隧道超前管棚施工专项技术方案 1.工程概况与地质情况 1.1工程概况 汶川至马尔康高速C24合同段扑鸭脚隧道起讫桩号：左线ZK218+600～ZK220+082全长1482米；右线YK218+600～YK220+078，全长1478米，洞口设计里程为ZK220+082、YK220+078。卓克基隧道起讫桩号：左线ZK220+630～ZK222+525，全长1895米；右线YK220+618～YK222+557，全长1939米，进口设计里程为ZK220+630、YK220+618，出口设计里程为ZK222+525、YK222+557。 1.2地质情况 本项目路线经过地层有元古界、古生界、中生界及新生界，沿线第四系松散堆积层、沉积岩、岩浆岩和变质岩均有外露。地层区划分属川西地层区龙门山分区和马尔康地层分区。基岩种类繁多，岩性复杂。分布面积大的地层主要为三叠系（T）地层，第四系松散沉积物仅零星分布于山坡、沟谷和山前地带。本项目构造主体位于松潘~甘孜褶皱系一级构造单元。隧道穿越地层岩性主要为板岩、千枚岩、变质砂岩。 隧道为双线分离式隧道，洞口开挖出露为卵石土堆积层，属于易塌地层。
2.编制依据、原则和适用范围 2.1编制依据 ⑴ 汶川至马尔康高速公路马尔康段C24标段招标文件 ⑵《四川省汶川至马尔康高速公路C24标段两阶段施工图设计》 ⑶《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） ⑷《公路隧道施工技术规范》（JTGF-2009） ⑸ 当地的水文、气象及本项目的地质资料 ⑹ 国家和当地地方法令、法规具体规定 ⑺《四川省高速公路施工标准化管理指南（隧道）》 ⑻ 业主对本合同段工程的质量和工期要求 ⑼ 本公司对其他相同地质条件施工的类似经验 2.2编制原则 落实施工合同的各项要求，以合同要求为依据进行总体施工安排，配备足够的机械设备和施工人员，确保施工工期和施工质量。 2.3编制范围 汶马高速C24合同段扑鸭脚隧道出口左右线；卓克基隧道进、出口左右线。
3.总体思路及施工部署 3.1总体思路 根据现场施工条件、围岩情况及施工图指导意见，采取洞口地表注浆、长管棚进洞的措施。由于现场开挖出露显示为卵石土层，采用常规的“送管”工艺，钻进过程中很容易出现卡钻、塌孔现象，成孔率很低，无法保证施工质量。而采用“跟管”工艺，导管与钻机钻头同时钻进，可以避免塌孔卡钻、钻不到设计深度的问题，故经过审慎地研究决定本项目隧道进洞大管棚施作采用“跟管”钻工艺。
。 3.2管棚施工参数 ⑴导管规格：考虑到跟管的顺利和材料的经济，在先进入段采用材质最好的R780，中间采用材质较好的DZ40，最后进入段采用普通热轧无缝钢管。头部6根材质为R780的管棚，中间9根材质为DZ40的管棚，尾部5根普通材质A108管棚。每根长1.5m，壁厚6mm，大管棚采用公母丝扣连接,边钻进边拼装达到管棚设计长度30m。 ⑵导管上钻注浆孔，孔径10~16mm，孔间距15~20cm，呈梅花型 布置，尾部留3m不钻孔的止浆段。 ⑶管距：环向间距40cm。 ⑷倾角：外插角2°，应根据实际岩层产状做调整。 ⑸注浆材料：纯水泥浆，注浆压力1~2Mpa。 ⑹导管内插加劲钢筋笼，主筋4根，直径C22，固定环用A42热轧无缝钢管制作，每段长4cm，间距150cm，与主筋连接。 3.3施工方法 3.3.1超前管棚超前支护 超前管棚支护的目的在于保证隧道前期软弱土层开挖的安全，利用管棚钻进机在隧道拱部120°范围内钻设水平孔，埋设超前管棚钢管，并及时进行注浆固结土层，使隧道拱部形成一道“伞状保护环”。超前管棚支护结构的抗弯、抗剪能力可有效地承载局部松驰的地层荷重。在隧道开挖尚未支护时，超前管棚在这一空档期可发挥临时支撑的作用，使得隧道前期开挖安全得以保证，同时可减少隧道开挖引起的地面沉降。 3.3.2施工机具及原理 经过对多种可以进行管棚施工设备的综合能力的分析，由于导向跟管钻进能根据需要调节钢管的打设方向，可控制钢管按设计要求埋设。一般情况根据管棚钻机类型、钢管类型及地层情况确定初始外扩角及钢管打设过程中钻头角度的变化。本工程超前管棚采用志高90潜孔钻机，利用动力钻头实现内钻杆、大管棚同时跟进，冲击利用高压气动潜孔锤配偏心/对心扩孔钻头，利用高压气流将杂物吹出孔外。潜孔钻跟管作业工作原理如下图： 3.3.3施工工艺流程 超前管棚施工工艺流程见图
