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十六局磨沟隧道大管棚施工设计方案

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'目录第一章、编制说明3一、编制目的3二、编制依据3第二章道磨沟隧道洞内超前大管棚施工方案4一、工程概况4二、设计参数4三、管棚施工方案7(一)总体安排7(二)劳动力组织配备9(三)机械设备9四、管棚施工工艺10(一)施工流程10(二)扩大洞室施工工序11(三)施工措施131.施工准备132.大管棚工作室的施工133.止浆墙184.导向管及管棚钢管的布置185.导向墙的施作186.钻机安设及定位187.钻孔198.扫孔、清孔2138 9.超前大管棚钢管的安装2110.注浆工艺2311.施工控制要点24五、超前小导管施工25六、超前锚杆施工28七、钢架施工29八、监控量测30九、质量保证措施31十、安全保证措施33工程量数量计算表3538 第一章编制说明一、编制目的为使磨沟隧道顺利安全下穿既有神朔铁路而设的大管棚能顺利完成,有效保证神朔线路行车及新建隧道施工安全,特制定本方案。二、编制说明一)编制依据1、道磨沟隧道施遂修管棚参考图2、《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002)3、《铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10417-2003)4、《铁路技术管理规程》第九版5、《铁路隧道工程施工技术指南》6、《新建工程测量规范》二)编制范围道磨沟隧道在DK53+501-DK53+571.7段,长70.7米范围内大管棚施工。管棚分两次施做,第一环长40m,第二环长34m,搭接3.3m。开挖两个工作室,长度均为6m,挖至隧道标准开挖轮廓线以外1.1m。第一环工作室里程为DK53+495-DK53+501,第二环工作室里程为DK53+531.7-DK53+537.7。拱部开挖前沿隧道衬砌外缘一定距离打入,并且注浆以固结拱顶外围岩及充填钢管与孔壁之间的空隙,开挖施工时在管棚之间打设超前小导管进行联合支护。38 第二章道磨沟隧道洞内超前大管棚施工方案一、工程概况道磨沟隧道位于神木县境内,起讫里程为DK51+819.4~DK53+571.7,全长1752.3米,隧道在DK53+509—DK53+520段下穿既有神朔铁路,隧道中线与既有线夹角约为47.88°,覆盖层厚21米。隧道通过地层主要为砂岩加泥岩。隧道下穿既有线段地质条件较差,为Ⅴ级围岩。隧道下穿既有线段围岩软弱且浅埋,自承能力差,同时受运营列车振动影响,造成洞身开挖后围岩的稳定性更差,为此必须采取较为稳妥的施工方法,确保隧道施工安全;隧道在既有线下穿过施工中,采取一定的预加固措施,严格控制地表沉降,确保既有铁路运营安全,确保既有线路运营安全。工程措施(1)在DK53+501~DK53+571.7段隧道拱部140°范围内设长70.7米φ108管棚。其中DK53+298.67~DK53+514.04段在半径为2000m的缓和曲线上,整个管棚区沿隧道走向为5‰下坡。(2)在DK53+501-DK53+571.7段隧道拱部140°范围内设φ108超前管棚配合φ42小导管与中空注浆锚杆联合超前支护。(3)格栅钢架纵向间距0.5m/榀。(4)衬砌采用Ⅴ级加强型复合衬砌。二、设计参数长管棚:1、钢管规格,长管棚采用φ108,壁厚6mm的热轧无缝钢管,每节长4m、6m,各节钢管两端均预加工成内丝扣,以便连接接头钢管。2、为便于长管棚施工质量监控,采用红色油漆由套拱拱脚向拱顶编号记录1-19累计19根长管棚。奇数号采用钢花管,偶数号采用钢管,施工时先打设钢花管并注浆,然后打设钢管,同时检查钢花管注浆质量。3、钢花管上注浆孔,孔径10~16mm,孔间距15cm,呈梅花形布置,尾部留不钻孔的止浆段150cm。4、管棚环向间距中至中40cm,管棚轴线与衬砌外缘夹角1°~3°,管棚施工误差径向不大于20cm,环向不大于10cm,38 5、长管棚注浆采用水泥注浆,水泥浆水灰比1:1(重量比),注浆加压0.5~2.0Mpa。注浆前应进行现场注浆实验,根据实际情况调整注浆参数,取的管棚注浆施工经验,注浆结束后,所有管棚均采用M10水泥砂浆充填,以提高管棚刚度。超前支护:拱部140°范围设φ42超前小导管及φ25中空注浆超前锚杆联合支护。