广东大公路工程有限公司潮惠高速TJ2标 虎头山隧道超前管棚施工首件工程总结
广东省潮州至惠州高速公路工程
第TJ2标段（K25+321～K39+800）
虎头山隧道超前管棚施工
首件工程总结
施工单位：广东大公路工程有限公司 编制时间：二零一四年二月
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第TJ2标段（K25+321～K39+800）
虎头山隧道超前管棚施工
首件工程总结
编 制： 复 核： 审 核： 项目经理：
施工单位：广东大公路工程有限公司 编制时间：二零一四年二月
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编制依据
本施工组织设计为TJ2合同段潮惠高速虎头山隧道而编制，编制依据如下： 1、潮惠高速公路施工招、投标文件；
2、潮惠高速公路虎头山隧道工程两阶段施工图设计文件；
3、部颁设计、施工技术规范、规程、标准以及质量验收和评定标准等； 工作中应执行的主要法令、法规、标准和规范包括但不限于以下内容： ⑴、国家法令及国家标准 《中华人民共和国建筑法》 《中华人民共和全生产法》
《中华人民共和国环境保》（19.12） 《爆破安全规程》（GB 6722-2003） 《工程测量规范》（GB 50026-93）
《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002） 《岩土工程勘察规范》（GB 50007-2002） 《砌体结构设计规范》（GB-50003-2001）
《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB 50194-93） 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB 50086–2001） ⑵、部颁规范、规程
《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004） 《公路隧道施工技术规范》（JTJ 042-94） 《钢筋焊接及验收规范》（JGJ 18-2003） 《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55-2000） 《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）
《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ 46-2005） 《建筑施工安全检查标准》（JGJ 59-99）
《建筑施工钢管脚手架安全技术规程》（JGJ 130-2001） 《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ 33-2001）
4、我公司现有技术水平、机械装备能力和ISO2000质量管理体系以及OSH职业健康安全管理体系；
5、现场工程测量地质、地形、地貌、交通、水文、气象资料等施工条件。
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6、我公期从事隧道工程所积累的施工经验。
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虎头山隧道超前大管棚施工技术总结 一、工程概况
潮惠高速公路TJ2合同段的虎头山隧道为双向六车道高速公路连拱隧道，隧道净宽14.75m（单洞），内轮廓采用三心圆，半径R1=8.4m、R2=5.05m，建筑限界高度5.0m。虎头山隧道起讫桩号为K35+140～K35+448，全长308m，其中洞身Ⅴ级围岩263m。虎头山隧道进口端采用削竹式洞门，明洞长20米，隧道出口端采用削竹式洞门，明洞长25米。
采用灯光照明，机械通风。衬砌结构设计为：洞身段衬砌均按新奥法原理设计，初期支护采用喷、锚、网、钢拱架支护，二次衬砌采用钢筋砼砼衬砌，连拱隧道中隔墙采用钢筋砼，洞口段采用大管棚预支护，洞内采用超前小导管进行预加固措施。
为保证安全进洞，隧道左右线进出口均设计有φ108×6mm超前大管棚，管棚长24米，共94根。每根管棚通过预埋在导向墙内的φ133×4mm钢管进行导向，导向墙厚70cm，纵向长200cm，内置4榀I20b钢架，采用C30砼现浇。大管棚、导向墙示意图如下：
