某高速路段隧道建设综合工程施工组织设计
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某高速路段隧道建设综合工程
施工组织设计
第一章编制依据及原则
一、编制依据
1、某高速路段隧道建设综合工程施工《招标文件》。
2.《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)
3.《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)。
4.《隧道施工技术规范》(人民交通出版社)。
5.国家有关高速公路施工环保方面的法律、法规、政策等。
6.**高速公路**至**县段施工图设计。
7.我公司技术、经济人员现场踏勘、走访调查所取得的各种资料。
8.我公司相似工程的施工经验及拟投入该项目的技术力量、设备装备、资金贮量等综合施工能力。
二、编制原则
(一)、根据业主对本工程质量与工期要求,强化质量管理,编制科学的施工方案,合理安排工程进度、作业循环与劳力组织,搞好工序衔接,确保工程质量,尽量缩短工期。
(二)、合理配置生产资源,运用先进的技术装备,做好机具选型配套,提高机械化作业水平,实施标准化作业。
(三)、在施工中积极推广“新设备、新技术、新材料、新工艺”。
第二章工程概况
一、工程简介
刘坪3#隧道位于**市**县大章乡刘坪村,隧道总体走向呈东至西
曲线发展。
采用小净距隧道(测设线间距:进口18.73m、出口18.32米),其中:左线起止桩号LK82+005~LK83+190,长185米;右线起止桩号K81+940~K82+200,长260米。
设计时速80Km/h,采用灯光照明,自然通风,属短隧道。
本隧道采用受力条件好、断面利用率高的三心圆(曲墙半圆拱)断面。
拱顶半径5.44米,曲墙半径9.0米,断面净宽10.88米,净高7.1米,内净空面积64.65m2.仰拱半径16.80m,仰拱和边墙采用R=1m 的圆弧顺接。
施工中遵循“少扰动、快加固、勤量测、早封闭”的原则。
洞口加强段、Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩较差段采用环形开挖留核心土法,Ⅳ级围岩较好段、Ⅲ级围岩主洞较差段采用台阶法开挖,Ⅱ级围岩采用全断面开挖。
二、工程地质
隧道区属秦岭余脉之伏牛山区,隧道区地形起伏大,地面基本标高在420—520米之间,相对高差100米.。
底层属于华北地层区,区内上覆底层为第四系全新的残积和坡积碎石,分布不连续,主要分布在坡脚和隧道进出口处,下伏基岩为元古界(pt)英安岩。
隧道区地址构造上位褶皱为主,地表沟谷发育,隧止区地下水类型属松散岩类空隙水和基岩裂隙水,地下水主要分布在英安岩层裂隙中,受多年大气降水和褶皱地质构造的影响,在褶皱构造核部和节理裂隙不甚发育段汇集,形成地下含水体。
三、地震烈度
该地区地震基本烈度为6度。
第三章工程管理目标
一、安全目标
杜绝因工亡人事故,避免重伤,因工受伤事故率控制在0.5‰以下。
二、质量目标
确保全部工程达到国家、交通部现行的工程质量验收标准。
工程一次验收合格率达到100%,优良率达到90%以上,并满足全线创优规划要求。
三、工期目标
刘坪3#隧道为控制性工程,为了保证刘坪桥的架设,刘坪3#隧道必须在2011年5月贯通。
因此计划在2011年1月15日前完成边仰坡支护、套拱浇筑,2011年1月16日达到暗洞开挖,确保目标工区完成。
第四章施工组织
一、组织机构及管理职责
为了安全、优质、按期完成本标段的施工任务,本着精干、高效的原则,我们计划安排具有素质高及地下工程施工经验丰富的行政、技术、管理人员及施工队伍完成本标段的施工任务,按项目法组建以李军为经理,冯忠荣为总工程师的项目经理部(组织机构见图4-1),全面负责本工程的施工组织指挥工作。
