导管的抗弯能力，可在钢管内设置钢筋笼，钢筋笼由四根主筋和固定环，主筋直径为φ18，固定环采用短管节, 节长3～5cm将其与主筋焊接，按1.5m间距设置。 2.2 编制依据
2.2.1《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设[2010]241号 2.2.2《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB 10753-2010） 2.2.3《小村隧道设计图》（西宝客专施遂1）
2.2.4《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10304-2009 ) 2.2.5《铁路混凝土工程施工技术指南》 铁建设[2010]241号 3 验收标准
3.1 管棚所用钢管进场必须按批抽取试件做力学性能（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。
3.2 管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。 3.3 管棚搭接长度必须符合设计要求。 3.4 注浆浆液的配合比必须符合设计要求。
3.5 注浆压力必须符合设计要求，注浆浆液必须注满钢管及其周围的空隙。 3.6 管棚钻孔的允许偏差必须符合规范要求。 4 作业准备 4.1技术准备
4.1.1岗前培训 组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。对施工及操作人员进行岗前培训。
4.1.2技术交底 施工前必须进行技术交底，实行三级交底制度。 4.1.3制定应急预案 针对突发状况及紧急情况下的应急预案。
4.2完成临建场地营区标准化建设，相关技术施工人员进场齐全，相应施工设备符合开工条件，人员，设备，材料，开工报告，试验报表通过审批，具备开工条件。 4.3所有原材料试验检测均满足设计及规范要求 。 4.4现场施工机械，人员配置满足施工要求。 5 技术要求
5.1小村隧道进出口明暗交界处设计超前大管棚。 5.2设计参数：
5.2.1导管规格：外径108mm，壁厚6mm。 5.2.2管距：环向间距40cm。
5.2.3外插角：为了防止钻头由于自重产生下垂，导致钢管侵入隧道开挖线内，外插角确定为3°。 5.2.4注浆材料：M10水泥砂浆。 5.2.5设置范围：拱部140°范围。
5.3中线、水平、断面和净空尺寸必须符合设计要求，并不得侵入隧道建筑限界，放样时可将设计的轮廓线放大5cm。
5.4 对本隧道大管棚施工宜采用引孔顶入法。
5.5 洞口管棚须采用套拱内埋设导向管定位，套拱长为2～3m。套拱施工时应将导向管牢固、准确固定在拱架上，再浇筑混凝土。 5.6 管棚节间用丝扣连接。
5.7 管棚安装后，管口硬封堵钢管与孔壁间空隙，连接压浆管。 5.8管棚注浆前须将开挖工作面用喷混凝土封闭。 5.9 管棚注浆应将钢管及其周围的空隙充填密实。
6 施工程序与工艺流程
6.1 大管棚施工施工工艺流程见图6.1.1。
测量放样 清孔 管棚加工 顶入管棚、安装止浆塞 初选浆液配合比 喷混凝土封闭工作面 初配浆液试验注浆 连接注浆管路、调试 压水试验 结束 图6.1.1 管棚引孔顶入法施工工艺流程图
6.1.1 导向墙
在开挖轮廓线以外拱部140°范围内施导向墙作，断面尺寸为1.0³1.0m，采用C25混凝土。导向墙设2榀I20a工字钢，钢架外缘设140mm，壁厚5mm导向钢管。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20a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。
施工准备 安装导向管、浇筑套拱 搭设工作平台、钻机就位 钻孔 补孔 钻孔验收 不合格 原材料进场检验 确定浆液配合比 浆液制备 调整注浆参数 注浆作业 注浆效果分析 合格 封孔、连接钢架结构 不合格
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土方开挖），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。
导向墙 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200³240³15mm钢板，钢板预留孔，各节钢架用M20³70螺栓连接。为保证拱架的稳固，两榀拱架间按2m间距设置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4°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Φ42钢管搭设支撑框架（搭设要求：横向间排距1.0m³1.0m，纵向排距0.5，共四排）支撑型钢拱架，在拱架上铺设木模板。底模采用普通木模板（5cm厚，宽度不超过30cm）拼装，在其上铺设2mm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保证拼缝不漏浆。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。 ⑴ 顶部模板采用竹胶板，每块模板长50cm,宽100cm.（模板宽度根据基坑的实际开挖宽度进行调整）。在浇筑混凝土前，设置两排Φ16钢筋，与在钢拱架上焊接，作为顶部模板的加固拉筋,钢筋间距1m。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。
⑵ 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，以方便钻孔施工。
钻机钻孔
6.1.2 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，脚手架连接要牢固、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。
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。 6.1.3 钻孔
1、采用潜孔钻机进行钻孔。为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ130mm。对于黄土地层，采用干钻法。
2、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。 3、钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。 4、钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。 6.1.4 清孔验孔
1、用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、外插角、外插角。 6.1.5 安装管棚钢管