小导管、超前锚杆环向间距40cm,长3.5m,每环水平搭接长度不小于1m,浆液为1:1水泥浆。小导管外插角10-15°,超前锚杆8-10°.系统锚杆:边墙设3.5m长φ22砂浆锚杆,拱部为φ25中空注浆锚杆,环纵间距1.0×0.8m,长度3m。钢筋网片:拱墙挂0.2×0.2mΦ6钢筋网片。钢架:格栅钢架0.5m∕榀。喷射砼:全环喷射23cm厚C25砼。二次衬砌:C35钢筋砼,厚度为50cm。图1小导管环向布置示意图38 图2超前大管棚布置及构造图38 三、管棚施工方案(一)总体安排计划安排两个隧道队施工:隧道一队:负责DK51+819.4-DK52+740段开挖衬砌。(由进口向明洞段施工)隧道二队:负责DK52+740-DK53+571.7段开挖衬砌。(由明洞向出口段施工)大管棚在隧道开挖至DK53+495处,D16便梁架设完毕后开始施做。由于管棚长达70.7m,需分两次施做,第一环长40m,第二环长34m,搭接3.3m。开挖两个工作室,长度均为6m,挖至隧道标准开挖轮廓线以外1.1m。以便于架设钻机、安设钢管。第一环工作室里程为DK53+495-DK53+501,第二环工作室里程为DK53+531.7-DK53+537.7。施工准备第一环工作室施工施做导向墙第一环大管棚施工DK53+501-DK53+531.7段隧道开挖衬砌第二环工作室施工施做导向墙第二环大管棚施工图3施工工序38 图4两扩大洞室相对位置简图38 (二)劳动力组织配备超前管棚劳动力配置表(两班制)序号工种名称拟确定人数主要操作内容1电工2保证工作面电路畅通2施钻工2钻机操作及就位保养3换钎工4更换钻杆及拆除保养4测量工2测量钻机及钻杆方向5机长2负责工班进度及质量6劳力工4转运钢管及注浆等7电焊工2安装套管等(三)机械设备序号名称规格单位数量备注1潜孔钻机KQJ90~120台22注浆泵YSB250/120台13空压机24m³/min台14注浆泵YSB50/70台15电焊机交流350~500台26水泥搅拌机L350台27手动葫芦套28潜水泵台29测斜仪台210水管DN50米5011枕木M3512木板300*6M3413脚手架管φ40吨538 四、管棚施工工艺(一)施工流程管棚施工流程见下图:施工准备扩大洞室、施工操作间搭设施工作业平台测量布孔施做导向墙、制作钢花管钻机就位钻孔打设管棚清孔注浆管路检查浆液制作注浆否是压力流量是否达到要求管棚施工完成图5管棚施工工艺流程图38 (二)扩大洞室施工工序施工准备140°范围的上导坑测量布眼风枪钻眼装药爆破通风洒水清危排险、出渣台架就位测量点埋设初喷混凝土锚杆准备锚杆安装钢筋网准备挂钢筋网安设隔栅钢架复喷混凝土施做导向墙38 管棚施工C25混凝土回填扩大洞室按原设计进行架立钢架、铺设钢筋网按原设计进行中导坑和下导坑施工图6扩大洞室段开挖工序首先开挖140°范围的上导坑,先进行初期支护并施做导向墙,待大管棚施工完成后再进行下台阶的开挖,形成的断面如图7所示。图7扩大洞室段开挖断面图38 (三)施工措施1.施工准备组织全体工程技术人员认真勘察施工现场,根据整段线路的复测成果进行现场施工放样,对参建人员进行安全、质量培训,经考核合格后方可上岗。开挖至管棚施作空间位置时,预留钻机作业平台,施做导向墙,搭设作业平台架并固定牢固。对动力线、风管、水管进行检查,确保风、水、电畅通。组织潜孔钻、枕木等设备进场。加工钢花管及加固筋。2.大管棚工作室的施工(1)第一环工作室施工DK53+495-DK53+501段为Ⅳ级围岩,采用台阶法开挖,上台阶高度2.7m。其大管棚洞内施工第一环方案纵断面如图38 图8大管棚洞内施工第一环方案纵断面38 图9大管棚洞内施工第一环方案横断面(2)第二环工作室施工DK53+531.7-DK53+537.7段为Ⅴ级围岩,台阶法开挖,上台阶高度亦为3m。根据设计间距及断面尺寸制作格栅钢架。38 图10大管棚洞内施工第二环方案纵断面38 图11大管棚洞内施工第二环方案纵断面(3)爆破为了获得良好的光面爆破效果,必须对爆破参数进行设计。我们的做法是:根据以往的隧道施工光面爆破经验结合理论计算基本确定光面爆破主要参数,再通过多次开挖试验,调整和确定最佳爆破参数。①光面爆破主要参数为:钻孔设备选择②根据隧道地质情况,采用人工YT28凿岩机钻眼。爆破器材选择根据开挖断面形式及围岩地质情况,选用爆破器材。