项目部
领导、各部门的职责如下:
(一)、项目经理
项目经理是本项目工程安全保证的第一责任人,负责建立健全安全生产保证体系,建立和实施安全生产责任制,确保各项安全活动的正常开展。
项目经理是本项目工程质量保证的第一责任人,负责组织开展质量体系活动,确立本项目质量目标,组织编制实施性施
工组织设计。
贯彻执行国家方针、政策、法规,坚持全面质量管理,推进各项质量活动正常开展,确保产品质量稳定提高,满足业主要求,争创名牌工程。
组织向业主提供质量依据,处理业主提出的有关质量方面的要求。
负责对工程项目进行资源配置,保证质量体系在工程项目上的有效运行及所需的人、财、物资源的需要。
项目经理负责施工现场全面的文明管理,组建施工现场的文明施工领导小组,并结合本工程的特点,制定文明施工管理细则。
图4-1 组织机构框图
项目经理负责整个工程的组织指挥,传达业主、监理及公司本部的指令并组织实施,对人员任免、聘用、奖罚有批准权。
项目经理负责施工现场全面的文明管理,组建施工现场的文明施工
领导小组,并结合本工程的特点,制定文明施工管理细则。
项目经理负责按批准的施工计划,全面组织实施,并根据工程进展,适时调整资源配置,确保阶段、整体工期目标的实现。
(二)、项目副经理
项目副经理3人,其中一人主管施工生产,一人主管协调、办公室,。
他是安全质量生产的直接责任人,在施工中严把安全质量生产关,抓好施工中安全质量工作,把安全质量生产责任制落实下去;主抓施工生产计划的落实,处理施工出现的具体问题;并负责处理项目部中的一些日常工作。
(三)、项目总工程师
对全项目工程质量、施工技术、计量测试负全面技术责任,指导施工队工程技术人员开展有效的技术管理工作;在公司总工程师和有关业务部门指导下,提出贯彻改进工程质量的技术目标和措施;负责新技术、新工艺、新设备、新材料及先进科技成果的推广和应用;负责组织对工程项目施工方案、施工组织设计及质量计划进行编制及经批准后的实施;对施工中可能存在的质量通病及其纠正、预防措施进行审核;解决工程质量中有关技术难题,并协助项目经理解决工程质量中的关键技术和重大技术难题,督促检查各项质量规划的实施。
负责工程项目的验工计价。
对项目工程的劳动保护和安全生产的技术工作负责任,结合工程特点及施工进度及时下达劳动保护和安全生产技术方案和措施,并认真贯彻落实。
(四)、工程技术部
负责工程项目的施工过程控制;制定施工技术管理办法及工程项目的施工组织设计及调度工作;对测量、试验、量测监控等专项技术工作负领导责任并直接指导;负责技术交底、过程监控,解决施工技术疑难问题;参与编制竣工资料和进行技术总结,组
织实施竣工工程保修和后期服务;组织推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料,努力开发新成果。
(五)、安全部
负责依据局安全目标制定整个工程的安全管理工作规划,负责安全综合管理,编制和呈报安全计划、安全技术方案和具体安全措施,并认真在施工中贯彻落实;组织每周、每月安全检查,发现事故隐患,及时监督整改。
负责安全检查督促,负责对突发事件提出预防措施,定期对施工队进行安全教育,关键工序提出安全施工防范的技术交底。
(五)、质检部
依据局质量方针和目标,制定质量管理工作规划,负责质量综合管理,行使质量监察职能。
确保产品在生产、交付及安装的各个环节以适当的方式加以标识,并保护好检验和试验状态的标识。
负责产品的标识和可追溯性、最终检验和试验、不合格品的控制、质量记录的控制,确定质量检验评定标准,对全部工程质量进行检查指导;负责全面质量管理,组织工程项目的QC小组活动。
负责安全检查督促,负责对突发事件提出预防措施,定期对施工队进行安全教育,关键工序提出安全施工防范的技术交底。