1、钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm注浆孔(靠孔口1m处的棚管不钻孔)，孔间距15cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。管棚钢管加工成3m和6m两种长度。钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管。接头采用外径114mm,壁厚6mm的外套钢管，套管长30cm
2、棚管顶进采用挖掘机和管棚机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔，然后用挖掘机在人工配合下顶进钢管。
3、管棚单序孔第一节长3m,再接6m的钢管。双序孔第一节长6m,最后一节为3m钢管,以此将相邻钢管的接头前后错开。保证同一横断面内的接头数不大于50%。
¦µ10～16注浆孔预留止浆段¦Υ108mm150150150≥1000200图6.1.2 管棚钢管加工示意图
6.1.6 安装钢筋笼
1、为了提高导管的抗弯能力，在钢管内设置钢筋笼。钢筋笼由四根18mm的钢筋和固定环组成。固定环采用φ42mm的短钢管，节长5cm,将钢管与钢筋焊接，按1.5m间距设置。
2、钢筋笼由三节9m和一节3m的短钢筋笼制作，人工送入孔内。安装时各节钢筋笼采用搭接焊连接。 6.1.7 注浆
1、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。 2、注浆材料：注浆材料为M10水泥砂浆。
3、采用注浆机将砂浆注入管棚钢管内，注浆压力0.5～1.5MPa。管棚封堵塞设排气孔和注浆孔，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔继续注浆，达到设计注浆量后方可停止注浆。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。
注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。
C25混凝土导向墙隧道中线R=7600mmo
图6.1.3 大管棚正面布置图
7施工要求
7.1钻孔前，精确测定孔的平面位置、外插角、外插角，并对每个孔进行编号。 7.2施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。
7.3严格控制钻孔平面位置及外插角，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。 7.4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。 7.5掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。 8 劳动力组织
钻机操作工3～6人，管棚加工2人，钢管顶进8人，注浆6人。 9材料要求
9.1管棚采用Ф108mm热轧无缝钢管，壁厚6mm，长度为30m，每根钢管的长度分别为9m和3m； 9.2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，外丝口长度为15cm；采用外径为114mm、壁厚6mm的外套丝扣连接，内丝扣长30cm。
9.3同一面上的接头不超过总管数的50％。钢花管上钻对穿钢管的注浆孔，孔径10～16mm，孔间距
150mm，呈梅花型布置，尾部留不钻孔的止浆段不小于1000mm，相邻两对孔线成垂直状态。编号为双号的钢管不开孔。
9.4为提高钢管的抗弯能力，在钢管与钢花管内设置钢筋笼，由四根主筋和固定环组成，主筋直径为Ф18，固定环采用短管节，节长3～5cm，与主筋焊接，固定环间距1.5m。
9.5为保证长管棚施工精度，导向墙内设2榀I20a工字钢，钢架外设Ф140壁厚5mm导向钢管，钢管与钢架焊接。钢架各单元由连接板焊接成型，单元间由螺栓连接，接头处焊缝高度为：腹板hf=9mm，翼板hf=12mm。 10 机械设备配置
结合正常施工需要，管棚施工机械设备配置如下：
管棚钻机2台、电动空压机1台、注浆机1台、ZJ-400高速制浆机1台、混凝土拌合站一座、混凝土振动棒2个、木模板、J3G-400A型型材切割机1台、型钢弯制机1台、BX1－400型交流弧焊机2台、砼搅拌运输车1辆、ZLC50C装载机1辆。 11 质量控制及检验 11.1 质量控制要点
11.1.1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。 11.1.2施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。
11.1.3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相交。 11.1.4经常测量孔的倾斜度，发现误差超限及时纠正。 11.1.5掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。 11.1.6施工注意事项：
1、钢管需按设计位置施工，注意运用测斜仪进行钻孔偏移度测量，严格控制管棚打设方向，并做好每个钻孔地址记录；
2、管棚施工时应对钢管主要材料进行材质检验
3、选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在水平360°范围内钻孔，施钻时应有导向架。
4、施工期间应遵守隧道施工技术安全规范。 11.2质量检验
11.2.1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。 11.2.2管棚所用钢管的品种和规格必须符合设计要求。 11.2.3管棚搭接长度应符合设计要求。 11.2.4注浆浆液的配合比应符合设计要求。
11.2.5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。
11.2.6管棚钻孔的允许偏差应符合表11.2.1的规定：
表11.2.1管棚钻孔允许偏差
序号 1 2 3 12安全及环水保要求 12.1 安全要求
12.1.1管棚施工前应检验作业台架安全性能，施工过程中保持稳定
12.1.2大管棚施工前检查钻机、注浆机及配套设备、风水管等施工机具的安全性能。 12.1.3施工过程中确保钻机稳定牢靠，注浆管接头及高压风水管连接牢靠。 12.1.4管棚作业换钻杆及顶进钢管时，应防止钻杆、钢管掉落伤人。
12.1.5管棚施工时记录钻机钻机的各项施工参数，观察钻渣排出情况，与设计地质情况核对，出现异常及时报告。 12.2 环水保要求
12.2.1 对各类施工机械，机具采取定人定点控制，对操作人员进行安全，环保教育。
12.2.2将施工场地和作业面限制在工程建设允许的范围内，合理布置，规范围栏，围护，做到各种标牌清楚，齐全，标识醒目，施工场地整洁文明。
12.2.3采用先进的环保施工机械，采取设立隔音墙，隔音罩等消音措施降低施工噪音。
12.2.4 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。
项目 方向角 孔口距 孔 深 允许偏差 1 ±30mm ±50mm o
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