管棚施工技术方案
一、编制目的
以科学的施工方案，明确隧道管棚施工作业的工法、工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范施工作业。
二、编制依据
1.《设计施工图》；
2.施工合同、招标文件等合同文件；
3.《公路隧道施工技术规范》；
4.《公路隧道施工技术细则》；
5.《公路工程质量检验评定标准》；
6.《实施性施工组织设计》等施工指导性文件；
7.《环境保护法》、《水土保持法》等法律、法规；
8.《广东省高速公路建设标准化管理指南》等管理文件；
9.本集团公司拥有的相关施工经验、工法、技术、专利及施工要素配置。
二、适用范围
九嶷山隧道出口管棚施工。
三、工程概况
二广高速公路粤境连州三水至怀集怀城段起自湘粤两省交界的南风坳，接在建的二广高速公路湘境永州至南山段，经三水瑶族乡、两岸镇、连州市区、三江镇（连南县城）、吉田镇（连山县城）、福堂镇、中洲镇，终于广东省肇庆市怀城镇，接在建的二广高速公路怀集至三水段。
第1标段起于湘粤两省交界的南风坳，终于三水瑶族乡的沙坪村，长
3.700公里(右线计)。
本合同段内九嶷山隧道位于广东省连州市三水瑶族乡牛洞村与湖南省蓝山县所城镇半山村交界处。线路所经之处地貌以丘陵山地为主，地表起伏较大；隧道进出口处覆盖较薄，为第四系全新统坡残积层，基岩为燕山晚期花岗岩（γ52）；洞身基岩出露较好，节理发育，岩体破碎。
九嶷山隧道全长6400.1m，本标段为广东境内部分，起终点里程为YK0+000～YK2+815（ZK0+000～ZK2+817），长2815m（2817m）。
隧道布置形式采用标准间距分离式、小净距分离两种形式，出口段由于受地形限制，120m范围左右测设线间距为20～11m，采用小净距形式。
1.技术标准
本项目主线采用双向四车道高速公路标准，设计速度100km/h、分离式路基宽度26m。
2.自然条件
1)地形地貌
项目区地处南岭山脉南缘，山峦起伏较大，山系多近东西向展布。地势上总体由北往南大致呈北高南低的趋势，海拔高程在100～1100m之间，相对高程较大。地貌总体上为构造剥蚀中低山地貌单元。
路线YK0+000（ZK0+000）（起点）～YK2+790（ZK2+800）段属于构造剥蚀中低山地貌。该地貌单元多为隧道通过区，最高海拔高度1002m（九嶷山）。区内地形陡峭，坡陡谷深，剥蚀严重，植被发育，花岗岩风化的第四系残坡积物厚度变化大，在牛洞及杉木垦的山间河谷中有第四系的河流冲积物。
路线YK2+790（ZK2+800）～YK4+500（ZK4+520）段属于构造剥蚀低山
及河流侵蚀“V”型谷地貌。该地貌单元内河流弯曲，河谷深切，坡陡谷深，河谷断面呈“V”字型，除在局部山间小盆地河床有洪冲积物沉积外，余均为燕山期花岗岩，河流两侧的坡谷坡度在25~60°之间，地表花岗岩风化的残坡积层厚度不一，跟坡度有一定反相关的关系。
2)气侯
本项目属中纬度亚热带季风性湿润气候；夏季盛行东南风，冬季盛行西北风；全年日照时间长，雨水充沛，有“三月低温阴雨、六月江河爆满、十月寒风”的气候特征。多年平均气温19.4℃，最高气温39.8℃；每年雨季集中在3～9月，占全年降雨的85%左右，多年平均降雨量1628.5～1785.4mm，年蒸发量1419mm；风向具明显的季节变化，风速平均1.2～2m/s，较大风力相当于7级风力。
3)水系
项目区主要河流有：东陂河及其支流。
4)地震
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）附录A，本地区抗震设防烈度为VI度，设计基本地震加速度为0.05g。
3.设计概况
1)设计围岩情况
隧区地层主要由第四系松散堆积物和下伏基岩组成。
