隧道工程管棚支護(hù)專項(xiàng)施工方案一、工程概況本工程為城市地下隧道管棚支護(hù)施工項(xiàng)目，隧道穿越軟弱圍巖段（Ⅳ-Ⅴ類圍巖）長度約180m，最大開挖斷面尺寸為13.24m×9.86m，最小埋深僅2m。針對強(qiáng)風(fēng)化鈣質(zhì)頁巖地層（圍巖穩(wěn)定性系數(shù)＜1.5）及地下水富集區(qū)的特殊地質(zhì)條件，采用超前管棚支護(hù)體系作為隧道開挖的預(yù)支護(hù)措施。管棚設(shè)計(jì)范圍為隧道拱頂120°范圍，采用雙排φ108×8mm無縫鋼管，環(huán)向間距40cm，外插角1-3°，縱向搭接長度不小于3m，形成直徑6.5m的拱形支護(hù)結(jié)構(gòu)。二、結(jié)構(gòu)組成與材料要求2.1管棚鋼管系統(tǒng)鋼管規(guī)格：采用φ108×8mm熱軋無縫鋼管，單節(jié)長度分為3m和5m兩種，管身按梅花形鉆設(shè)φ10-12mm注漿孔，孔間距15-30cm，管口段1.5m范圍內(nèi)不鉆孔作為止?jié){段。鋼管入土端加工成60°尖靴狀，尾部焊接φ14mm加勁箍。接頭處理：采用絲扣連接與外套管焊接雙重加固，外套管選用φ127×10mm無縫鋼管，長度30cm，相鄰管節(jié)接頭錯開布置，環(huán)向錯開距離不小于1m，縱向同一截面接頭數(shù)量不超過50%。2.2鋼格柵拱架型鋼規(guī)格：采用I18b工字鋼彎制而成，每榀間距50cm，拱架高度3.8m，寬度5.2m，節(jié)點(diǎn)處采用10mm厚鋼板焊接連接，連接板尺寸為20cm×15cm。連接系統(tǒng)：拱架間設(shè)置φ22mm縱向連接筋，環(huán)向間距1m，采用雙面焊接，焊縫長度不小于10d（d為鋼筋直徑）。拱架腳部設(shè)2m長φ25mm鎖腳錨桿，與拱架焊接固定。2.3套拱結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度：C30噴射混凝土，厚度50cm，內(nèi)部設(shè)置兩榀I20a工字鋼作為導(dǎo)向架，工字鋼間距與管棚間距一致。導(dǎo)向管設(shè)置：采用φ133×8mm無縫鋼管作為導(dǎo)向管，長度1.5m，按設(shè)計(jì)外插角固定于工字鋼上，管內(nèi)安裝φ12mm鋼筋骨架防止混凝土堵塞。2.4注漿材料**primary注漿**：P.O42.5級普通硅酸鹽水泥配置的水泥砂漿，水灰比0.8:1-1:1，摻加3%水玻璃（模數(shù)2.4-3.0）作為速凝劑，28天抗壓強(qiáng)度不低于20MPa。二次補(bǔ)漿：采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥漿水灰比1:1，水玻璃濃度35Be'，體積比1:1，初凝時間控制在30-60秒。三、施工準(zhǔn)備3.1測量放樣孔位測設(shè)：采用全站儀按設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行孔位放樣，沿隧道拱部120°范圍每40cm標(biāo)記一個孔位，共布設(shè)32個管棚孔?？孜黄羁刂圃凇?cm以內(nèi)，外插角偏差不超過0.5°。控制網(wǎng)建立：在洞口布設(shè)3個平面控制點(diǎn)和2個高程控制點(diǎn)，采用閉合導(dǎo)線測量復(fù)核，平面位置中誤差≤15mm，高程中誤差≤20mm。3.2鉆機(jī)平臺搭設(shè)基礎(chǔ)處理：采用C20混凝土澆筑鉆機(jī)平臺基礎(chǔ)，厚度30cm，尺寸4m×6m，基礎(chǔ)下設(shè)20cm厚級配碎石墊層。平臺設(shè)置雙向排水坡，坡度2%，周邊挖設(shè)30cm×30cm排水溝。