隧洞洞管棚施工方案

青海东部黄河谷地百万亩土地开发整理重大项目

第十五标段

超前管棚施工方案

批准：

审查：

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编制：

甘肃省水利水电工程局有限责任公司

民和县土地整理重大项目15标项目部

二○一六年四月六日

隧洞管棚施工方案

一、工程概况

本标段为青海东部黄河谷地百万亩土地开发整理重大项目（积石峡片）2015年工程十五标段，主要工程包括8#提灌站泵房、进出水池及压力钢管、等土建及设备安装以及隧洞掘进、支护、衬砌等工程。8#提灌站位于民和县中川乡草滩村，建筑面积549平米，单层框架结构，工程等级为丙级，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，耐火等级为二级，本工程最大高度为8.5m，泵房尺寸为42.12×13.42m（长×宽）。

本标段为青海东部黄河谷地百万亩土地开发整理重大项目（积石峡）2015年工程十五标段，主要工程包括8#提灌站泵房、进出水池及压力钢管、隧洞等土建及设备安装工程。

二、管棚工艺原理

管棚预加固围岩就是对表土下风化破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面，预先向其裂隙通道内注入固化材料（通常是水泥浆、水玻璃或聚氨酯等）充填裂隙，封堵涌水，胶结岩石，改善围岩力学性能，提高岩体自身整体强度，改变围岩支护状态。主要作用是提高管体周围岩体的抗剪强度，达到加固围岩并扩散围岩压力的作用。

三、管棚工艺特点

（1）施工机具设备简单，施工简便。

（2）用于特殊及不良地质隧洞的支护。

3.1设计原则及适用范围

3.1.1设计原则

为防止隧洞开挖时掌子面前方围岩不能自稳而出现坍塌是采用管棚支护的根本目的。就是为了保证隧洞开挖的安全，利用隧洞风钻机在隧洞开挖工作面的拱部外180°范围钻孔，外插角控制在7°～10°，插入直径为φ42mm×3.5mm的无缝钢管，并进行注浆固结地层，使隧洞拱顶形成一伞状保护环。

3.1.2适用范围

（1）隧洞洞口浅埋地段或软弱破碎围岩地段进洞施工。

（2）富水软弱破碎地质、砂砾地层、岩溶地质等不良地质地段的隧洞开挖辅助措施。

（3）隧洞坍方的处理。

四、管棚施工工艺

4.1施工准备

管棚常采用直径为φ42mm钢管，壁厚为3.5mm。长度有4m，每2m或2.4m一环，搭接长度不小于1m，环向间距40cm。注浆孔径为6~8mm（用台钻钻孔），孔距20mm，梅花形布置。前端20cm 制作成蒜瓣状锥形，尾端30cm范围内不钻孔作为止浆段，并设置Φ8加劲箍。

4.2测量定位

根据设计的管棚位置，用全站仪进行小导管位置的测量放样工

作，并用红油漆在作业掌子面上作好小导管位置的标记。钻孔直径应大于设计导管直径3~5mm，一般钻孔φ50mm，孔深大于设计长度10cm。

开挖长度应小于管棚的支护长度，注浆采用止浆塞，并设置注浆管及排气管，排气管插入孔底5~10cm，排气管采用φ20塑料管。注浆结束标准为达到设计注浆量或设计终压。

4.3钻孔

钻孔时一般采用风钻开孔，以设计的外插角向外钻孔，一般为7°～10°。锁脚锚管为俯角30°，为保证管棚的有效搭接长度，施工过程中严格控制隧洞开挖的进尺，以使下一循环的施工顺利进行。

4.4清孔验孔

（1）通常用地质岩芯钻配合钻头进行来回扫孔，清除浮渣至孔底，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。

4.5安装管棚

（1）钻孔完成后及时安设小导管，避免出现塌孔。

（2）小导管顶进采用大孔引导和风钻相结合的工艺，即先钻大于小导管直径的引导孔，利用钻机的冲压力和推力低速顶进钢管。

4.6导管注浆

4.6.1浆液配置

注浆采用水泥单浆液，水灰比1：1或根据现场确定，掺入速凝

剂,出浆口与小导管间需连接牢固，采用楔形钢管包布打入或丝扣连接，保证高压状态下不崩管。注入纯水泥浆时，水泥浆水灰比为1：1.5、1：1、0.8：1三个等级，水泥浆由稀到浓逐渐变换，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入一定量的速凝剂，以缩短初凝、终凝时间，提高强度，提高水泥浆的可压注性；注入水泥砂浆时，其配比为水灰比1：1、砂灰比2：1，并且砂子要过孔径小于2.5mm的细筛筛选。注浆压力0.5~1MPa，水泥标号为PO32.5水泥。