超前管棚施工工艺流程图 ⑴施工流程 ①导向墙施工： ㈠根据现场情况进行测量放线，确定套拱施工里程，在钢筋加工房放大样确定套拱拱架加工尺寸。 ㈡套拱钢拱架：I18工字钢拱架纵向安装3榀，间距70cm，纵向分布C22连接钢筋环向间距1m。仰坡中预埋锚固筋要与I18工字钢焊接，避免在浇注混凝土时移位。 ㈢超前大管棚导向管（孔口管）为φ140mm钢管，壁厚5.5mm，节长2.0m，其安设的平面位置、外插角的准确度直接影响大管棚的质量。现场施工时利用全站仪在工字钢钢架上测量定出平面位置，设定导向管的倾角、外插角，然后通过C22固定钢筋将导向管按设计要求焊接在套拱钢拱架上，导向管与钢拱架应焊成整体，防止套拱混凝土施工过程中产生位移。此外，导向管靠近掌子面端头必须密贴作业面。 ㈣沿套拱内外两侧、导向管前后两侧环向安装模板，同时将导向管两端用胶带进行封堵，防止套拱施工时混凝土堵塞导向管。 ㈤套拱采用C25混凝土进行浇筑，待套拱混凝土强度达到80％设计强度后，方可进行管棚钻孔作业。 ②设钻机作业平台及钻机就位： 在所开挖的工作面上，用土方填筑钻机作业平台。作业平台的高度需根据超前管棚在隧道拱部及拱脚部位处的设计尺寸和钻机作业高度要求。作业平台须牢固稳定，以防止钻孔时钻机摆动、倾斜等而影响钻孔质量。钻机安置后，根据钻孔要求进行严格定位定向，钻杆穿过孔口管，把钻杆的平行线延伸固定下来，以达到钻机钻进的导向作用。 ③跟管钻进：在钻进过程中，导管随钻头跟进，导管直径为108mm，每段长度为1.5m，导管连接采用螺旋套丝连接。在钻进过程中禁止钻杆回转，防止造成钻头、钻杆脱节的现象。 ④注浆：注浆采用单液注浆泵进行注浆，注浆从低向高进行施工，注浆采用1：1的纯水泥浆，注浆压力一般为1-2Mpa。 ⑤充填并加固导管：先用钻具清孔、冲洗，然后插入注浆管，充填M20水泥砂浆。 ⑵跟管钻进注意事项 ①钻进过程中，由于钻具受重力作用不断下偏，致使钻机上翘，钻孔越长，此种现象越明显，因此，钻机就位的倾角应比设计倾角小。 ②偏心跟管钻具在施工前应逐一检查冲击器、偏心锤头、导正器、套管靴和风动潜孔锤等，使之工作正常。偏心锤头应能灵活转动，连接销及锁紧机构应牢固，钻杆与潜孔锤和潜孔锤与偏心钻具的连接应可靠，套管和套管靴无裂纹。 ③跟管钻进时，在确认钻头接触到碎石土层后，先回转，待正常后，再开风冲动钻进。 ④每钻进一定距离应强风吹孔排粉一次，以保持孔内清洁。 ⑤当偏心头回转部分被岩渣卡住而不能收拢偏心头时，应开动空压机重新对钻孔进行清洗，并使潜孔锤作短时间工作，然后再进行试提，如此反复，直至提出中心钻具。
4.施工安全措施及注意事项 加强劳动安全管理，确保人身安全，管理者要遵守施工生产的客观规律，组织管理生产严格按有关规章、规则办理，杜绝因抓进度而忽视安全的现象发生，布置施工生产要同时布置安全工作；施工中严格按规程操作，实行标准化作业，杜绝人身伤亡重大、大事故；认真编制好各项工程的施工组织设计，在编制单项工程施工组织设计时，参照《安全技术规则》，根据现场情况制定具体的安全措施。 ⑴做好安全教育工作，加强职工的安全生产意识。 ⑵导向墙施工时支架应坚固、稳定，能保证施工期间在各种荷载和气候条件下不变形、不倾斜、不摇晃。 ⑶大管棚施工时： ①钻机安装应平稳牢固，确认设备安装符合要求后方能试钻。 ②作业前应认真检查以下项目： ㈠各油管是否漏油或破裂，油封是否完好； ㈡动力转动部分是否有安全防护装置； ㈢各紧固件是否松动，螺丝是否松动。 ⑷设备运行过程中，不准进行擦洗和修理，禁止靠近设备旋转和运动部位。 ⑸施工过程中，发现钻进（或顶进）出现异常，应立即停止施工，查明原因，排除后方可继续施工。 ⑹在钢管接续过程中，使用管钳时，要平稳用力，人要躲开管钳回落范围，手不能握在管钳根部，防止用力过猛，管钳滑脱而使人摔倒。 ⑺夜间施工时，现场应有良好的照明设施。所有电器设备绝缘应良好，电气设备必须安漏电装置，并有接地装置，非指定人员不得动用电气设备，所有电气设备要专人负责保养。 ⑻由于作业平台处于高处，施工前应做好临边防护，确保作业人员施工安全。 4.1施工现场的安全措施 现场的布置符合防火、防爆、防洪、防雷电等安全规定及文明施工的要求，施工现场的生产、生活、办公用房、仓库、材料堆放场、停车场、修理场等按批准的总平面布置图进行布置。 现场道路平整、坚实、保持畅通，危险地点悬挂按照GB2893-82《安全色》和GB2893-82《安全标志》规定的标牌，夜间行人经过的坑、洞设红灯示警，施工现场设置大幅安全宣传标语。 现场的生产、生活区设足够的消防水源和消防设施网点，消防器材有专人管理，不乱拿乱放。所有施工人员熟悉并掌握消防设备的性能和使用方法。 各类房屋、库棚、料场等消防安全距离符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；严禁在木工加工场、料库等吸烟；现场的易燃杂物，随时清理，严禁在有火种的场所或其近旁堆放。 施工现场临时用电，严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的规定执行。临时用电工程的安装、维修和拆除，均由经过培训并取得上岗证的电工完成，非专业电工不准进行电工作业。电缆线路采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度及线距符合安全规定，并架在专用电杆上。变压器设接地保护装置，其接地电阻不得大于4Ω，变压器设护栏，设门加锁，专人负责，近旁悬挂“高压危险、请勿靠近”警示牌。 4.2施工机械设备的安全控制措施