第四系松散堆积物主要为亚粘土，在沟谷中有冲洪积沙、乱砾石层，亚粘土主要为坡积、残积成因，上部有薄层腐植土，大部呈硬塑状，冲洪积层物质组成主要为卵砾石夹漂石，分布于沟谷边缘两侧或沟口，呈松散至稍
密状。
下伏基岩主要为花岗岩，全风化层大部分呈土状，大部呈坚硬状；强风化呈半岩半土状，岩质软，易水易软化泥化，裂隙极发育，完整性差；弱风化岩岩质较硬，裂隙较发育，完整性稍好；微风化岩岩质坚硬，裂隙稍发育或不发育，完整性好。
根据沿线地下水的赋存、埋藏条件及水动力特征，地下水可分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两大类。
设计围岩概况如表1
隧道围岩概况
表1
2)设计支护情况
本隧道布置形式分为小间距分离式和标准间距分离式两种。
复合式衬砌参数一般根据围岩级别，工程地质水文条件，地形及埋置深度，结构跨度及施工方法等来确定。
复合式衬砌按照新奥法原理进行设计和施工，以锚杆、喷混凝土或钢筋网喷混凝土、钢拱架为初期支护，模筑混凝土或钢筋模筑混凝土为二次支护，共同组成永久性承载结构。
初期支护：对于Ⅳ、Ⅴ级围岩由工字钢架（或格栅钢架）、径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成，对于Ⅱ、Ⅲ级围岩则由径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成。
二次衬砌：一般情况下为素混凝土，浅埋软弱围岩段采用钢筋混凝土。
辅助施工：洞口段设40m长φ108大管棚，Ⅳ、Ⅴ级围岩地段一般设有超前小导管、超前锚杆。
3)管棚设计参数
管棚超前预支护采用外径φ108mm、壁厚6mm的热轧无缝钢管，管壁四周钻φ10mm注浆孔，孔间距30cm，呈梅花型布置，尾部留不小于300cm的不钻孔的止浆段。导管沿环向133度范围布设，间距50cm。施工时钢管沿隧道周边以1°外插角(包括线路纵坡为2.43°)打入围岩，单号注浆材料为水泥-水玻璃浆液，注浆压力初压0.5～1.0 MPa ,终压2.0MPa，双号孔填充材料为M30水泥砂浆。
四、施工准备情况
1.设备准备情况
按照施工组织设计及合同承诺，隧道管棚施工需机械设备均已到场。进场20m3空压机进场2台，250kw发电机1台，大功率履带自行液压式管棚钻机1台，水平钻孔机2台（WGJ-50），注浆机2台(RH60/40型双液注浆泵)，砂浆搅拌机1台（UJZ200A型砂浆搅拌机）。
2.人员准备情况
1)人员进场情况
按照施工组织设计及合同承诺，管棚施工的所需的管理人员、施工人员均已到场。
2)人员培训情况
对所有进场施工人员按要求完成岗前培训和技能考核，完成设计交底、技术交底工作。
3.测量准备情况
已完成测量复测及控制点加密工作，测量成果已批准。
4.试验准备情况
试验室已完成管棚施工过程中所需配合比及材料检验工作。
5.材料准备情况
管棚需要无缝管已经到场，车丝扣已经加工完成，其他材料准备工作也已完成。
五、施工方案、施工工艺和方法
1.洞口开挖
明洞开挖和边仰坡开挖同步进行，边仰坡开挖从上而下，即时开挖即时支护。
首先按照设计坡率对边仰坡进行刷坡，单次开挖高度一般不超过3m，即时开挖即时支护，开挖过程中配备专人全程密切注意观测原状土的动态，一旦出现滑塌趋势，立即停止开挖对边坡进行组织防护，同时挖机刷坡时，边挖边用斗背夯实开挖面，已确保开挖施工安全。
图1 管棚施工工艺流程图
边仰坡坡度由现场技术人员用坡度尺控制。
洞口开挖开始后，及时组织对套拱段进行开挖，开挖时注意基础分台阶开挖，并对边坡及墙脚进行加强支护，必要时扩大拱角脚，确保地基承载力满足要求。