见表1:爆破器材表表1序号爆破器材名称规格备注12号岩石硝铵φ25×200mm无水地段2非电毫秒雷管1~15段3塑料导爆管φ3.0mm4导爆索φ5.7~6.2mm38 ③光面爆破参数选择为控制超欠挖,降低洞壁粗糙率,减少通风阻力及吊舱快、塌方发生几率,采用光面控制爆破技术,开挖困难地段采用微差减振爆破技术。根据地质情况决定采用垂直楔形掏槽,2号岩石硝铵炸药。炮眼直径采用42mm,药包直径为25mm,周边眼采用小直径药卷连续装药结构。光面爆破参数表表2序号围岩级别周边眼孔距E(cm)周边眼抵抗线W(cm)周边眼装药集中度(㎏/m)爆破方式1Ⅳ、Ⅴ40500.25必要时微振动爆破3.止浆墙在已开挖的上导坑掌子面上,铺设0.2×0.2mΦ6钢筋网片。钢筋网片周边与锚管焊接,喷射砼15㎝,这样施工后,既保证了掌子面的稳定,又施工了止浆盘,在随后的注浆过程中,掌子面较稳定,满足了施工需要。YNZ中国建筑网4.导向墙的施作(1)清理上台阶虚渣,直至露出稳固岩面。(2)制作并安装导向钢架。工18钢架间距0.5米,用Φ20钢筋连接。钢架用锁脚锚杆与围岩固定,稳固落在支座上。导向管采用Φ140普通焊管,长度为1m,间距0.4m,外插角3°.相邻孔位误差不大于5cm。(3)安装拱架、模板。在距掌子面0.2、0.8m处安装工18模板钢架,钢架间距0.6m,并用间距1m的Φ22纵向筋连接。底部与支座螺栓连接,并采用斜杆、支架等牢固支撑于岩面。拼装钢模及端头木模。(4)用输送泵浇注导向墙C25砼。5.导向管及管棚钢管的布置导向管采用φ140mm热轧无缝钢管,壁厚6mm,长度为1m,将其焊接在管棚定位钢架的外缘,为确保管棚施工精度,并用φ22钢筋固定,使管棚定位钢架与导向管的骨架结构成为整体。导向管安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。38 6.钻机安设及定位YNZ中国建筑网(1)钻机平台采用枕木搭建,高度易调整。根据管棚孔的位置,分层加高钻机平台。YNZ中国建筑网(2)安装钻机。进钻前,以极坐标法在掌子面标定管棚孔位。钻机平台要稳固,预施压一定的重量,保证钻机安装牢固。钻机距工作面距离不大于2m。YNZ中国建筑网(3)钻机定位。钻孔方位要求根据线路中线与管棚工作室的位置确定,必须精确核定钻机位置。架立钻机时用经纬仪、挂线相结合的方法,确保钻机轴线与管棚设计轴线相吻合,在施工时不断调整,保证不偏移,不下沉。a.准确性。调整钻机立轴轴线和边坡地面接触点的高程与标定孔位一致;调整钻机立轴的轴线,使其与设计锚孔中心轴线的俯角及方位角保持一致;由技术人员测校开孔钻具轴线,使其与锚孔中心轴线方向一致,然后才能开孔;在钻进前和每钻进10m时,由技术人员检测钻具轴线、钻机立轴轴线与锚孔轴线的一致性。b.稳固性。用卡固管件使钻机卡牢稳固;试运转钻机,再次校测开孔钻具轴线与锚孔中心的轴线,使其保持一致,拧紧紧固螺栓;随时保证施钻过程中钻机的稳固性。YNZ中国建筑。7.钻孔钻机就位测量外插角钻机固定钻机方向校正钻孔及接长钻杆钻杆分节退出卸下钻杆接长准备钻孔工艺流程图图12钻孔工艺流程图由于该管棚具有“轴线长、间距短”的特点,因此,必须严格控制造孔精度,否则如果部分管棚倾入隧道净空,洞身开挖过程中将不得不逐段切除,从而大大降低洞顶管棚的有效、支护作业钻孔采用精度较高的KQJ90~12038 潜孔钻,该钻机具有钻孔平直,定位准确,终孔误差小的特点,能够满足钻孔要求。根据套拱中预埋的钢套管作为导向管进行钻孔。掌子面必须按要求先喷一层素混凝土作为止浆墙,以确保掌子面在进行压力注浆时不出现漏浆、坍塌。管棚钻机固定就位前,测量人员应准确测量钻机外插角。钻进过程中利用倾斜仪等测量设备有效控制钻孔质量,且在进尺5m,10m,15m时均重新效核一次孔斜,保证终孔外插角偏差控制在1°内。钻孔前先检查钻机机械状况是否正常;钻孔时根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进,当钻至砂层易塌孔时,应加泥浆护壁方可继续钻进;如不能成孔时,可加套筒或将钻头直接焊接在钢管前端钻进。钻机开孔时应低速,等成孔0.5m以后再升压至1.0mpa,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。钻机沿导轨退回原位,人工装入第二根钻杆,并在钻杆前端安装好联接套,钻机低速送至第一根钻杆尾部,方向对准后联接成一体。每次接长钻杆,均按上述方法进行。钻孔达到要求深度后,按同样的方法拆卸钻杆,钻机退回原位。根据设计要求安装管棚。遇软弱围岩,再改用低压钻进。钻孔顺序由高位孔向低位孔进行,并间隔钻孔。