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导向墙、管棚立面图 二、施工方法 要进行超前大管棚施工，首先要做好洞顶截水沟施工，做好洞口的各种临时排水设施。然后逐级开挖洞口边仰坡土石方，并即时支护边仰坡直至导向墙拱腰位置。接着施工导向墙拱腰基础，搭设临时钢管支架，安装I20b工字钢钢架、导向钢管，继续安装导向墙底模、侧模、顶模并浇筑砼。最后安装钻孔设备，进行大管棚钻孔、送管及注浆施工。 三、洞顶截水沟施工
洞顶截水沟的施做质量直接关系到洞口边仰坡开挖的安全，因此开挖边仰坡之前，截水沟必须严格按照施工图设计的尺寸和相关要求进行施工。截水沟设计
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为内净空尺寸60×60cm的C20砼，沟底和沟壁厚度均为40cm。由于边仰坡开挖时，洞顶可能会发生沉降而引起水沟开裂，因此在开挖边仰坡过程中，要派专人定期观察水沟底部是否有裂纹。一旦发现裂纹，应立即用水泥砂浆填满，保证水沟流水畅通，防止雨水大量侵入边坡岩体内。截水沟截面示意如下：
截水沟截面图
由于进场时无施工便道，只能用人工开挖原地面土方后进行浇筑施工。截水沟距离开挖边坡不小于5米，施工时应沿边沟侧回填土夯实，并高于沟顶，以免雨水渗入截水沟基础内。
四、边仰坡施工
首先放样出边仰坡的开挖线，然后采用用挖掘机自上而下开挖，及时按设计对边仰坡进行锚网喷砼防护。进出口边仰坡的支护参数如下：
1.虎头山隧道潮州端左线洞口外侧设计边坡坡率为1:0.75,仰坡坡率设计为1:1.25。右线洞口外侧边坡设计坡率为1:0.75，仰坡坡率为1:1.25。
经现场实地考察，此端左、右洞口边仰坡处原地表土为高饱水性粉质黏土，偶夹碎石土层及孤石，且较松散，且山坡坡度较陡，为45°左右，防护不当易发生坍塌及滑坡，边坡设计防护形式为φ22砂浆锚杆，L=3m，间距150cm×150cm，梅花形布置，10cm厚C25喷射混凝土，φ8钢筋网（25×25cm）。明暗洞开挖面防护形式为φ22砂浆锚杆，L=3m，间距150cm×150cm，梅花形布置，10cm厚C25喷射混凝土，φ8钢筋网（25×25cm）。
2.虎头山隧道惠州端左线洞口外侧设计边坡坡率为1:0.5, 仰坡坡率设计为1:1.25。右线洞口外侧边坡设计坡率为1:0.5，仰坡坡率为1:1.25。
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经现场实地考察，此端左、右洞口边仰坡处原地表土为砂质粉质黏土，地表面有大小不一的孤石，且山坡坡度较陡，为45°左右，防护不当易发生坍塌及滑坡，边坡设计防护形式为φ22砂浆锚杆，L=3m，间距150cm×150cm，梅花形布置，10cm厚C20喷射混凝土，φ8钢筋网（25×25cm）。明暗洞开挖面防护形式为φ22砂浆锚杆，L=3.5m，间距120cm×120cm，梅花形布置，10cm厚C25喷射混凝土，φ8钢筋网（25×25cm）。
值得注意的是，由于洞口岩体较为破碎，开挖施工时，必须控制好开挖的高度，一般不超过3米为宜。每开挖一级应立即进行锚网喷支护，且锚杆压浆必须饱满。下面就φ22砂浆锚杆、钢筋网和喷射混凝土的施工注意事项做如下阐述。
（1）、砂浆锚杆：锚杆预先在钢筋加工厂按设计要求加工制作，施工采用风动凿岩机按设计要求钻孔，达到标准后，用高压风清除孔内岩屑；用注浆泵将水泥砂浆注入孔内，砂浆填充锚杆孔体积的2/3后停止注浆；及时将加工好的杆体插入孔内。砂浆锚杆施工注意事项：
①锚杆钻孔位置及孔深必须准确；锚杆要除去油污、铁锈和杂质；锚杆体插入孔内不小于设计长度的95%，施工时预留锚杆端头施做锚杆拉拔试验。
②锚杆施工应在初喷砼后进行，锚杆用的水泥砂浆，其强度不应低于设计标准，锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。
③当钻孔深度达到设计深度时，要检查孔内的渣样，若发现岩体仍较为破碎时，要加长锚杆的长度继续钻孔，保证锚杆锚入硬质岩体不少于2米。
通过对进口左右洞边仰坡砂浆锚杆的施工，总结经验如下：
①．在施工中，每台钻机必须间隔一定的距离，否则向岩体内大量注水，极易引起掌子面的坍滑。
②．钻进中最重要的是保证锚杆及钻头水孔的通畅。注意水从钻孔中流出的状况，若有水孔堵塞的迹象，应后撤锚杆50 cm左右，并反复扫孔，使水畅通，然后慢慢进尺，直至设计深度。
③．水泥砂浆应严格按配合比配制，并随配随用，以免时间太长，使浆液在泵、管中凝结。
④．注浆过程中若出现堵管现象，应及时清理锚杆、注浆软管及泵，此时若泵的压力表显示有压，应先卸压后拆下各接头进行处理。
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（3）、喷射混凝土
喷射砼支护前撬去表面松土和欠挖部分，用高压风清除杂物，岩石地段喷水湿润后再行喷射砼；遇开挖面水量大时，采取措施将水集中引排。