導(dǎo)向架安裝：采用20#槽鋼焊接導(dǎo)向架框架，與套拱工字鋼螺栓連接，安裝后使用水準(zhǔn)儀和測斜儀校正，確保導(dǎo)向架軸線與管棚設(shè)計(jì)軸線一致，其偏差控制在1‰以內(nèi)。3.3機(jī)械設(shè)備配置設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)錨固鉆機(jī)MG-502臺扭矩5000N·m，鉆孔深度50m注漿泵ZJB-301臺工作壓力0-15MPa，排量30L/min攪拌機(jī)JW-3501臺攪拌容量350L，功率5.5kW全站儀TrimbleC51臺測角精度1"，測距精度1mm+1ppm測斜儀KXP-11臺測量精度±0.1°空壓機(jī)VY-12/71臺排氣量12m3/min，工作壓力0.7MPa四、施工工藝流程4.1套拱施工基坑開挖：沿隧道輪廓線外2m開挖套拱基坑，深度2m，寬度3m，采用人工配合挖掘機(jī)開挖，坡率1:0.5，坑壁噴射5cm厚C20混凝土支護(hù)。工字鋼安裝：按設(shè)計(jì)位置安裝兩榀I20a工字鋼，采用全站儀定位，高程偏差控制在±3cm，軸線偏差≤5cm，工字鋼底部設(shè)20cm厚C25混凝土墊塊。導(dǎo)向管固定：根據(jù)管棚設(shè)計(jì)參數(shù)，在工字鋼上精確鉆孔，安裝φ133導(dǎo)向管，采用電焊固定，使用坡度尺和測斜儀檢查外插角，合格后焊接三角支撐加固。混凝土澆筑：采用泵送C30混凝土分層澆筑，厚度50cm，振搗密實(shí)，澆筑完成后覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不少于7天。4.2管棚鉆孔施工鉆機(jī)就位：將MG-50錨固鉆機(jī)安裝于平臺軌道上，調(diào)整鉆機(jī)角度與導(dǎo)向管對準(zhǔn)，采用水平尺校正機(jī)身水平度，誤差≤0.5°。鉆孔順序：采用隔孔施鉆工藝，先施工單號孔，后施工雙號孔，防止鉆孔相互干擾。鉆孔直徑130mm，比鋼管直徑大22mm，滿足頂管要求。鉆進(jìn)控制：開孔時采用低速低壓鉆進(jìn)，鉆進(jìn)3m后正常鉆進(jìn)，鉆壓15-20kN，轉(zhuǎn)速50-80r/min，每鉆進(jìn)1m采用測斜儀檢查鉆孔偏斜，偏差超過1%時立即糾偏。清孔作業(yè)：終孔后采用高壓風(fēng)（0.6MPa）清孔，清除孔內(nèi)巖粉和碎屑，清孔時間不少于5分鐘，確?？變?nèi)干凈無殘留物。4.3鋼管安裝鋼管檢查：逐根檢查鋼管直線度和注漿孔質(zhì)量，彎曲度超過1%的鋼管不得使用，注漿孔采用絲錐清理確保通暢。頂進(jìn)施工：采用液壓頂管機(jī)進(jìn)行鋼管頂進(jìn)，頂進(jìn)力控制在80-120kN，每次頂進(jìn)長度3m或5m，管節(jié)連接時保持軸線一致，接口處采用麻絲密封。編號記錄：每根鋼管進(jìn)行編號，記錄頂進(jìn)長度、角度、日期和操作人員，安裝完成后繪制管棚實(shí)際布置圖，標(biāo)注各管節(jié)位置和接頭里程。封口處理：鋼管安裝完成后，管口采用快硬水泥（初凝時間≤15分鐘）封閉，預(yù)留注漿管接口，接口采用絲扣連接，安裝閥門控制。4.4注漿施工注漿順序：采用“由下至上、隔孔注漿、跳孔復(fù)注”的原則，先注拱腳鋼管，后注拱頂鋼管，同一斷面注漿間隔時間不少于2小時。壓力控制：初始壓力0.5MPa，逐步升壓至1.0-1.2MPa，穩(wěn)壓5分鐘，當(dāng)注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%且壓力持續(xù)上升時可停止注漿。注漿量計(jì)算：單孔注漿量Q=πR2Lη（R為擴(kuò)散半徑0.5m，L為鋼管長度，η為地層孔隙率15%），實(shí)際注漿量應(yīng)大于理論計(jì)算值的1.2倍。