(七)、计划财务部
负责对本标段项目承包合同的管理。
按时向业主报送有关报表和资料。
负责工程项目施工计划制定、实施管理,根据施工进度计划和工期要求,适时提出施工计划修正意见报项目领导批准执行。
负责验工计价工作。
负责工程项目的财务管理、成本核算工作;参与合同评审,组织开展成本预算、计划、核算、分析、控制、考核工作;参加工程项目验工计价,指导各施工单位开展进行责任成本核算工
作。
(八)、物资设备部
负责物资采购和物资管理及制定工程项目的物资管理办法,检查指导和考核施工队的物资采购和管理工作。
负责工程项目全部施工设备的管理工作,制定施工机械、设备管理制度。
在局设备物资处指导下,参与设备的安装、检验、验证、标识及记录。
参加工程项目验工计价,对各施工单位的材料消耗和机械使用费用情况提出计量意见,评价各单位机械设备管理情况。
(八)、工程测试室
负责工程项目检验、试验、交验、及不合格品的检验控制,按检验评定标准对施工过程实施监督并对检验结果负责;负责现场各种原材料试件和砼试件的样品采集和测试、检验及质量记录。
根据现场试验资料,提出各种砼的施工配合比,土方施工最佳含水量等试验数据,并在施工过程中提出修正意见报批准执行;负责工程项目的计量测试工作,并负责工程项目的检验、测量和试验设备的核定、校准及使用管理工作;负责工程项目的控制测量、施工测量和施工放样工作。
在施工技术部指导下,对合格产品进行验工量测计量。
施工过程中的量测监控
(九)、综合办公室
主要处理项目部一切日常工作,负责党政、文秘、接待及对外关系协调等工作。
三、主要机械及检验测量仪器设备
(一)、主要机械设备
主要机械设备根据设备生产能力大于进度指标要求,设备功
能全面满足工程需要的原则,从我局陕西、山西等施工工地调入。
考虑到本工程质量标准高、要求严、工期紧,计划上场一批新型设备,参见主要机械设备表4-3。
(二)、主要试验测量仪器设备
根据全面满足工程检验、检测及测量的需要,提高检验、检测及测量的精度和速度,配备齐全的试验及测量仪器设备,见主要试验测量仪器设备表4-4。
拟投入本标段工程的主要施工机械表表4-3
拟投入本标段工程的主要施工机械表表4-3
拟投入本标段的主要试验测量仪器设备表表4-4
拟投入本标段的主要试验测量仪器设备表表4-4
第五章临时工程
一、施工道路
由洛栾快速通道利用原兰宝选矿厂道路,新建860米道路到刘坪3#隧道口。
二、施工供电
本标段的洞内洞外工程的施工供电,应洞内洞外综合考虑。
在洞外建一所630KV变电站,由变电站统一对洞内隧道、洞外临时工程供电。
三、施工通信
采用移动网络信号。
四、施工供水
洞内工程施工用水和洞外工程施工用水,及生活用水统一由高压水池供水。
取水方式及蓄水池详见隧道施工供水。
同时洞外的拌合站用水、洞外工程以及生活用水等由山顶水池统一铺设管道进入生活区,以及洞外工程的施工用水区。
五、生产生活房屋
在隧道洞口建立刘坪隧道施工队临时住房。
六、拌和站
为了保证混凝土质量,本隧道的二衬混凝土统一由搅拌站集中拌合,集中供应。
喷射混凝土在洞口建立搅拌站一座。
七、施工场地布置
施工场地布置具体见图5-1,本标段临时工程数量见表5-1。
临时工程数量表5-1
第六章施工方案与方法
刘坪3#隧道采用人工手持风枪打眼,自卸车辆出渣,9米长衬砌台车衬砌。
施工中坚持按新奥法原则组织施工,实施光面爆破,围岩量测,复合衬砌。
软弱围岩富水地段施工采用钻进式锚杆或管棚双液预注浆加固地层、堵水措施。
采用微台阶分部开挖法,开挖后立即架设钢架,并施作锚网喷初期支护,防止围岩坍塌和涌水,特殊地段模筑砼紧跟,确保施工安全。
本标段施工形象进度图、工程进度计划横道图、网络图分别见图6-1、图6-2、图6-3。
一、隧道施工
