隧道棚洞超前管道施工方案

隧道棚洞超前管棚支护施工方案一、施工准备1.1技术准备组织技术人员进行图纸会审，编制专项施工方案并完成审批备案。针对管棚施工关键参数进行现场复核，重点明确管棚布设范围（拱部120°～150°范围）、环向间距（40～60cm）、外插角（1°～3°）等核心指标。结合地质勘察报告，对洞口段围岩进行分类评估，V级围岩段需额外增设锁脚锚杆加固措施。1.2材料准备钢管材料：选用Φ108×8mm无缝钢管，单根长度4～6m，丝扣连接段采用厚壁管箍（壁厚≥10mm），丝扣加工长度不小于150mm。钢花管按设计要求钻孔，孔径8～10mm，孔间距15cm，梅花形布置，前端100cm及尾部50cm范围不开孔。注浆材料：P.O42.5级水泥配置单液浆（水灰比1:1～0.6:1），双液浆采用水泥-水玻璃体系（水玻璃浓度35Be'，模数2.4），超细水泥用于微裂隙地层（粒径≤5μm）。辅助材料：C25喷射混凝土（掺加聚丙烯纤维0.9kg/m³）、Φ22连接筋、I18工字钢拱架、孔口管（Φ133×6mm，长度1.5m）。1.3设备配置设备类型规格型号数量用途说明地质钻机XY-2PC型2台管棚钻孔（钻孔深度≥15m）注浆泵ZJB-3型1台单液浆注浆（工作压力4～6MPa）双液注浆机2ZBQ-50/15型1台双液浆注浆（混合比1:0.5）钢管顶进机YC-60型千斤顶2台钢管安装（顶推力600kN）混凝土喷射机HPS-6型1台套拱及工作面封闭1.4作业平台搭设采用碗扣式脚手架搭设钻孔平台，立杆间距0.8×0.8m，横杆步距1.2m，设置双向剪刀撑。平台顶部铺设5cm厚木板，周边安装1.2m高防护栏杆，平台承载力需满足20kN/m²要求。二、主要施工工序2.1套拱施工基坑开挖：沿洞口轮廓线外2m开挖套拱基础，深度1.5m，采用挖掘机配合人工修整，基底铺设20cm厚C15混凝土垫层。拱架安装：立设3榀I18工字钢拱架，间距60cm，拱架间采用Φ22纵向连接筋焊接（间距1m）。预埋Φ133孔口管，与拱架焊接固定，确保其轴线与管棚设计轴线一致，误差≤1°。混凝土浇筑：模板采用1.5cm厚竹胶板，浇筑C25混凝土（掺早强剂），采用振捣棒分层振捣（分层厚度≤30cm），养护期不少于7天。2.2管棚钻孔钻孔定位：使用全站仪按设计坐标放样孔位，标记于套拱表面，孔位偏差控制在±5cm内。钻进工艺：采用套管跟进法施工，开孔时低速低压（转速50r/min，钻压10kN），正常钻进阶段转速150r/min，钻压30～50kN。终孔孔径比钢管直径大20～30mm（即130～140mm）。孔序安排：按“先两边后中间、由高孔位向低孔位”顺序施工，相邻孔施工间隔≥4h，避免窜孔。每钻进3m进行一次孔斜测量，偏差超过0.5°时及时纠偏。2.3钢管安装钢管加工：钢管两端加工丝扣，丝扣长度150mm，采用通长钢筋（Φ12mm）焊接加强环（间距1.5m）。钢花管注浆孔采用机械钻孔，确保孔壁光滑无毛刺。顶进作业：钻孔完成后立即顶进钢管，采用人工配合机械顶进，顶进速度控制在0.5m/min，钢管插入长度不小于设计长度的95%。接头处理：钢管接头采用厚壁管箍连接，上满丝扣后点焊固定，相邻钢管接头在环向上错开布置（错开距离≥1m），同一截面内接头数量不超过50%。2.4注浆施工止浆处理：钢管与孔壁间隙采用速凝水泥（初凝时间≤5min）+麻丝封堵，管口安装三通接头及压力表（量程0～10MPa）。注浆顺序：先施工有孔钢花管，注浆完成后施工无孔钢管。注浆按“由下往上、隔孔跳打”原则进行，单孔注浆结束标准：①注浆压力达终压（2.5MPa）并稳定10min；②注浆量达到设计量的80%以上。浆液配比：单液浆：水灰比1:1（初注）→0.8:1（正常注）→0.6:1（终注）双液浆：水泥浆（水灰比1:1）:水玻璃=1:0.5（体积比），凝胶时间控制在30～60s注浆记录：详细记录注浆压力、流量、浆液消耗量等参数，每30min测读一次，绘制注浆曲线。