洞口开挖前，应对隧道洞口进行地表沉降进行布置测点，并及时完成原始数据的测量。根据规范及现场实际，洞口现场布置3个地表沉降监控量测断面，每个量测断面布设13个量测点，其中中间16m每隔3m布设一个点，两侧16m每5m布设一个点，量测断面检测频率按开挖面前＞30m，1次/2天；开挖面前＜30m，2次/天。发现异常情况地段，监控量测采取测点加密、频率加大的措施，以确保施工安全。量测精度满足h=0.1mm，量测控制桩长10cm，宽10cm，深50cm，采用Φ12钢筋长40cm。
2.套拱及导向管施工
套拱采用先基础后拱部顺序施工，先施做扩大基础，待基础强度满足要求后再施工拱圈部分。基础砼厚度不得小于1m，基础底部设计承载力要求300Kpa，如满足不了设计基础承载力要求，对基础采取加宽加深处理方法。
洞口端用2m 长套拱(C25砼) 作为大管棚导向墙，在2m套拱内架立四榀I18型钢拱架（纵向间距0.60m），钢拱架之间纵向采用Φ22钢筋焊接成一个整体，连接筋环向间距1m，并沿工字钢内、外缘交错布置。
钢支撑上安装Φ150×4mm，长2m的孔口管，导向管（即孔口管）沿拱圈环向布设33根（圆心角132°51′35″），环向间距50cm。孔口管采用Φ22钢筋焊接固定在工字钢外轮廓上，方向与管棚方向一致，Φ22钢筋与工字钢、孔口管相接处采用双面焊接，焊接宽度15cm。
套拱厚度80cm，混凝土浇筑采用水泥罐车运输，泵车入模方法施工。施工时注意对称施工，混凝土施工过程中，捣固力度不可过大，防止暴模现象出现，为保证套拱混凝土美观，内、外模采用竹胶板。
套拱施工前时对四周土体喷射C20砼封闭，同时作为管棚注浆的临时止浆墙。
3.管棚施工
管棚施工主要工序有：开挖钻孔平台、安装钻机、钻孔、清孔、验孔、安装钢管、注浆、清孔、充填M30水泥砂浆。
管棚施工沿纵向在导向墙8m范围内平整出一个管棚施工作业平台，以便安装钻机，为加快管棚施工进度，本工程拟采用履带式大功率液压自行管棚钻机（备用2台WGJ-50水平钻机）。
1)钻孔
利用套拱中预埋的φ150孔口管作为导向管进行钻孔，外插角度按照
2.43°角（含线路纵坡）预埋控制。
a)钻孔前先检查钻机机械状况是否正常、并在导向管外侧套拱端面标出孔位和孔号，钻孔顺序原则上是先单号后双号，且相邻孔之间没有明显影响。
b)钻机就位后，根据事先测量放样的点位开始钻孔；施钻时，顶紧套拱，提高施钻精度；钻机开孔时钻速宜低，钻深至20cm以后转入正常钻速。
c)第一节钻杆钻入岩层尾部剩20～30cm时钻进停止，用两把管钳人工卡紧钻杆，钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二节钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻孔尾部，方向对准后联接成一体。每次均按上述方法进行接长，直至设计孔深。
d)换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤等，不符合要求的应更换，以确保正常作业。
e)为防止钻杆在推力和振动力双重作用下钻杆上下颤动，导致钻孔不直，钻孔时应把扶直器套在钻杆上，随钻杆钻进向前平移。
f)钻孔过程中，经常检查钻杆偏斜度以控制钻孔的偏斜度（采用全站仪通过测量外露杆体前后部位的轴向及外插角度的差值是否在允许范围），发现偏斜度超过设计及规范要求的，应立即退出重新钻孔。
2)清孔
利用高压风，由里而外进行清孔，清孔时，如出现卡钻、退杆不畅等现象，则需要来回几次，直至清理干净。
3)安装注浆管
a)清孔、验孔完成后，利用钻机的冲击和推力进行插管。
b)管棚接长时先将第一根带尖头的钢管顶入钻好的孔内，再逐根连接，管棚之间利用连接丝扣（丝扣长度为15cm）进行连接。
c)接长管件应满足管棚受力要求，相邻管的接头应前后错开，避免接头在同一截面受力，采取单号孔第一节长3m，双号孔第一节节长6m，以后每节均为6m以此方法将相临近管接头错开。