(一)、施工准备
刘坪3#隧道属本标段的控制工程,施工准备应本着“高速、高效、充分”的原则进行。
主要做好以下工作:
1、工地临时设施。
上场后立即着手进行征地拆迁工作,拆除隧道口处的民房及建筑物,以减少地方干扰,修建临时便道、便桥,平整场地,建设临时生活、生产性房屋。
2、解决施工通信,生活及施工用电、用水。
3、抓紧组织施工人员进驻,机械设备进场,对设备进行安装调试。
4、完成施工图审查复核,编制实施性施工组织设计,进行技术交底。
完成线路控制桩交接及复测。
5、对施工人员进行教育和培训。
主要进行风土民情教育,遵纪守法教育,尊重业主和监理工程师。
对施工图、施组和《规范》、《验标》进行学习考核,对专业人员进行岗前业务培训,坚
持持证上岗。
(二)、施工工期阶段安排
刘坪隧道主体施工安排6个月。
从2010年12月1日至2011年5月5日。
具体安排如下:
施工准备:10天
边仰坡支护及套拱:20天
洞身开挖:3个月
二衬:3个月
电缆沟及水沟:20天
路面工程:7天
(三)、施工方法概述
刘坪3#隧道地质复杂,工期紧、施工难度大,我们本着“高起点、高标准、高速度、高质量”的原则,合理配置机械设备及劳力,圆满完成业主交给的施工任务。
按“新奥法”组织施工,采用无轨运输,实施掘进(钻眼、装运),支护(拌、运、锚、网喷)、衬砌(拌、运、灌、捣)等三条流水作业。
重点搞好光面爆破,初期支护,及时施做仰拱及铺底,二次灌筑砼采用9米全液压整体衬砌台车,先墙后拱全断面衬砌,防范渗漏水,搞好文明施工。
加强循环控制,提高工效。
坚持“开挖是重点,支护保安全,光爆垫基础,量测做预报,铺底造环境,衬砌树形象”的施工原则。
Ⅴ级围岩地段采用全断面钻进式注浆锚杆或管棚预注浆加固围岩并堵水,短进尺、微台阶开挖,全断面设钢架结合挂网、锚喷混凝土初期支护。
及时做仰拱形成闭合环,钢筋混凝土模筑衬砌。
Ⅳ级类围岩地段采用小导管预注浆或钻进式注浆锚杆,短进
尺,微台阶开挖,全断面设钢架结合挂网,锚喷混凝土初期支护,及时施做仰拱形成闭合环,二次模筑砼衬砌。
Ⅲ级围岩地段采用短进尺,弱爆破,台阶开挖,必要时设钢架,挂网、锚喷混凝土初期支护,二次模筑砼衬砌。
遇富水地段施工方法同Ⅴ、Ⅳ类围岩,开挖前采用预注浆加固地层并堵水。
Ⅲ级、Ⅱ级围岩地段采用光面爆破,台车打眼,全断面一次开挖。
Ⅲ级围岩设系统锚杆,一般地段局部挂网,富水地段拱部挂网,喷混凝土初期支护,二次模筑混凝土衬砌。
Ⅱ级围岩设局部锚杆,局部或拱部挂网,喷砼初期支护,二次模筑砼衬砌。
各类围岩地段在实施初期支护后及时进行围岩量测,并根据量测反馈的围岩变形信息,调整支护参数,确定二次混凝土时间。
(四)、具体施工辅助系统
1、供水系统
根据现场调查所知:刘坪3#隧道打井比较困难,采取从河里抽水,在刘坪隧道上方建高压水池,供应生产生活用水。
(1)、取水方式:在伊河河床部位开挖集水井。
河中水量较大时,抽取河水;河中水量较小时,利用地下渗流,在集水井中抽水。
(2)、蓄水:刘坪隧道出口上山上高位水池一处,离隧道洞口高差100米,其容量为100m3。
(3)、输水:在伊河河岸处设立泵站输水,选用φ120-30×50多级水泵。
泵站设水泵二台,其中一台使用,一台备用。
出口铺设两道φ150输水管。
(4)、水管、水池一律设防冻保护。
(5)、由高压水池向隧道内供水,在水压不足时,在供水管之间连接增压泵。
隧道洞内供水管选用φ80输水管。
2、供电系统
刘坪3#隧道施工用电,从洞外中心高压配电站配送四路高压电源分别进入正洞,当正常电源因事故停电时,另一路备用电源自动投入,中间设一处联络开关,也可实现分段运行、分段计量的运行方式。
(1)、洞外设置10KV的高压开闭所,并配备一台630KVA 变压器及配套低压配电屏。