喷射时，送风之前先打开计量泵，送风后调整风压，使之控制在0.1～0.15MPa之间，若风压过大，粗骨料碰围岩后会回弹；风压小，喷射动能小，粗骨料冲不进砂浆层而脱落，都将导致回弹量增大。以砼回弹量小、表面湿润有光泽、易粘着为度来控制喷射压力。
为提高工效和保证质量，喷射作业应分片进行。为防止回弹物附着在未喷岩面上影响喷层与岩面间的粘结力，按照从下往上施喷，呈“S”形运动；喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形缓慢均匀移动，保证砼层面平顺光滑。
（4）、钢筋网：钢筋网采用φ8钢筋加工成方格网片，网格尺寸25×25cm，隧道钢筋网预先在钢筋加工厂加工成型。钢筋类型及网格间距按设计要求施作。钢筋冷拉调直后使用，钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状锈蚀。安装搭接长度为1～2个网格，采用焊接。砂层地段先铺挂钢筋网，再喷砼。钢筋网随受喷面起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于3cm。与锚杆或其它固定装置焊接牢固。开始喷射时，缩短喷头至受喷面的距离，并调整喷射角度，钢筋保护层厚度不得小于4cm。喷射中如有脱落的石块或砼块被钢筋网卡住时，应及时清除。
五、超前长管棚施工
我部施工的虎头山隧道进口段，长管棚24m，根据现场实际情况具体施作里程为K35+160～K35+182、K35+401～K35+423段施作套拱；套拱布置见下图。
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管棚施工参数要求 1.原材料：
.导向管：φ140×4mm 热轧无缝钢管，长度2m。
.管棚钢管：Φ108×6mm热轧无缝钢管，分为有孔钢管和无孔钢管，节长6m，4m。
.丝扣钢管：Φ108×6mm热轧无缝钢管，长15cm。
④.工字钢：I20b工字钢，间距50cm，4榀。工字钢一端安装在牢固的基岩上，另一端安装在中导洞I20b工字钢上。
⑤.套拱混凝土：C30混凝土，厚度70cm，宽度2m。
2.技术参数：
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.管距：环向中对中@=40cm。
.倾角：仰角1～3°（不包括路线纵坡），方向：与路线中线平行。 .钢管施工误差：定位不大于4cm，端头不大于20cm。
④.隧道同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少错开1m。 导向墙基础基础为扩大基础，宽120cm，厚50cm，采用C30素混凝土。浇筑基础砼前，需清除基底浮渣，并做承载力试验，基底的承载力不得小于300KPa。
浇筑导向墙之前，注意预埋内径φ140×4mm钢管（设计为φ133×4钢管，但由于管棚钻机钻头的直径为125mm，外径133mm的钢管无法满足钻头送进），
并利用水平管控制导向钢管的插角，插角在线路设计纵坡的基础上再增加1°的仰角，防止大管棚侵入洞身拱墙衬砌的范围之内。导向管外采用Φ14钢筋固定，导向管安装完成后，安设模型，挖掘机配合浇筑C30导向墙混凝土。
大管棚施工 （1）、大管棚加工
大管棚采用热扎无缝钢花管，外径108mm，壁厚6mm，节长4米、6米。钢花管上钻注浆孔，孔径φ10mm,孔间距15cm，呈梅花型布置，靠洞口端2.5米不钻孔，底部10cm做成锥形。详见下图：
Φ108*6直径1注浆孔钢管注浆孔围绕管壁呈梅花型布置200不钻孔 预留止浆段10锥头长管棚加工大样图（附图5）
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φ108管 φ20钢筋笼
钢花管接头采用丝扣连接，丝扣螺纹段长度大于15cm，相邻两根钢花管的接头要错开，其错接长度不小于1.0m，隧道纵向同一截面内接头数不大于50%。
丝扣 （2）、钻孔
钻孔前先在核心土施作管棚机平台，平台要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。
钻机定位：钻机要求与已设定好的导向钢管方向平行，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导向钢管轴线相吻合。
开孔：钻机开孔时要低速低压，待成孔1.0m后，压力可升至1.0MPa，遇软质围岩或流塑性粘土改为低压钻进。