效果檢查：注漿完成后24小時，選取3-5個檢查孔進(jìn)行鉆芯取樣，觀察漿液充填情況，芯樣中漿液結(jié)石體占比應(yīng)≥80%，否則進(jìn)行二次補(bǔ)漿。4.5開挖支護(hù)施工強(qiáng)度檢測：注漿體養(yǎng)護(hù)7天后，采用回彈儀檢測其表面強(qiáng)度，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%（14MPa）后方可進(jìn)行開挖作業(yè)。開挖方法：采用CRD工法（交叉中隔壁法）開挖，分四部進(jìn)行，每部開挖進(jìn)尺控制在0.5m（一榀格柵間距），循環(huán)作業(yè)時間8小時。初期支護(hù)：開挖后立即噴射5cm厚C25混凝土封閉掌子面，然后安裝鋼格柵拱架，復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度25cm，噴射作業(yè)分段分片進(jìn)行，噴頭距巖面距離0.8-1.2m。監(jiān)控量測：在拱頂和兩側(cè)邊墻布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，每10m一個斷面，開挖后1-15天每天觀測1-2次，15-30天每2天觀測1次，直到沉降穩(wěn)定（日沉降量＜0.1mm）。五、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)5.1鉆孔質(zhì)量控制孔位偏差：環(huán)向≤5cm，縱向≤10cm，高程偏差≤5cm孔斜率：鉆孔軸線偏差≤1%，每5m檢查一次，超差時采用楔形導(dǎo)管糾偏孔徑要求：比鋼管直徑大20-30mm，孔壁應(yīng)平順，無塌孔、縮徑現(xiàn)象5.2鋼管安裝質(zhì)量安裝長度：不小于設(shè)計(jì)長度的95%，外露長度控制在30-50cm接頭質(zhì)量：絲扣連接外露絲扣≤2扣，焊接接頭焊縫高度≥8mm，無夾渣、氣孔間距偏差：環(huán)向間距±10mm，外插角±0.5°，同一斷面接頭數(shù)量≤50%5.3注漿質(zhì)量控制壓力控制：初始壓力0.5-0.8MPa，終壓1.0-1.2MPa，穩(wěn)壓時間≥5分鐘漿液性能：初凝時間30-60分鐘，28天抗壓強(qiáng)度≥20MPa，結(jié)石率≥90%注漿效果：檢查孔出水量＜0.2L/min·m，巖體完整性系數(shù)提高≥30%5.4混凝土工程噴射混凝土：厚度允許偏差±5mm，表面平整度≤50mm/2m，強(qiáng)度合格率≥95%套拱混凝土：軸線偏差≤10mm，截面尺寸±30mm，表面平整度≤8mm/m六、安全保證措施6.1鉆機(jī)作業(yè)安全設(shè)備固定：鉆機(jī)必須用地腳螺栓固定于平臺上，連接螺栓直徑不小于20mm，扭矩達(dá)到400N·m防傾覆措施：鉆機(jī)作業(yè)時設(shè)置雙向纜風(fēng)繩，采用φ12mm鋼絲繩，地錨深度不小于1.5m操作防護(hù)：操作人員佩戴安全帽、防護(hù)眼鏡和防塵口罩，鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)部位設(shè)置防護(hù)罩6.2高空作業(yè)安全平臺防護(hù)：搭設(shè)1.2m高防護(hù)欄桿，設(shè)置18cm高擋腳板，滿掛密目安全網(wǎng)，平臺腳手板采用5cm厚木板，鋪設(shè)嚴(yán)密，無探頭板臨邊防護(hù)：孔口周邊設(shè)置20cm高鋼質(zhì)擋板，防止工具墜落，作業(yè)人員系掛雙鉤安全帶，安全帶固定點(diǎn)獨(dú)立設(shè)置6.3注漿作業(yè)安全壓力控制：注漿泵安全閥必須經(jīng)過校驗(yàn)，設(shè)定壓力為工作壓力的1.2倍，嚴(yán)禁超壓作業(yè)管路檢查：注漿管路每工作2小時檢查一次，接頭處采用雙螺母加固，壓力表定期校驗(yàn)，精度等級不低于1.5級應(yīng)急措施：配備2套注漿管路快速接頭，設(shè)置應(yīng)急放漿閥，當(dāng)壓力驟升時可緊急卸壓6.4用電安全配電系統(tǒng)：采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，三級配電兩級保護(hù)，配電箱安裝漏電保護(hù)器（動作電流≤30mA，動作時間≤0.1s）電纜敷設(shè)：采用架空敷設(shè)，高度不低于2.5m，穿越道路時加設(shè)防護(hù)套管，埋深不小于0.5m接地要求：鉆機(jī)、注漿泵等設(shè)備外殼可靠接地，接地電阻≤4Ω，接地線采用≥25mm2銅芯電纜七、施工進(jìn)度計(jì)劃7.1關(guān)鍵線路套拱施工（7天）→鉆機(jī)平臺搭設(shè)（3天）→管棚鉆孔（15天）→鋼管安裝（10天）→注漿作業(yè)（8天）→開挖支護(hù)（30天），總工期73天。7.2資源配置計(jì)劃勞動力：管理人員5人，技術(shù)工人15人（含鉆機(jī)工4人、焊工3人、注漿工3人），普工10人，24小時三班制作業(yè)。材料供應(yīng)：鋼管按日需量的1.5倍儲備，水泥采用散裝水泥罐存儲，儲量不小于200t，注漿材料提前3天進(jìn)場檢驗(yàn)。設(shè)備保障：配備備用注漿泵1臺，鉆桿、鉆頭等易損件儲備量為正常用量的30%，建立設(shè)備維修保養(yǎng)臺賬，每日檢查設(shè)備運(yùn)行狀況。八、應(yīng)急預(yù)案8.1坍孔處理輕微坍孔：立即停止鉆進(jìn)，向孔內(nèi)注入速凝漿液（水灰比0.5:1），待初凝后（約30分鐘）采用小一級鉆頭重新鉆進(jìn)。嚴(yán)重坍孔：拔出鉆具，插入φ127mm套管護(hù)壁，套管長度不小于坍孔段1.5m，采用沖擊錘將套管打入，然后在套管內(nèi)繼續(xù)鉆進(jìn)。8.2注漿異常處理壓力不上升：檢查管路是否堵塞，若地層漏漿則采用間歇注漿（注30分鐘停20分鐘），必要時摻入鋸末、海帶等堵漏材料。壓力驟升：立即打開泄?jié){閥降壓，檢查是否發(fā)生堵管，清理注漿孔后采用稀漿（水灰比1.5:1）重新注漿。8.3鋼管卡鉆處理旋轉(zhuǎn)脫困：采用反轉(zhuǎn)鉆機(jī)（轉(zhuǎn)速20-30r/min），同時緩慢提升鉆具，扭矩控制在額定值的80%以內(nèi)。注漿固結(jié)：若旋轉(zhuǎn)無效，向孔內(nèi)注入雙液漿，待24小時固結(jié)后，重新鉆孔處理。8.4地表沉降超標(biāo)預(yù)警值設(shè)定：當(dāng)拱頂沉降達(dá)到15mm或日沉降量超過5mm時啟動預(yù)警?？刂拼胧毫⒓赐Ｖ归_挖，增加臨時支撐，采用φ42小導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)充注漿，注漿壓力0.5-0.8MPa，待沉降穩(wěn)定后恢復(fù)施工。九、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與流程9.1分項(xiàng)工程驗(yàn)收隱蔽工程驗(yàn)收：包括孔位測設(shè)、鋼管安裝、注漿壓力等，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序，驗(yàn)收資料包括測量記錄、施工日志、檢測報(bào)告等。分項(xiàng)驗(yàn)收內(nèi)容：管棚施工分5個檢驗(yàn)批，每個檢驗(yàn)批檢查30%的孔位，每個檢驗(yàn)批的合格率不低于90%，不合格項(xiàng)經(jīng)處