(2)、配备250KW的柴油发电机作为备用电源供应急使用。
3、施工排水系统
洞内排水采用东内边沟排水。
5、施工通讯系统
采用移动信号和对讲机
(五)、施工方法及施工工艺
东秦岭隧道在本标段的施工长度为6134m,其中Ⅰ类围岩段长65m、Ⅱ类围岩段长430m、Ⅲ类围岩段长2731m、Ⅳ类围岩段长2173m、Ⅴ类围岩段长735m。
主要岩性以云母片岩,厚层-巨厚层白云岩、板岩、砾岩、灰岩及片状大理岩和千枚岩为主,隧道通过区段断裂构造较为发育,受断裂构造作用的影响,隧道穿越的硬质岩地层中节理裂隙也较为发育。
施工中坚持平导先行的原则。
根据平导的地质情况,就近从横通道进入正洞,处理弱软围岩地段,为正洞施工扫清障碍,加快施工进度。
隧道施工出碴,正洞第一阶段施工(开始阶段在1000m范围内)采用无轨运输方式出碴,平导及正洞的第二阶段施工采用有
轨运输方式出碴。
隧道施工通风,正洞平导第一阶段施工采用压入式通风,平导进入正洞施工,即正洞的第二阶段施工采用串联压入式通风为主,局部以抽出式通风配合,完成正洞的第二阶段的施工通风。
正洞衬砌采用两台12米穿行式整体钢模台车进行衬砌施工,第一台模板台车由洞口向里衬砌;第二台模板台车待正洞开挖到分界点(DK101+412)时,由分界点向洞口方向衬砌,整体道床在分界模板台车衬砌滞后15天跟随衬砌施作。
洞口向分界点方向的整体道床待正洞(DK107+546~DK104+360段)衬砌完后由DK104+360向洞口方向施作。
1、洞内施工布置
(1)、平导施工
①、平导施工辅助洞室的布设
平导施工在平导线路左侧横通道位置每420m作为避车洞,在线路方向的右侧每420m设置,长×宽×高(3×2.5×2m)变压器洞室。
②、平导施工各种管线的布设见平导施工横断面示意图6-9。
(2)、正洞施工
①、正洞施工由于为双线洞断面宽度较大,除设计的大小避车洞外,不考虑设辅助施工洞室。
②、正洞施工各种管线的布设见正洞施工横断面示意图6-10。
2、各类围岩的开挖方法
(1)、Ⅰ、Ⅱ类围岩地段开挖方法
东秦岭隧道出口段穿越的Ⅰ、Ⅱ类围岩地段,岩石多为云岗片岩、构造片岩、断层角砾岩为主,岩体破碎,围岩稳定性差。
Ⅰ类围岩地段,采用全断面钻进式注浆锚杆或管棚预注浆加固围
岩并堵水;Ⅱ类围岩地段,采用小导管预注浆或钻进式注浆锚杆加固。
采用短进尺,微台阶法施工,上弧导先行超前3-5m。
开挖后,加设型钢钢架,网喷混凝土支护。
下导坑开挖先拉中槽,然后跳边墙挖马口,对应上弧导,架设型钢钢架,网喷混凝土支护。
Ⅰ、Ⅱ类围岩施工开挖程序见表6-3。
平导断面较小,采用上下半断面开挖。
1)、R32N钻进式注浆锚杆施工工艺
①、施工程序见图6-11。
②、双液预注浆的参数设计
A、注浆压力
一般为地下水静水压的2-3倍,同时应考虑岩层的裂隙阻力,根据现场情况试验后确定。
但瞬间最高压力值不应超过50kg/cm3
B、浆液的扩散半径r的确定
根据已有资料进行工程类比及现场碴体注浆试验情况选定注浆压力范围,确定浆液扩散半径r的大小。
C、注浆孔距D与排距L的计算
L=Dsin60°=0.87D
D=2rcos30°=1.73r
D、单孔注浆量Q注=πr2hηβ
式中:r----浆注扩散半径
h----压浆段有效长度
η----岩石裂隙率
β----浆液在裂隙内的有效充填系数
E、洞内注浆结束的半径
达到下述两种情况之一者即可停止单孔注浆施工。
——注浆压力达到35kg/cm3
——单孔灌注量达1000kg
③、主要的注浆机械设备配备见表6-4。
主要的注浆机械设备配备表表6-4
2)、小导管超前注浆
①、施工方法
采用现场加工小钢管,喷射砼封闭岩面,用凿岩机钻孔将小钢管打入岩层,压注水泥浆或水泥-水玻璃双液浆的施工方法。
②、工艺流程
施工工艺流程见图6-12。
图6-12