施钻时,钻机大臂必须顶紧在导向墙面上,以防止过大颤动影响施钻精度。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,不符合要求的应更换,以确保正常作业。钻孔速度应保持匀速,特别是钻头遇到夹泥夹沙层时,应控制钻进速度,避免发生夹钻现象。管棚钻机钻深孔时必须接杆。因此,随着孔深的增长,需要对回转扭矩、冲击力及推力进行控制和协调,尤其要严格控制推力,不能过大。为克服成孔钻进过程中,钻具因重力作用自然下垂对造孔精度的影响,导向管上仰3°。为提高钻孔精度,采用“低风压、高转速、慢钻进、勤量测”的钻孔方法。钻孔。为了便于插管,钻孔直径应比管棚直径大20-30mm,采用Ф130mmm钻头钻孔。38 序号项目允许偏差1方向角1°2孔口距±50mm3孔深±50mm表38.扫孔、清孔(1)扫孔。钻孔钻到设计孔深以后,用同级钎头扫孔,清除浮渣,保证终孔直径、孔深符合要求,防止堵孔。(2)清孔。终孔后的清孔,采用风压>0.8MPa的压缩空气冲孔排渣,并连续扫孔几次直到清扫干净,保证孔底残存岩渣低于沉渣段顶端。用钢卷尺、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。9.超前大管棚钢管的安装(1)顶管的工艺流程图测量放样管节连接套制作机上安装钢管顶进连接套钻机就位钻管棚孔顶第一节棚管连接顶第二节棚管直至顶进所有管节38 注浆图13顶管的工艺流程图(2)顶管工艺管棚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。钻孔成型后,应抓紧时间进行顶管,防止时间过长孔口变形,顶管困难。利用钻机的冲击和推力(顶进棚管时凿岩机不使用回转压力,不产生扭矩)将安有工作管头的棚管沿引导孔顶进,逐节接长棚管,直至孔底。(3)钢管顶进的作业要点a.管件制作:管棚采用Φ108mm热轧无缝钢管在加工车间分节制作,制作前要做除锈处理,导管四周钻设孔径10~16mm注浆孔,孔间距15cm,呈梅花型布置。管头焊成圆锥形,便于入孔。棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联接。各节钢管两端30厘米内丝扣采用接头钢管连接。第一根钢管前端20厘米做成楔形,以便于顶进。b.接长管件应满足管棚受力要求,相邻管的接头应前后错开,避免接头在同一断面受力。钢花管首节为4米,其余节长6米;普通钢管末节4米,其余节长4米。c.在顶进时钻机上必须安装与管棚直径相应的钢管顶进联接套,并在大臂上改换钢管扶直器。d.顶管作业:将钢管安放在大臂上后,钻机对准已钻好的引导孔,低速推进钢管,其冲击压力控制在1.8~2.0MPa,推进压力控制在4~6MPa。e.接管:当前一根钢管推进孔内,孔外剩余30~40cm时,开动凿岩机反转,使顶进联接套与钢管脱离,凿岩机退回原位,人工装上后一节钢管,大臂重新对正,凿岩机缓慢低速前进对准前一节钢管端部(严格控制角度),人工持链钳进行钢管联接,使两节钢管在联接处联成一体。凿岩机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。f.棚管补强:为了加强管棚的刚度和强度,按设计将管棚钢花管全部打好后,应先用钻头掏尽钢管内残渣,进行棚管补强。补强方法:在钢花管内安设钢筋笼,保证管棚的刚度。钢筋笼为4根Φ18钢筋,每隔1.5采用长5厘米φ38 42钢管固定。钢筋笼节长5m,焊接,钻机顶入。10.注浆工艺施工准备测量定位钻孔作业小导管制备清孔不合格钻孔验收合格原材料进场检验下管、封堵孔口浆液配比设计喷混凝土封堵工作面连接调试注浆管路注浆试验调整注浆参数注浆作业浆液制备注浆效果分析不能满足要求满足要求管尾与钢管焊接结束38 图14①管棚单号钢管为注浆管(共19根),管身布设φ10~φ16注浆孔,孔间距15cm,呈梅花型布置,尾部150cm不设孔。双号钢管不设注浆孔。注浆前,先将钢管口外径与孔口周边的岩石用水泥密封,但要预留一小通气孔,注浆时,使钢管与孔壁的环形空隙内的空气容易从此通气孔冒出。②注浆浆液选用1:1水泥砂浆;其水灰比控制在1:1,注浆压力为0.5~1.0Mpa,但应通过试验确定具体数值。管棚注浆采用压力—流量双条件控制。③为了保证注浆效果,注浆采用一次升压法施工,即从注浆一开始就在短时间内将压力升高到设计规定值,并一直保持到注浆结束。在规定的压力下,根据进浆量情况分级调整浆液浓度,直至裂隙逐渐被填充,单位吸浆量逐渐减小,达到结束标准即停止注浆。