d)顶管时，当第一节钢管推进孔外剩余30～40cm时，人工装上第二节钢管，钻机低速前进对准第一节钢管端部，严格控制角度，人工持钳进行钢管联接，使两节钢管在联接套处联成一体。钻机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。
e)钢管在安装前必须逐孔逐根进行编号，按编号顺序接管推进、不得混
接（单号孔为钢花管，φ10mm注浆孔间距30cm，双号孔的为无缝钢管），插管完成后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防注浆时浆液冒出，同时管口设置进浆孔（阀门）和排气孔（阀门）。
4)注浆
浆液拌制采用UJZ200A型砂浆搅拌机，搅拌机工作斗容量0.2m3，根据设计及现场试验测定，每盘浆液水泥用量150Kg（3袋）、水用量150Kg（现场采用20L水桶，每盘7.5桶，10L处在水桶边标示记号）、水玻璃用量10L （现场采用9L水桶，水桶以1L为1刻度，提前在桶边做好标记），设计每孔注浆量12.5盘。
注浆采用RH60/40型双液注浆泵。
a)施工工艺及方法
注浆前仔细检查边仰坡坡面喷射混凝土，以确保坡面在注浆时不出现漏浆、坍塌，以保证坡面围岩稳定和注浆效果。
①注浆前先检查管路和机械状况，关键是检查注浆机压力表是否准确，注浆管路是否畅通，确认正常后，取现场土样在一个不小于50cm立方体模具中做压浆实验，确定合理的注浆参数后，方可进行注浆施工，注浆机型号为。
②注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖地表是否有串浆、冒浆、漏浆现象，如发现串浆、冒浆、漏浆现象立即停止注浆，采用间歇式注浆进行封堵，待10分钟后重新进行注浆作业。注浆过程中如发现压力突然升高，则可能是发生堵管，应立即停机检查。
③注浆采用水泥-水玻璃浆液（水泥浆水灰比1:1）。
④注浆初始压为0.5 Mpa～1.0 Mpa，终压为2Mpa，当进浆量小于20～25L/min，注浆压力逐渐升高，达到终压并持压10min以上，可停止注浆，并及时封堵注浆口，防止空气进入管内。如进浆量很大，压力长时间不升高，应及时调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，先进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，停留时间不超过混合浆的凝胶时间。
⑤注浆过程应派专人负责，填写《注浆记录表》，详细记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，监控连通装置，避免因压力猛增而发生异常情况。并针对现场可能出现的特殊情况，做出相应应急措施。
⑥注浆结束后，先对钢管进行清孔，清孔完毕后立即用水泥砂浆进行充填，以增加钢管强度，并注意注浆管口埋入砂浆深度不得少于30cm。
b）注浆顺序：从下而上,分段注浆，先注单号孔，如在双号孔钻孔过程中，渣样不能发现水泥浆痕迹，则双号孔也需注浆补强，如有明显水泥浆痕迹，则双号孔无需注浆，仅采用水泥砂浆填充管体，根据以往施工经验及现场边仰坡揭示围岩情况判断，双号孔注浆能更加有效地保证注浆质量与效果。
c）注浆异常现象处理：
①注浆过程中，经常发生浆液从其它孔流出的现象，即串浆现象。发现串浆时，在有多台注浆机的条件下，应同时注浆，无条件时，应将注浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时再拨下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除，并用高压风吹冲（拨塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序），然后再注浆。