小导管注浆工艺流程图
③、施工参数
选Φ42的无缝钢管,管长4m。
在管段中间部分(头部0.2m,尾部1.5m范围除外),梅花型钻Φ8的出浆孔,孔距0.2m。
钢管沿隧道开挖轮廓线布置,外倾角5°-10°,间距0.3m,纵向前后两小钢管水平搭接长度不小于1.0m。
A、单液注浆:水泥浆水灰比为1.5:1、1:1、0.8:1三个等级,水泥浆由稀到浓逐级变换,即先注稀浆,然后逐级变浓至0.8:1为止。
为注浆后尽快开挖,选用普通水泥或早强水泥,并掺加减水剂。
B、双液注浆:水泥浆水灰比为 1.25:1—0.5:1;水玻璃模数
2.4--2.8,浓度30—45波美度;水泥浆、水玻璃体积比1:1—1:0.3,通过调整浆液配合比或加入少量磷酸氢二钠的方法调节浆液初凝时间。
注浆压力0.5—1.0Mpa;
注浆量计算:Q=πR2Lη
式中:R—浆液扩散半径,0.2m
L—小导管长度,取4m
η—岩体孔隙率
喷砼厚度5—10cm,封闭掌子面。
④、注浆异常现象处理
A、发生串浆现象,即液浆从其他孔中流出时,采用多台泵同时注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。
B、单液注水泥浆压力突然升高,可能发生了堵管,停机检查。
C、水泥与水玻璃双液注浆压力突然升高,则关停水玻璃泵,进行单液注浆或注清水,待泵压正常时,再进行双液注浆。
D、水泥浆单液或水泥与水玻璃双液注浆进浆量很大,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,进行小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,但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。
3)、大管棚施工
大管棚施工采用Φ108×6的无缝钢管,每节长度为6m,以长15cm的丝扣连接,长度在12m左右,其打设仰角为1-2度,钢管上间隔25cm按梅花形钻8mm的小孔,并在钢管中注水泥浆液,其水泥浆水灰比控制在0.5:1.5-1:1.5之间,注浆初压力0.5-1Mpa,终压力为2-2.5 Mpa,注浆结束后用M10水泥砂浆填充,达到先支后挖的超前支护目的。
利用钻孔台车施作长大管棚可以做到一机多用,不仅速度快,而且作业安全,技术可靠。
该技术获得1991年铁道建筑总公司科技进步一等奖,经过多条隧道的施工应用,于1992年形成《液压凿岩台车施做大管棚工法》。
针对本工程的具体情况,拟采用三臂液压钻孔台车钻深孔、顶进钢管施作管棚,有关注浆部分参照小导管注浆工艺实施。
①、钻深孔的工艺流程及操作要点
A、钻深孔工艺流程见图6-13。
图6-13 钻深孔工艺流程图
B、操作要点
使用液压钻孔台车施钻深孔,必须使用钻杆长度为 4.3m、5.525m,几次接杆。
钻孔时随着孔深的增长,需要对回转扭矩、冲击力及推力进行控制和协调,尤其是推力要严格控制,不能过大。
为了确保钻杆接头有足够的强度、刚度和韧性,钻杆联接套应与钻杆同材质,两端加工成内螺扣(钻杆首尾端外螺扣),联接套的最小壁厚≥10mm。
连接套及连接方式见图6-14。
图6-14 钻杆联接套
为防止钻杆在推力和振动力的双重作用下,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。
台车就位固定后,由测量工站在台车臂托篮上准确画出钻孔位置。
施钻时,台车大臂必须顶紧在掌子面上,以防止过大颤动,提高施钻精度。
钻机开孔时钻速宜低,钻深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,用两把管钳人工卡紧钻杆(注意不得卡丝扣),钻机低速反转,脱开钻。