注浆顺序根据降水漏斗原理,从拱部开始从上而下压注,先压注无水孔,后压注有水孔。如遇串浆或跑浆,可间隔一孔或几孔灌压。④注浆异常现象的处理a.在注浆过程中,经常发生浆液从其它孔流出的现象,这种现象称为串浆。发生串浆时,在有多台注浆机的条件下,应同时注浆,无条件时应将串浆孔及时堵塞。轮到该孔注浆时,再拔下堵塞物,用铁丝或细钢筋将孔内杂物清除并用高压风或水冲洗,然后注浆。b.注浆压力突然升高,进行注清水,待泵压正常时,再进行注浆。c.注浆量很大,压力长时间不升高,则应调整浆液浓度及配合比,缩短凝胶时间,进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆,使浆液在裂隙水中有相对停留时间,以便凝胶,但停留时间不能超过水泥砂浆的凝胶时间。d.按照设计要求,所有管棚钢管管身内应注塞M10水泥砂浆,可采用牛角泵灌注。11.施工控制要点(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。(2)岩质较好的可以一次成孔;钻进时产生坍孔、卡钻,需补注浆后再钻进。(3)钻孔外插角1°~3°,现场根据实际情况可38 作调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定,一般控制在1°~2°。钻机脚手架平台应支撑在稳固的地基上。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。(4)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立交。(5)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。掌握好开钻与正常钻进的压力和速度,防止断杆。(6)在施作管棚的过程中应设置必要的监测项目,根据监测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。五、超前小导管施工超前小导管配合型钢钢架使用,应用于隧道DK53+501-DK53+507.7段围岩拱部140°范围内。制作钢花管小导管前端做成尖锥形,尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍,管壁上每隔15cm梅花型钻眼,眼孔直径为8mm,尾部长度20cm作为不钻孔的止浆段。图15图1638 制作小导管封闭工作面准备工作gongzuo钻孔机具检查维修安设小导管连接管路及密封空口压水检验是否达到要求否拌浆是注浆否结束压力流量是否达到要求是图17小导管施工工艺流程图1.小导管安装(1)测量放样,在设计孔位上做好标记,用凿岩机钻孔,孔径较设计导管管径大20mm以上。(2)成孔后,将小导管按设计要求插入孔中,或用凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部、中部打入,外露20cm支撑于开挖面后方的钢架上,与钢架共同组成预支护体系。38 图18小导管超前支护布置图2.注浆图19采用YSB50/70注浆泵压注水泥浆或水泥砂浆。注浆前先喷射混凝土5~10cm厚封闭掌子面,形成止浆盘。注浆前先冲洗管内沉积物,由下至上顺序进行。单孔注浆压力达到设计要求值,持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。注浆施工中认真填写注浆记录,随时分析和改进作业,并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。3.注浆异常现象处理(1)串浆时及时堵塞串浆孔。(2)泵压突然升高时,可能发生堵管,应停机检查。(3)38 进浆量很大,压力长时间不升高,应重新调整砂浓度及配合比,缩短胶凝时间。4.劳力、机具设备的配置每工班钻孔及注浆施工人员不宜少于10人,施工中应根据现场情况及时调整。每工班施工机具配置如下:YSB50/70注浆泵1台、煤电钻(或风动凿岩机)不少于10台、气焊机1台、电焊机1台。六、超前锚杆施工施工工艺见下图“超前锚杆施工工艺框图”。图20锚杆施工工艺流程图钻孔:使用锚杆台车钻孔,钻孔前根据设计要求定出孔位,钻孔保证锚杆的方向、深度和间距,孔深偏差≤50mm,钻孔直径φ42mm。