管棚施工方案

一、工程概况

湖北省宜昌至巴东(鄂渝界)公路是《国家高速公路网规划》中上海至成都高速公路湖北省西段，该项目东接江汉平原，南邻长江，西与重庆市接壤，北连神农架林区及襄樊市等地，行政区划属宜昌市夷陵区、秭归县、兴山县及恩施的巴东县。起点在鸦鹊岭镇凤凰观村与荆宜高速公路相接，终点在鄂渝交界处的巴东县火烧庵接重庆巫奉高速公路，全长173.430km。

我单位负责承建YBE21合同段，合同左线里程为：ZK122+860-ZK130+458，共7598米，右线里程为：YK122+830-YK130+369，共7549.449米；主要工程为石门垭隧道出口端（右线：共3611米，左线：共3627米，2号斜井724.7米）、咸池沟大桥（右线：共104米，左线：共128.04米）、郑家垭隧道（右线：共3825.499米，左线：共3836米）及少量路基工程。

本合同段位于鄂西山区，地处秦岭山脉山麓，地势复杂，地形起伏变化大，沿线地势总体自东南向西北渐高，大地地貌单位为鄂西构造剥蚀侵蚀低中山区，树木丛生，植被发育。

本合同段内主要河流为咸池沟、凉台河，地下水主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩岩溶水三大类。

本合同段大地构造位置属秭归向斜盆地构造区。主要由侏罗系层状硬砂岩-半坚硬砂质泥岩加软质泥页岩构成。受向斜构造以及层状岩性差异风化剥蚀控制，本区山岭走向、坡面形态复杂多变。不良地

质主现象较发育，存在滑坡、不稳定斜坡、崩塌岩堆、危岩体、软弱岩层等多种不良地质现象，规模大小不一、分布较广。其中软弱夹层是本路段的突出不良地质问题。

二、管棚施工技术方案

管棚施工是目前隧道施工经常使用的一种进洞方法，在明暗交接处设置套拱，在套拱中预埋Ф127×4mm钢花管，固定管棚钢管方向。

在管棚施工前将洞口开挖面刷面，除去洞口植被漏出岩石，在开挖面套拱下环向预留核心土，稳固前方开挖体。

首先按照设计尺寸加立3榀18工字钢，间距75cm,其次在工字钢上调试固定Ф127×4mm钢花管，支模，最后浇注C25混凝土。

管棚施工工艺流程见图1。

2.1管棚施工参数及施工工艺

①导管规格：Ф108×6mm钢花管；

②管距及设置范围：环向间距40cm；拱部137.6°范围

③倾角：外插角1°(不包括路线纵坡)，方向：与路面中线平行；

④注浆材料：纯水泥（添加水泥重量5%的水玻璃）浆液；

⑤长度：10～40m。

⑥套拱内钢架采用3榀18工字钢，各榀钢架间焊接环向间距为1m的Ф25的链接钢筋。

⑦隧道纵向同一横断面的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少须错开1m。

按设计要求进行测量放线、开挖工作室。按设计在拱部施做砼导向墙。在导向墙内按设计间距预埋导向管。

钻孔采用DK-300型钻机。采用钻机连接套管自动跟进装置连接钢管，将第一节管子推入孔内。钢管孔外剩余30-40厘米时，用管钳

卡住管棚，使顶进连接套与钢管脱离，人工丝扣连接安装下一节钢管。

接管：钢管孔外剩余30-40厘米时，用管钳卡住管棚，反转钻机，使顶进连接套与钢管脱离，人工安装下一节钢管，对准上一节钢管端部，人工持管钳用钢管连接套将两节钢管连在一起，再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。

2.2 施作套拱

1、混凝土护拱作为长管棚的导向墙，在开挖廓线以外拱部137°范围内施作，护拱内埋设钢筋支撑，钢筋与管棚孔口管连接成整体。导向墙环向长度可根据具体工点实际情况确定，要保证其基础稳定性。

2、孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用经纬仪以坐标法在工字钢架上定出其平面位置；用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用前后差距法设定孔口管的外插角。孔口管应牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时产生位移。

2.3 搭钻孔平台安装钻机

1、钻机平台用钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由1～2台钻机由高孔位向低孔位进行。

2、平台要支撑于稳固的地基上，脚手架连接要牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。

3、钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。

2.4 钻孔

1、为了便于安装钢管，钻头直径采用Φ108mm或127mm。

2、岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生坍孔、卡钻时，需补

注浆后再钻进。

3、钻机开钻时，应低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。

图1 超前管棚施工工艺流程图

4、钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。

5、钻进过程中确保动力器、扶正器、合金钻头按同心圆钻进。

6、认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。

2.5 清孔验孔

1、用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。

2、用高压风从孔底向孔口清理钻渣。

3、用全站仪、测斜仪等检测孔深、倾角、外插角。

2.6 安装管棚钢管

1、钢管在专用的管床上加工好丝扣，导管四周钻设孔径10～16mm 注浆孔(靠孔口2.5m处的棚管不钻孔)，孔间距15～20cm，呈梅花型布置。管头焊成圆锥形，便于入孔。

2、棚管顶进采用装载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(Φ127 mm)，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。

3、接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。

2.7 注浆

1、安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。

2、注浆材料：注浆材料为纯水泥浆（添加水泥重量5%的水玻璃）浆液，纯水泥浆的水灰比为1：1，水玻璃浓度为35波美度，水玻璃模数为2.4。注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密充填，以增强管棚的刚度和强度。

3、采用注浆机将浆液注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压2MPa，持压15min后停止注浆，为分段注浆。

注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量

超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。

注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。

2.8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、钻孔仰角1°以为宜，工点应根据实际情况作调整。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°～1.5°。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。

3、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。

4、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。

5、掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

2.9注意事项

大管棚必须在洞身开挖前完成。洞口开挖时应预留管棚施工台阶，搭设管棚施工工作室，钻机脚手架平台应支撑在稳固的地基上。在软弱围岩地段，立柱底应加设垫板或垫梁。

在施作长管棚预支护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。

三、工程质量的管理体系以及保证措施

3.1质量管理体系

为保证本项目顺利实施和兑现本投标文件确定的工程质量目标，根据ISO9001质量管理体系标准和我单位质量管理体系文件规定，结合我单位以往从事类似工程的经验，编制质量计划和施工作业指导书，严格按质量管理体系运行。对工程质量进行全员、全过程和全方

位的有效控制，确保质量目标的全面实现。

质量管理领导小组机构图见下图。

质量管理领导小组机构图工程质量保证体系见下图。