②水泥—砂浆注浆进浆量很大，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，先进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留的时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。
图2 顶管工艺流程图
六、质量保证措施
1.保证质量的管理措施
1)成立质量领导小组，完善质量管理体系，配齐专职质检工程师和质检员，制定相应的质量管理目标及岗位责任制，有效地进行全面质量管理和目标责任管理，从组织措施上使管棚质量管理落到实处。
2)施工前有针对性地对管棚施工进行技术培训，制定各工序标准化作业细则，提高施工人员的整体技能水平，特别对使用新型设备人员要确保培训质量。
3)在施工中要充分调动工人的积极性，对各施工工序的人员根据工作质量和工程的优劣进行奖罚，促使各工序人员都把质量放在首位，使工程质
量不断提高。
4)在施工中充分发挥专、兼职质量检查人员的作用，对管棚施工各工序进行全面检查，特别是隐蔽工程在质检人员检查、签认合格后，方可报监理工程师检验，经认可后才准许进行下道工序施工，严格执行工程报检制度，使每一环节质量均有保证。
5)项目部建立健全的质量自检体系，加强施工全过程的质量管理和控制，项目部建立完善的三级质量管理体系，在施工过程中自下而上按照“跟踪检查、复检、抽检”三个检测等级分别实施检测任务。在严格内部“三检”制度的基础上，认真接受发包人和监理单位及质量监督部门的质量监督，并自始至终密切配合，严格服从。
6）严格执行工序报检程序，拱架安装、导向管安装、套拱模板、套拱混凝土施工、管棚终孔、安装管棚管、注浆等工序自检合格后，必须向监理报检，检测合格后方可下步工序的施工，套拱导向墙、导向管测量放样报请监理复核。
2.保证工程质量的主要技术措施
a）认真执行设计图纸审核制度，并做好施工技术交底，使现场领工员及每一位施工人员做到心中有数，严格按技术要求施工，保证设计意图的实现。
b）施工前后自始至终要对隧道测量的中线、标高线严格执行双检制。
c)材料及构件控制措施
严把原材料进场关，在项目部试验室不具备检验资格前提下，通过外委检测，确保进场材料质量满足要求。
严格质量控制程序，项目部通过三级质检体系，插管、注浆等关键工序
全过程值班制度。
套拱用材料、管棚用φ108钢管、水泥在检查出厂合格证（见钢管检验报告A2010(12)0912、水泥试验编号A2010（01））0549）的同时，按要求委托具有资质检测单位进行检测。
工程材料和构件的采购文件包括以下内容：
①各种管棚施工中所用原材料在工程使用部位、规格、数量、时间及价格要求。
②施工合同规定的标准要求。
③工程标准及技术规范的要求。
④运输和交货条件。
⑤质量鉴定和检查方法。
d)拱架、管棚加工质量检测
拱架、管棚加工专门委托韶关一家专业加工厂家进行拱架加工、管棚车扣，过程中，应主动邀请发包人、监理单位到厂家进行过程质量控制。
e)钻孔质量控制
①钻孔深度
钻孔深度通过尺量进入孔内钻杆的长度，以检查钻孔深度。
②孔位
通过控制导向管的位置来控制孔位及外插角,钻孔过程中，经常测量钻杆偏斜度来控制钻孔偏斜度，如超出设计及规范允许范围，则需退出重新钻进。
③插孔深度
通过尺量插入孔内管棚长度来控制插孔深度。
④孔径
以加大钻头直径来保证孔径，现场采用130mm钻头和142mm钻头（安装套管时备用）。
⑤钻孔质量控制措施
钻孔时保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层卡钻或插管不到位时，应控制钻进速度和跟管钻进（跟管采用内径139mm、外径142mm钢管，跟管采