洗孔:钻完孔后,用高压风吹净孔内岩屑,并检查钻孔深度;锚杆安装:将锚杆体送入孔内,直达孔底,并注意转动杆体,锚杆尾端外露孔口10cm,以便和钢筋网进行焊接;38 安装止浆塞:将止浆塞安装在锚杆尾端孔口部位;压注水泥砂浆:砂浆锚杆压注水泥砂浆,采用注浆管将锚杆尾端与砂浆锚杆专用注浆泵连接,拱部、边墙采用双管排气法注浆,将内径Φ4~5mm,壁厚1~1.5mm的软塑料排气管同锚杆一起送入钻孔至孔底,并在孔外留1m左右的富余长度,然后将注浆管固定在孔口位置,并将孔口堵塞,在确认排气管畅通后,开始注浆,直到排气管不排气或溢出稀浆时停止,并将排气管拔出,待砂浆达到强度后安装垫板拧紧螺帽。七、钢架施工施工工艺见下图“格栅钢架安装工艺框图”。图21格栅钢架安装工艺框图38 钢架在洞外按设计加工成型,洞内安装在初喷砼之后进行,与定位系筋、锚杆联接。钢架间设纵向连接筋,钢架间以喷砼填平。钢架拱脚安放在牢固的基础上,架立时垂直隧道中线,当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块,用喷砼喷填。八、监控量测在施工过程中,定时对隧道拱顶高程,地表高程,中线,侧壁进行监控量测,随时掌握围岩的变化情况,并根据变形监测数据,说明了超前大管棚支护技术可以有效地控制浅埋段地下工程施工引起的地表下沉及隧道内的围岩变形,在确保施工安全方面发挥了重要作用根据《新建铁路测量规范》TB10101-2009要求,净空变形量测量断面的间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸、埋深及工程重要性等确定,VI级围岩地段为5~10m。监控量测现场测点读数应读三次,取其平均值,并详细记录。洞外观察重点应在洞口段和洞身浅埋段,记录地表开裂、地表塌陷、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等。监控量测必测项目表如下:监控量测必测项目表序号监测项目常用量测仪器备注1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪0.1mm2拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪1mm3净空变化收敛计、全站仪1mm4地表沉降水准仪、全站仪隧道浅埋段量测频率表变形速度(mm/d)量测断面距开挖工作面距离量测频率≥5(0~1)B1~2次/天1~5(1~2)B1次/天0.5~1(1~2)B1次/2~3天0.2~0.5(2~5)B1次/3天<0.2>5B1次/7天38 变形管理等级管理等级管理位移施工状态IIIU0<U0/3可正常施工II(U0/3)≤U0≤(U0/3)应加强支护IU0>(2U0/3)应采取特殊措施监控量测选测项目序号监测项目测试方法和仪表测试精度1地表下沉水准测量的方法,水准仪、塔尺1mm2隧底隆起水准测量的方法,水准仪、塔尺1mm3围岩内部位移多点位移计0.1mm4围岩压力压力盒0.001Mpa5钢架受力钢筋计0.1Mpa6喷混凝土受力混凝土应变计107锚杆杆体受力钢筋计0.1Mpa8爆破振动观测爆破振动记录仪9围岩弹性波速度弹性波测试仪九、质量保证措施主要通过施工过程中的各工序操作、工艺参数等因素来控制质量,主要有以下几点:(1)导管安装,角度方向一定准确,安装时要用仪器测量检测。(2)倾角,一般为1°~3°(不含设计纵坡)方向与线路方向平行。(3)钻孔前精确测定孔的平面位置、仰角、外插角,并对每个孔进行编号。(4)同一断面内的接头数不大于50%,相邻钢管接头至少错开1m。施工中可采用奇数管第一根管长4米,偶数管第一根管长6米.(5)管棚应先打有孔钢花管,注浆后再打无孔管可作检查管,检查注浆质量。(6)钻进过程中,应经常采用测斜仪测量钢管的钻进偏斜度,发现偏斜超过设计要求及时纠正。38 (7)钻孔时要进行抽芯取样,核对地质资料,同时进行钻深记录,核对管棚长度与钻孔深度是否一致。(8)根据冒浆情况,调整注浆参数。(9)钻机最大下沉量及左右偏移量为钢管长度的1%左右,并且控制在20~30cm。(10)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度,防止断杆。(11)遇到松散的堆积层时,特别是风积砂层,钻进中考虑增加套管护臂,确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进。(12)管棚不得侵入隧道开挖线内,相邻的钢管不得相撞和立交。