隧道管栅施工方案及流程

隧道管棚施工技术方案一、工程概况本工程为老鹰崖隧道进出口管棚支护工程，隧道全长1034m，进出口段均采用φ108大管棚超前支护。管棚设计长度24m，沿隧道拱部140°范围布设，环向间距40cm，外插角1°~3°，管棚钢管采用Φ108×6mm无缝钢管，钢管间采用丝扣连接，单节长度4~6m，接头错开布置，同一截面接头数量不超过50%。管棚注浆采用水灰比1:1的水泥浆，注浆压力控制在0.4~0.8MPa，特殊地层采用水泥-水玻璃双液浆。二、施工准备2.1场地准备施工前需完成"三通一平"，确保施工场地平整坚实，地平面距最低孔位80-100cm，设置排水沟防止积水。场地内需划分材料堆放区、钻机作业区、泥浆循环区，各区之间设置安全通道，宽度不小于1.5m。2.2技术准备测量放线：采用全站仪精确测设管棚孔位，沿隧道拱部开挖轮廓线外放10cm标记孔位，孔位偏差控制在±5cm内。在洞口设置控制点，每5m设置一个方向桩，确保钻孔方向准确。地质复核：对洞口段进行补充地质勘察，重点查明地下水位、岩层分布及软弱夹层位置，根据勘察结果调整钻进参数。方案交底：组织技术人员进行施工方案交底，明确各工序质量控制要点，编制应急预案。2.3设备材料准备主要施工设备HTG-100型水平定向钻机1台（功率55KW，顶进力150KN，扭矩6000NM）SE-1型水平导向系统1套（含探头和监视器，测量精度±0.5°）BW-250型泥浆泵2台（流量80m³/h，工作压力3MPa）泥浆搅拌器2台（搅拌容量2m³）BX1-500型电焊机1台H-3移动式钻机工作台架1套主要材料Φ108×6mm无缝钢管（屈服强度≥345MPa）P.O42.5级普通硅酸盐水泥水玻璃（波美度30°Be'，模数2.4）注浆管（Φ32×4mm无缝钢管）导向管（Φ127×8mm无缝钢管，长度1m）三、施工工艺3.1套拱施工基坑开挖：沿隧道轮廓线外2m开挖套拱基础，深度1.5m，采用C25混凝土浇筑基础，厚度50cm。型钢安装：安装20号工字钢拱架，拱架间距50cm，与导向管焊接固定。拱架安装垂直度误差≤±2°，中线偏差≤±5cm。导向管布设：按设计孔位安装Φ127×8mm导向管，采用全站仪定位，外插角1°~3°，导向管与工字钢焊接牢固，管内填充黄油防止混凝土堵塞。混凝土浇筑：立模浇筑C30混凝土套拱，厚度80cm，采用振捣棒振捣密实，浇筑完成后覆盖养护7d。3.2管棚钻孔钻机就位：将钻机安装在H型钢轨道上，调整钻机角度，使钻杆轴线与导向管轴线重合，误差≤±3mm。钻机固定采用膨胀螺栓，确保钻进过程中无位移。泥浆制备：根据地质条件调整泥浆配比，粘土层采用膨润土泥浆（膨润土含量8%~10%），砂层添加CMC增粘剂（含量0.2%），泥浆比重控制在1.1~1.3g/cm³。钻进施工：开孔阶段：采用低速低压钻进（转速30r/min，推力50KN），钻进5m后检查钻孔轨迹，偏差超过5‰时进行纠偏。正常钻进：中风化岩层采用转速60~80r/min，推力80~100KN；软土层采用转速40~50r/min，推力60~80KN。每钻进3m测量一次孔斜，使用导向系统实时监测钻头倾角和面向角。纠偏工艺：当钻孔偏差超过设计值时，停止回转，将钻头楔面调至偏斜方向，采用顶进方式纠偏，每次纠偏量≤0.5°。终孔验收：钻孔达到设计深度后，采用测斜仪检测孔深、倾角和方位角，孔底偏差≤孔深的1%，合格后进行清孔。3.3钢管安装钢管加工：钢管两端车丝，螺纹长度≥15cm，丝扣加工精度符合GB/T197标准。钢管上钻注浆孔，孔径8mm，呈梅花型布置，间距15cm，尾部3m不钻孔作为止浆段。钢管连接：采用丝扣连接，连接时在螺纹处涂抹黄油，拧紧后点焊固定。相邻钢管接头错开布置，纵向间距≥2m。顶管施工：采用钻机顶进方式安装钢管，顶进过程中保持匀速，顶进力≤150KN。