单根小导管理论注浆量：

Q=πR2Lηαβ

式中L——注浆段长度；

R——浆液扩散半径，取0.6L0, L0为管体间距40cm；

η——地层孔隙率，风化岩层2~3%，岩石破碎带取5～8％、砂土取40～60%，粘土取20～40%计算；

α——浆液有效充填率，取85%；

β——浆液损耗系数1.05。

Q=3.14×0.32×3×0.5×0.85×1.05=0.38

4.6.2注浆管的设置

注浆采用孔口注浆管注浆，孔口排气管与注浆管，由阀门来控制开关，排气管采用Φ20塑料管，插入孔底5~10cm处，然后连接注浆管等各种管路，利用锚固剂封闭掌子面与导管间的孔隙，防止漏浆。关闭孔口阀门，开启注浆泵进行管路压水试验，如有泄漏及时检修，

试验压力等于注浆终压。

4.6.3注浆操作

（1）注浆应尽快达到设计压力。但在注浆过程中必须注意控制压力，灌浆压力或注入率突然改变较大时，应立即查明原因，采取相应的处理措施。

（2）在规定的压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注30min后，灌浆可以结束。同时应满足：在设计压力下，注入率不大于1L/min。

（3）灌浆工作必须连续进行，不得中断。

（4）灌浆段注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理。

A、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；

B、浆液中掺加速凝剂；

C、灌注稳定浆液或混合浆液。

（5）灌浆过程中如回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注。

（6）其它注意事项

①、严格按配合比调配水泥浆。根据施工需要进行不同配合比的调配，达到最佳效果。

②、正常情况下，注浆按照间隔加密的原则进行，即孔间间隔注浆，保证注浆质量。

③、施工中发现管道堵塞或其他故障应及时关闭控制开关和注浆机，将管道清洗干净，防止凝结，影响下次灌注。

④、灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、

孔口封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。

五、设备人员配备

各工作面主要机械设备配备见下表。

各工作面主要机械设配备表

各工作面主要劳动力安排见下表。

各工作面主要劳动力安排

六、安全控制要点

6.1作业人员的劳动保护

（1）钻机作业人员要戴防尘口罩。

（2）作业人员按规定配备安全帽、手套。

6.2钻孔作业施工安全

（1）掌握好开孔与正常钻研的压力和速度，防止断杆事故。

（2）钻孔中如发生卡钻、斜孔、坍孔等故障，应及时采取处理措施。

（3）进行钻杆装卸时注意与钻机操作手的配合，避免钻杆未装好前启动导致人员受伤。

6.3导管注浆施工安全

（1）泥浆排渣钻机，要作好排水和泥浆池，避免污染环境。

（2）导管注浆时，施工人员要避免正对注浆管。

（3）经常检查并及时更换损坏的注浆管接头。

七、质量控制措施

7．1 钻孔质量

（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）严格控制钻孔平面位置，管棚和超前锚杆不得侵入隧洞开挖线内相邻的钢管不得相撞和立交。

（3）终孔后，要检查锚杆的位置、孔深、方向和外插角，然后用高压风将钻孔吹洗干净。

7．2注浆质量保证措施

1、注浆顺序：先注无水孔，后注有水孔。注浆速度一般从快到慢。

2、布孔：按设计画出孔位，并进行孔位编号，注浆时作好详细记录，避免漏注。

3、钻孔：施钻开孔时慢速进钻，之后按正常钻速进钻。孔底最大误差控制在10cm以内。

4、注浆材料

水泥，选用P.O.32.5及以上级别的普通硅酸盐水泥。

拌合用水：水质应符合有关规定。

5、浆液严格按配合比控制。

6、注浆

连通注浆管路后，用注浆泵先压水检查管路是否漏水，根据施工要求再进行压水试验，以冲洗裂隙，扩大浆液的通路，增加浆液的冲塞密实性。

7、购进的水泥必须有试验合格证，按规定抽检合格并经监理工程师批准后方可使用。

水泥采用大厂生产的产品，每批水泥要做原材料试验，并将试验报告单连同厂商的材质检验合格证书报监理工程师。水泥放置在干燥可靠的仓库内，过期水泥不得使用。

7.3注浆文明施工及环境保护措施

1、施工前，对所有作业人员开展全员文明及环境保护施工教育，使全体施工人员加强思想认识，重视文明施工及环境保护工作。

2、施工用电按施工组织设计布置，不乱接乱扯，供电设施良好，照明充足。

3、建筑材料堆码按制定的文明施工管理办法要求及平面布置图分类堆放，并用标识牌标识清楚，严禁混堆乱放。

4、所有施工人员及管理人员一律配带标识身份或工种的证牌。安全帽上标明公司名称，并以颜色区分施工人员与管理人员。

5、建筑垃圾要随时清理。不用的料具和机械及时清退出场，保持场地清洁。

6、严肃作业纪律，严格遵守规程、规范，推行标准化作业，杜绝违章施工、野蛮施工等不文明现象。

7、控制好注浆加固范围；现场制浆池要特别作好防护工作，要防止制浆和储浆过程中浆液流失，特别是防止雨水冲刷。所有生产污水和废弃浆液必须经沉淀隔油后才能排放。