(13)所有原材料必须经检验合格后方可使用。(14)上岗人员必须经过技术培训,特殊工种必须持证上岗;(15)工程开工前,认真做好技术交底,做到人人明白技术要求,个个分担技术责任;(16)严格按照管棚打设施工的总体要求和设计技术交底的具体要求进行每一工序的施工;(17)主要工序均由本工序的负责人进行自检,合格后上报工程技术负责人,会同监理检验合格后方可进行下一工序施工;(18)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度,防止断杆;(19)遇到松散的堆积层时,钻进中考虑套管护臂,确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进;(20)队长、技术人员、机手在施工中应熟悉地层变化,分析偏斜规律,根据情况变化适当调整技术参数和开孔角度,作好详细记录;(21)各班记录人员准确丈量钻具,准确记录钻杆长度、根数。各种数据记录要及时。禁止追记或补记,及时校正孔深,交接班要交接清楚;(22)现场质量员对每道工序质量必须认真监督与检查。发现质量问题,在质量人员监督下及时给予补救或返工处理;(23)每天召开质量分析会议,就出现的质量问题及工作重点进行研讨。及时总结所采用技术参数对打设质量的影响,根据情况适时调整技术参数;(24)建立有效的质量奖惩制度,连续质量优良者奖,出质量责任事故者惩。(25)对新工艺要求及质量进行分析,并应有应急方法。38 十、安全保证措施(1)做好超前地质预报工作。尤其是工作室扩大断面时,要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化,遇有探孔突水、涌泥、渗水增大和整体性变差等现象,及时改变施工方案。(2)加强围岩量测工作。通过对量测数据分析处理,按照时间位移曲线规律,及时调整和加强初期支护。(3)严格控制工作室开挖爆破装药量,尽量减小对软弱破碎围岩的扰动。(4)二环管棚工作室施工期间,洞口应常备一定数量的坍方抢险材料,如方木、型钢钢架等,以备急用。(5)钻机安装要牢固可靠。各种机具设备按照有关规程进行操作,专业机械设备由专人操作、养护维修。(6)换钻杆及顶进钢管时,相应工作人员应精力集中,防止钻杆,钢管失手扎伤手脚。(7)风动排碴钻机,工作人员要代上防尘口罩。(8)操作平台要经常检查,以免失稳。(9)做好操作平台四周的围各工班设专职安全员,专职安全员跟班作业,履行保证安全的一切工作。(10)在下达生产任务时,必须同时下达安全技术措施要求及规定,总结上工班安全生产情况,把安全生产贯彻到施工的全过程中去。(11)如有下述现象发生时,应先撤出工作室的施工人员和机械设备,指定专人观察和进行加固处理。a.围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快。b.围岩面不断掉块剥落。c.初期支护喷砼表面龟裂、裂缝或脱皮掉块,钢支架严重变形。挡工作、高空作业设安全网、安全绳。(12)对员工进行岗前安全教育。(13)作业平台应搭设牢固并设置防护围栏。(14)加强对围岩进行动态监控量测,实行信息化管理,科学的组织施工。(15)拆卸钻杆时,要统一指挥,明确联络信号,扳钳卡方向应正确,防止管钳及扳手打伤人。38 (16)注浆人员及所有进入施工工地的人员,必须按规定佩带防护用品,穿戴防护用品。(17)所有工作人员必须遵章守纪,听从统一指挥,同时加强安全保卫工作,闲杂人员禁止进入施工现场。(18)施工场地要配备有良好的照明设施。38 工程量数量计算表管棚工作室增加工程数量表序号工程项目名称单位数量备注1工作室开挖m3144.566后附计算式2工作室拱部钢支架kg6346.7563工作室C25喷混m330.2284钢筋网片kg530.885回填C25混凝土m2114.3386超前小导管根187超前锚杆根188注浆m³0.3493.5m锁脚锚杆根312说明:工作室长度纵向按6m布置,环向按原设计开挖轮廓线向外扩大110cm工作面,工作室拱顶设置钢支架并喷锚支护。超前管棚施工完成后仍按原设计施工钢支架。工作室拱部开挖面与原设计之间挂钢筋网并喷射C25混凝土回填。管棚增加工程数量表序号工程项目名称单位数量备注1φ108管棚m62.7后附计算式2φ140导向管m193墙身圬工m37.24418工字钢架kg321.165加劲钢筋kg26.376拱脚钢板kg24.51.