管棚施工作业指导书
管棚作业指导书
1.适用范围
适用于蒙华铁路MHTJ-4标段薛家畔1号隧道、薛家畔2号隧道、阳城隧道、青阳隧道、红石湾隧道、武家坡隧道、新窑隧道、银山1号隧道、银山2号隧道、银山3号隧道范围内所有隧道正洞、辅助坑道管棚施工。
2.作业准备
2.1内业技术准备
作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗技术培训，考核合格后持证上岗。
2.2外业技术准备
管棚实行工厂化生产，管棚全部在钢构件加工厂生产，其所需外业设施与钢构件加工厂同步建设完成。
3.技术要求
3.1设计要求
正洞洞口φ108超前长管棚用每节长4～6m的热轧无缝钢管（壁厚6mm）以丝扣连接而成，施作范围为拱部120°。钢花管上钻注浆孔，孔径10～
16mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm。导管中增设钢筋笼，以提高导管的抗弯能力，钢筋笼由四根Φ22主筋和固定环组成。环向间距3根/m。钢管轴线与衬砌外缘线夹角1～3°。注浆采用水泥浆液，土质地段不注浆。水泥浆液水灰比1:1，注浆压力0.5～2.0Mpa。
斜井洞口φ108超前长管棚设计要求同正洞。
洞口φ159超前长管棚采用双层支护，每层内长管棚钢花管环向间距
40cm，外插角0～3°，管棚采用热轧无缝钢管，每节管长4～6m，外径159mm，壁厚7mm，每节钢管两端均预加工成丝扣，以便连接接头钢管，施作范围拱部120°。钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm。导管中增设钢筋笼，以提高导管的抗弯能力，钢筋笼由四根Φ22主筋和固定环组成。注浆采用水泥浆液，土质地段不注浆。水泥浆液水灰比1:1，注浆压力0.5～2.0Mpa。
洞身φ159超前长管棚施作范围拱部150°，其余设计要求同洞口φ159超前长管棚。
φ89超前短管棚采用热轧无缝钢管，每10m一环，每节管长4～6m，外径89mm，壁厚5mm。每节钢管两端均预加工成外丝扣，以便连接接头钢管。施作范围拱部120°。管得环向间距3根/m，纵向搭接不小于3m，外插角7～11°。钢花管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15cm，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段110cm。注浆采用水泥浆液，土质地段不注浆。水泥浆液水灰比1:1，注浆压力0.5～2.0Mpa。
3.2施工误差要求
径向不大于20cm，隧道纵向误差同一断面接头数量不大于50％，相邻钢管的接头至少错开1m。
4.施工程序与工艺流程
4.1施工程序
管棚施工程序为：施工准备→导向墙施工→搭设钻孔平台→安装钻机
→钻孔→清孔→安装管棚钢管→注浆
4.2工艺流程
超前大管棚施工工艺见图4-1。
图4-1超前大管棚施工工艺图
5.施工要求
5.1施工准备
管棚施工前应先对管棚施工方法、施工技术进行详细的了解。
5.2施工工艺
5.2.1导向墙的施工
导向墙采用C20模筑砼，截面尺寸为1m×1m，导向墙内设2榀18的工字钢架，工字钢架按照设计图纸进行加工，分3单元，各单元之间采用Φ26螺栓连接。钢架外缘设1m长Φ140mm壁厚5mm（洞口φ108管棚）或1m 长Φ180mm壁厚6mm（洞口φ159管棚）导向钢管，根据线路纵坡设置钢管外插角2°，平行于线路方向。施工导向墙时应根据设计图纸先在洞顶5米以外施作水沟，并对边、仰坡进行刷坡。按照设计在洞口宽1m范围内开挖拱部设计轮廓线。在已开挖成型的拱部轮廓线上立筑底模，底模采用I20工字钢架设，立好后安设钢拱，钢拱每50cm安设1榀，共2榀，钢拱分3单元，各单元连接采用Φ26螺栓连接，并安设导向钢管，拱脚采用6根[25a 槽钢，单根长度1m，并布设φ22锁脚锚杆进行固定，锚杆长度3米，钢拱安设后进行底模安装，底模采用5.5cm厚3015定型钢模板；然后进行侧模安装，模板采用5cm厚木板制作，分节长度不大于1m，现场拼装。混凝土采用拌合站集中拌和，砼运输车运至工地，人工入模，插入式振捣器振捣密实。当混凝土强度达到设计70%时，进行管棚施工。
当导向墙基础位于湿陷性黄土上时，两侧基础下侧各施作2根水泥土挤密桩，挤密桩延伸至非湿陷性地层长度不小于1m，挤密桩总长度不大于12m。
5.2.2管棚施工
（1）钻孔施工方法
①钻孔工艺流程图
②搭设平台，安装钻机，钻机安装要牢固，防止不均匀下沉、移位、倾斜等影响钻孔质量的现象发生，钻机距离掌子面不超过2m。
③钻孔
A为了便于插管，钻孔直径应比管棚直径大，其中φ108管棚钻孔孔径φ127mm、φ159管棚钻孔孔径φ170mm、φ89钻孔孔径φ100mm。环向间距3根/米，φ159双层管棚环向间距40cm。
B钻机开孔时应低速，等成孔0.5m以后再升压至1.0mpa，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，采用两台钻机分左右两侧施钻，并间隔钻孔，先钻奇数号，注浆完毕后再钻偶数号。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。
C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。
D管棚钻机固定就位前，测量人员应准确测量钻机外插角。
E钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm后转入正常钻速。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。
F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。
G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。 a、钢管接头同一断面的接头数应不超过５0％，相邻钢管的接头至少错开１米。管棚钢管分节长度4～6m，安装前应在地面预先排好并进行编号再依次安装，保证接头分布符合要求。φ108管棚采用φ114mm壁厚6mm长度30cm热轧无缝钢管内车丝扣进行连接、φ159管棚采用φ165mm壁厚6mm长度30cm热轧无缝钢管内车丝扣进行连接、φ89管棚采用φ95mm壁厚6mm长度30cm热轧无缝钢管内车丝扣进行连接。b、应按设计要求布设花管和安装钢筋笼。
④管棚钻孔的孔位、外插角、孔径施工允许偏差应符合下表要求：
管棚施工允许偏差（mm）表
（2）顶管工艺流程及工艺原理
①顶管工艺流程图
②顶管工艺
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。顶管采用大孔引导和棚管钻进相结合的工艺，即设置大于棚管直径的导向孔，然后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：棚管采用热轧无缝钢管。棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再联接。事先加工好的管节联接套，要预先焊接在每节钢管两端，便于联接。第一根钢管前端要焊上合金钢片空心钻头，以防管头顶弯或劈裂。
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。
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：在钢管内安设钢筋笼，保证管棚的刚度。
(3)注浆工艺
①管棚单号钢管为注浆管，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。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。单号钢花管注浆完毕以后再钻孔顶进施工双号钢管。管棚注浆结束标准：当压力达到设计注浆终压并稳定10～15min，注浆量达到设计注浆量80%以上时，可结束该孔注浆。
②注浆浆液选用1:1水泥砂浆；其水灰比控制在1：1，建议注浆初压力为0.5～2.0Mpa，但应通过现场注浆试验调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。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