2.5管内充填注浆完成24h后，采用M30水泥砂浆（掺微膨胀剂）充填钢管，充填压力0.5～1.0MPa，直至管口溢出浓浆为止。对未达到设计注浆效果的孔位，进行二次补浆处理。三、关键技术参数控制3.1钻孔质量控制控制项目允许偏差检测方法孔位偏差≤5cm全站仪逐孔测量孔斜率≤0.5%测斜仪每3m检测一次终孔孔径130～140mm孔径仪检测孔深≥设计值10cm测绳测量3.2注浆效果检测压水试验：注浆结束7天后，选取3%～5%的孔进行压水试验，透水率≤1Lu为合格。地质雷达检测：采用地质雷达对管棚支护范围进行扫描，确保注浆加固范围与设计一致，无明显空洞。强度检测：在现场制作注浆结石体试块（100mm×100mm×100mm），养护28天后抗压强度≥5MPa。3.3特殊地层处理砂卵石地层：采用跟管钻进（套管直径146mm），钻进速度≤0.3m/min，必要时掺入黏土泥浆护壁（黏度25～30s）。软弱夹层：提前进行超前小导管注浆预处理（Φ42×4mm小导管，长度3.5m，环向间距30cm）。涌水地层：先采用双液浆（凝胶时间10～30s）快速堵水，再进行管棚施工，必要时设置排水孔（Φ50mm）。四、质量保证措施4.1原材料控制钢管进场需提供材质证明书，并进行力学性能试验（抗拉强度≥345MPa，屈服强度≥235MPa）。水泥、水玻璃等材料需存储在干燥通风处，水泥出厂超过3个月需重新检验。注浆用水采用饮用水，pH值控制在6～8范围内。4.2过程质量控制建立“三检制”（自检、互检、交接检），每道工序需经监理工程师验收合格后方可进行下道工序。钻孔施工记录需包含孔号、钻进时间、岩芯描述、孔斜数据等信息，每孔单独成册。注浆过程中若出现压力骤升或骤降，应立即停止施工，查明原因并采取措施后方可继续。4.3质量通病防治质量通病产生原因防治措施孔斜超标钻机固定不牢、地层软硬不均采用导向钻具、加强钻机锚固、慢速通过不均地层钢管顶进困难孔底沉渣过多、钢管弯曲清孔至无沉渣、采用冷弯机校直钢管注浆压力不足浆液泄漏、地层孔隙过大加密止浆措施、采用双液浆快速封堵钢管接头渗漏丝扣加工精度不够、密封不良丝扣涂抹密封胶、增加焊接加固环五、安全文明施工5.1安全防护措施钻机操作手需佩戴安全帽、防护眼镜、防尘口罩，高空作业（≥2m）系挂安全带。注浆作业区设置警示标志，非作业人员严禁入内。注浆泵压力表定期校验（每月一次），确保灵敏可靠。施工现场配备2台灭火器（4kg干粉），设置消防沙池（2m×2m×1m），易燃易爆材料单独存放。5.2环境保护措施施工废水经三级沉淀池处理（沉淀池尺寸3m×2m×1.5m），pH值达标（6～9）后方可排放。钻孔弃渣集中堆放，及时清运至指定弃渣场，运输车辆覆盖篷布防止扬尘。夜间施工噪声控制在55dB以下，必要时设置隔音屏障。5.3应急处置涌水突泥：立即停止施工，启动应急预案，采用双液浆快速封堵，同时加强洞口排水（配备2台Φ150mm水泵）。钻机倾覆：设置钻机防倾覆装置（地锚拉力≥100kN），倾覆后立即疏散人员，采用吊车扶正。注浆管爆裂：定期检查注浆管路（每周一次），发现老化、破损立即更换，爆裂时立即关闭注浆泵，泄压后处理。六、施工进度计划工序名称工期（天）开始时间结束时间资源配置施工准备7第1天第7天技术人员3人，工人10人套拱施工5第8天第12天钢筋工4人，混凝土工6人管棚钻孔15第13天第27天钻机工6人，测量工2人钢管安装10第20天第29天起重工2人，普工8人注浆施工8第25天第32天注浆工4人，试验工1人验收整改3第33天第35天技术负责人、监理工程师七、验收标准7.1主控项目管棚钢管规格、数量、布设范围需符合设计要求，抽检合格率100%。注浆压力、注浆量达到设计标准，压水试验透水率≤1Lu。钢管接头连接牢固，无渗漏现象，抗拔力试验≥150kN。7.2