用142mm钻头钻孔），从而保证钻孔质量。
f）注浆质量控制措施
在现行的质量评定标准和施工规范中，注浆施工作为隧道施工的一种辅助措施，既没有具体的检验指标也无具体的检验方法，目前，国内隧道注浆检验手段和方法主要是通过检查注浆压力、注浆量以及观察孔口、邻孔、覆盖地表是否有串浆、冒浆、漏浆现象及邻孔碴样，来检验和控制注浆质量，注浆过程中如发现串浆、冒浆、漏浆现象立即停止注浆，采用间歇式注浆进行封堵，待10分钟后重新进行注浆作业。注浆初始压力0.5～1.0MPa，终压2.0 MPa，进浆量小于20～25L/min，且终压稳定时间在10min后方才停止注浆。
施工过程中，采用先钻单号孔、注浆完成后，再施工双号孔，通过双号孔渣样中有无水泥浆极其比例来检验单号孔的注浆质量及效果，如双号孔渣样中有水泥浆痕迹，一般双号孔就不再注浆，仅用M30砂浆填充管体；如双号孔中无水泥浆痕迹，或为确保注浆效果，一般双号孔也采取注浆措施进行补强。
结合同类工程施工经验，以及目前开挖边仰坡揭示围岩来判断，为保证注浆效果，一般采取双号孔注浆的做法来进行补充注浆，从而确保注浆质量和效果。
3、管棚施工的质量缺陷整治措施
当然，最终检验注浆效果的还是开挖过程中揭示的周边围岩的浆液固结情况，管棚施工过程中，一旦出现管棚插入深度不足、大管棚注浆未达到预期效果的，开挖过程中一般采用超前小导管注浆的措施来补强。
七、安全保证措施
1.针对本工程，我部将成立安全生产领导小组，由项目经理任组长，总工任副组长；安质环保部为专职管理部门，下设专职安全员；各施工队设安全生产小分组，由施工队队长任小分组组长，小分组下设专职安全员。建立健全安全生产组织，监督施工中安全生产，实施施工过程中安全管理职能。
2.人员配置
项目部设安质环保部，编制5人，各施工队分别配置2名安全员。
3.安全保证检查程序
施工中各施工队安全员在现场进行安全检查，发现问题，及时向现场安全员汇报，现场安全员及时向安全主任、项目经理汇报，及时解决。
项目部安全领导小组定期对各施工队的工作进行检查，并帮助各施工队解决现场实际安全问题。
4.制定安全方针
安全第一，预防为主。做到思想保证、组织保证和技术保证，
确保施工中人身、设备的安全。各责任区及施工队负责人要始终贯彻“安全第一，质量第一”的方针，切实抓好施工中的安全工作，实行全员，全方位，全过程质量、安全控制，实现标准化、规范化施工。
八、环境保护、文明施工
环境保护是施工中的一项重要内容，它贯穿于整个施工过程。重视环境保护，等于重视我们的生命。
成立项目经理任组长的环境保护领导小组，配备一定量的环保设施和一名专门技术人员，日常认真学习环保知识，切实搞好环保工作。
贯彻执行国家环境保护法的相关条文。对合同规定的施工界限内、外的植物、树木等尽力维持原状；砍除树木和其它经济植物时，事先征得所有者和发包人的批示同意；营造良好环境，在施工现场和生活区设置足够的临时卫生设施，经常进行卫生清理，同时在生活区周围种植花草、树木，美化生活环境；对于隧道弃碴严格按照设计位置弃碴并进行防护处理。
成立以项目经理为组长、副经理为副组长的现场文明施工领导小组，积极开展文明施工活动，认真推行双标管理。制定各项文明施工的活动办法。做到场地规划整齐，布局合理；现场材料堆放整齐有序，标识清楚，各类公告牌、标志、标识牌内容齐全，式样规范，位置醒目；便道通畅，安全标识醒目；各类机械设备停放整齐。
中铁十二局集团连怀公路1标项目经理部
二O一0年十二月
十五日
目录
一、编制目的 (1)
二、适用范围 (1)
三、工程概况 (1)
四、施工准备情况 (5)
五、施工方案、施工工艺和方法 (6)
六、质量保证措施 (13)
七、安全保证措施 (16)
八、环境保护、文明施工 (17)