第一节钢管安装时，确保管头进入导向管≥30cm，防止偏斜。管口处理：钢管安装到位后，在管口焊接Φ10mm钢板封闭，预留注浆孔和排气孔。3.4注浆施工注浆设备：采用BW-250型注浆泵，注浆前进行泵压试验，确保设备正常运行。注浆管路采用高压胶管，工作压力≥1.5MPa。浆液制备：水泥浆：P.O42.5水泥与水按1:1配比搅拌，搅拌时间≥3min，采用滤网过滤后使用。双液浆：水泥浆与水玻璃体积比1:0.5~1:1，水玻璃浓度30°Be'，使用前现场混合。注浆工艺：采用跳孔注浆顺序，先注单号孔，后注双号孔，相邻孔间隔注浆时间≥4h。注浆初始压力0.4MPa，逐渐升压至设计压力，当注浆量达到计算值的80%或压力稳定15min后停止注浆。注浆过程中记录注浆压力、流量和浆液浓度，当出现压力骤降或流量突增时，停止注浆检查是否发生漏浆。封孔处理：注浆完成后，采用M30水泥砂浆封孔，封孔长度≥1m，养护3d后进行下一工序。四、质量控制措施4.1钻孔质量控制项目允许偏差检查方法孔位偏差±5cm全站仪测量孔口倾角±0.5°倾角仪测量孔底偏差≤孔深的1%测斜仪检测孔径≥设计值+2cm孔径仪检测孔深+50cm，-0cm测绳测量4.2钢管安装质量控制钢管进场需进行外观检查，表面不得有裂纹、凹陷，壁厚偏差≤-0.5mm。钢管连接后进行通长检查，弯曲矢高≤1/1000钢管长度。安装完成后，采用敲击法检查钢管与孔壁间隙，确保注浆饱满。4.3注浆质量控制水泥进场需进行强度和安定性检验，合格后方可使用。注浆前进行现场试注浆，确定最佳注浆参数，试注浆数量不少于3孔。每批注浆施工留取3组试块，测定28d抗压强度，强度≥20MPa。采用地质雷达对注浆效果进行检测，注浆体厚度≥1.5m，无空洞区。五、施工组织5.1人员配置岗位人数职责项目经理1人全面负责施工管理技术主管1人技术方案制定与交底安全员2人现场安全巡查与隐患排查测量工程师2人孔位测设与钻孔监测钻工6人钻机操作与维护注浆工4人浆液制备与注浆施工焊工2人钢管连接与设备维修普工4人材料搬运与场地清理5.2进度计划工序工期（d）备注施工准备5含场地平整、设备进场套拱施工7含混凝土养护管棚钻孔1524h作业，每天完成4个孔钢管安装8与钻孔交叉作业注浆施工10分批次注浆验收3含检测与整改总计48可根据地质条件调整5.3安全管理用电安全：施工现场设置标准化配电箱，实行"三级配电两级保护"，动力电缆采用埋地敷设，钻机外壳接地电阻≤4Ω。高空作业：搭设钻机操作平台，高度≥2m时设置防护栏杆，作业人员佩戴安全带，平台脚手板铺满固定。泥浆管理：设置三级沉淀池，泥浆循环使用，废水经处理达标后排放，严禁直接排入河道。应急准备：配备应急物资（抽水泵2台、应急照明3套、急救箱1个），每50m设置消防器材箱，定期组织应急演练。六、监测与应急6.1施工监测地表沉降：在洞口50m范围内布设沉降观测点，间距5m，监测频率1次/d，沉降速率超过5mm/d时停止施工。孔口位移：在每个钻孔孔口设置位移计，监测钻孔过程中围岩变形，位移量超过10mm时调整钻进参数。管棚应力：在管棚钢管内安装应力传感器，监测管棚受力情况，应力超过200MPa时采取加固措施。6.2应急预案坍孔处理：发生坍孔时立即停止钻进，提出钻具，采用Φ127mm套管跟进至稳定岩层，然后继续钻孔。涌水处理：出现涌水时启动排水系统，降低地下水位，同时采用双液浆快速注浆堵水，注浆压力提高至1.0MPa。偏斜超标：钻孔偏差超过设计值时，采用后退式扩孔纠偏，扩孔直径比原孔径大2cm，纠偏后重新钻进。七、质量验收标准7.1主控项目管棚钢管材质、规格符合设计要求，进场验收合格率100%。钻孔偏斜率≤1%，孔位偏差≤5cm。注浆压力达到设计要求，注浆量≥设计值的90%。管棚搭接长度≥3m，接头错开率≥50%。7.2一般项目钢管安装顺直，弯曲矢高≤1/1000L。注浆体28