管棚工作室工程数量计算:(1)工作室开挖面积S:S=C×b38 900顶部圆弧C1=2Rπ(90/360)=2×4.19m×3.141592654×0.25=6.582m250顶部侧弧C2=2Rπ(25/360)=2×5.04m×3.141592654×0.069=2.185m250顶部侧弧分别分布在顶圆两侧。扩大(b)1.1m。工作室横断面开挖长(a)6m。其工作室增加开挖方量V:V=(C1+2C2)×b×a=(6.582+2.185×2)×1.1m×6=72.283m3总计:V总=2V=2×72.283=144.566m³(2)管棚工作室拱部钢支架计算(6m):在140°范围内,通过原设计施工图中所示圆弧半径与扩大110cm后圆弧半径的比值可算得扩大110cm后各节钢架的长度,故:由以上计算知扩挖后140°范围内增加的每榀重量为244.106kg,由于扩大洞室为6m,钢架0.5m/榀,总共13榀钢架,2个开挖工作室,所以增加钢架的总重量为:M=244.106×13×2=6346.756kg(3)工作室C25喷射混凝土数量统计:900顶部圆弧C1=2Rπ(90/360)=2×4.19m×3.141592654×0.25=6.582m250顶部侧弧C2=2Rπ(25/360)=2×5.04m×3.141592654×0.069=2.185m250顶部侧弧分别分布在顶圆两侧。喷层厚(b)0.23m。工作室横断面喷射混凝土长(a)6m。其工作室增加喷射混凝土方量VV=(C1+2C2)×b×a=(6.582+2.185×2)×0.23m×6=15.114m3总计:V总=2V=2×15.114=30.228m³38 (4)钢筋网片:900顶部圆弧C1=2Rπ(90/360)=2×4.19m×3.141592654×0.25=6.582m250顶部侧弧C2=2Rπ(25/360)=2×5.04m×3.141592654×0.069=2.185m250顶部侧弧分别分布在顶圆两侧。工作室横断面长(a)6m。l=C1+2C2=6.582+2×2.185=10.952mL=(10.952÷0.2+1)×6×2=672m钢筋网片增加量为:2×672×0.395=530.88kg(5)管棚工作室C25浇筑混凝土回填量:900顶部圆弧C1=2Rπ(90/360)=2×4.19m×3.141592654×0.25=6.582m250顶部侧弧C2=2Rπ(25/360)=2×5.04m×3.141592654×0.069=2.185m250顶部侧弧分别分布在顶圆两侧。扩大(b)1.1m去掉0.23m的初喷,实际为0.87m,工作室横断面长(a)6m。其工作室增加C25浇筑混凝土方量V:V=(C1+2C2)×b×a=(6.582+2.185×2)×0.87m×6=57.169m3总计:V总=2V=2×57.169=114.339m³(6)超前小导管数量计算:(1)工作室开挖面积S:S=C×b第二个工作室:扩挖后:900顶部圆弧C1=2Rπ(90/360)=2×4.19m×3.141592654×0.25=6.582m250顶部侧弧C2=2Rπ(25/360)=2×5.04m×3.141592654×0.069=2.185m250顶部侧弧分别分布在顶圆两侧。L1=C1+2C2=6.582+2.185×2=10.63m扩挖前:900顶部圆弧C1=2Rπ(90/360)=2×3.09m×3.141592654×0.25=4.854m250顶部侧弧C2=2Rπ(25/360)=2×3.94m×3.141592654×0.069=1.708m250顶部侧弧分别分布在顶圆两侧。L2=C1+2C2=4.854+1.708×2=8.27m38 △L=L1-L2=10.63-8.27=2.36m故第一个管棚工作室增加的超前小导管为:2.36÷0.4×3=18根(7)超前锚杆数量计算同超前小导管一样为18根(8)注浆计算围岩孔隙率n取3%,注浆扩散半径R=0.6d=24cm,因搭接每根增加钢花管L取3.3m,故:Q=πR2Ln=3.14×0.242×3.3×19×0.03=0.34m³(9)琐脚锚杆每个钢架有2个接头,每格接头需要4个3.5m的琐脚锚杆,钢架两端各需要2个琐脚锚杆,2个扩大工作室共计26榀钢架,故所需琐脚锚杆总数为:(4×2+2×2)×26=312根2.管棚工程数量计算:(1)φ108因搭接增加长度为:L=3.3×19=62.7m(2)由于比设计的多一个导向墙,故φ140导向管、墙身圬工、18工字钢架、加劲钢筋以及拱脚钢板均比原来的多一倍。38'