钻进过程中经常用经伟仪检测孔深和外插角，根据钻机钻进的现象判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。钻进过程中确保潜孔冲击器，扶正器、扩孔钻头按同心圆钻进。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。作为开挖洞身的地质预探预报，作为指导洞身开挖的依据。 检孔：测定时拔出钻杆、钻头，将光源装置和“十”字小孔透光板沿套管送入孔底，然后用洞外的经纬仪测定其偏移量，计算校核其质量是否符合要求，如下图。
十字小孔透光板钢管保护罩信号源
检测装置图广东大公路工程有限公司潮惠高速TJ2标 虎头山隧道超前管棚施工首件工程总结 弯孔的修正：在弯曲部分填充比周围地层强度大的砂浆，待其凝固后，从开始弯曲的地点重新钻进，如下图。 （3）、安管 每完成一个钻孔，立即进行安管，安管采用挖掘机或管棚钻机将钢花管直接顶入钻孔。 (4)、安装钢筋笼
安装好φ108管 后，采用挖掘机将钢筋笼装入φ108管内。 （5）、注浆
管棚安装完成后，即进行注浆，注浆采用φ25镀锌管作为注浆管，插入至φ108管内，开始注浆，确保导管四周充满浆液。浆液采用纯水泥浆（添加水泥重量5%的水玻璃），水灰比1∶1，水玻璃浓度为35玻美度，水玻璃模数为2.4。
液压注浆机将水泥浆液注入管棚钢管内，初压0.5～1.0MPa，终压2MPa，持压5min后停止注浆。注浆量为钻孔圆柱体的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，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方终止注浆。注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需采取补注或重注，如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管。注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧充填，增强管棚的刚度和强度。
（5）、大管棚施工技术总结
①刚开孔时，要低压、慢转，以便于控制方向，然后逐渐地提高钻速，保持正常压力。如遇到大孤石时，则需高压、低速进行。总之，要随着地质的不断变化，相应地调整钻进参数。
②钻进时，用清水护壁，中间定期将取芯管取出，取出岩芯。当快成孔时，用水将孔内的悬浮物或泥浆、石碴等清洗出来，做到孔壁圆、角度准、孔身直、
水泥砂浆钢管再次钻进弯曲修正图广东大公路工程有限公司潮惠高速TJ2标 虎头山隧道超前管棚施工首件工程总结
深度够、岩粉清洗干净。
③当出现严重卡钻、孔口不出水时停止钻孔,抽出钻头和钻杆并立即注浆。在遇到松散的堆积层和破碎地质时，在钻进中也可以考虑跟管钻进，确保钻机顺利钻进和钢管顺利顶进。
例如，隧道右线进口管棚12～23#孔在钻入约8.4米位置时，都出现了不同程度的卡钻，究其原因为该位置岩层过于破碎及有孤石，钻头处的风压力大部分露入缝隙，造成孔内的岩渣无法吹出。通过在该位置进行压浆，使12～23#孔附近的破碎岩体固结，重新钻孔至该位置时，钻进效果明显改善。
④钻孔结束后，掏孔检查，在确认无塌孔和探头石时，才可安设钢管。大管棚施工完成后，成伞形辐射状。详见下图：
⑤管棚注浆效果检查方法：
分析法：分析注浆记录，查看每个注浆压力、注浆量是否达到设计要求；注浆过程中漏浆跑浆是否严重，从而浆液注入量估算浆液扩散半径，分析是否与设计相符。
检查孔法：用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔，提取岩芯进行鉴定，同时测定检查孔的吸水量（漏水量）单孔时应小于1L/min.m
声波监测法：用声波探测仪器测量注浆前后岩体声速、振幅及衰减系数等来判断注浆效果。
根据分析得出注浆效果，以指导后续施工。
⑤根据多次送管总结出的经验，每孔第一节管头应制作成锯齿状；因孔内残留物很难清理干净，管头制作成尖锥状，送入孔内越深，管头残留物堵塞的越多，送管难度越大。
⑥注浆使用的水泥通常是普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。水泥中硅酸三
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钙、硅酸二钙含量多，早期强度就高，为保证注浆质量，应选用新鲜水泥。
六、结束语
虎头山隧道进洞前，技术人员通过对洞口现场地质的详细勘察，严格按照设计进行边仰坡施工，并经长时间的监测，边仰坡处于安全可靠状态。施工管棚时，严格控制好管棚的插打角度，施工中未出现窜孔现象。虽偶有卡钻现象，但通过对山体破碎带局部注浆或跟管钻进，这一问题得到了较好的解决。
