隧道洞口长管棚作业指导书

中铁一局京福客专闽赣V标项目经理部五公司分部第二作业队隧道洞口长管棚施工
作
业
指
导
书
编复审日制：核：核：期：
隧道洞口长管棚施工
作业指导书
一、工艺概况
洞口长管棚适用于洞口Ⅴ级及以下围岩，无自稳能力，或地表存在重要建筑物、地表沉降要求过高的地段，施工中同导向墙配合使用，导向墙截面尺寸1×1m。

洞口长管棚施工范围为隧道拱部开挖线外140°内，管棚为
φ108mm壁厚6mm热轧无缝钢管，长度根数根据各隧道洞口实际情况确定，环向间距0.4m，单号采用钢花管，双号采用钢管。

施工中根据隧道洞口实际地形情况，先开挖施做截水天沟，然后以明挖法沿隧道掘进方向拉槽开挖至明暗交界处，分段分层依次施工至距导向墙6m处，预留核心土，采用台阶或环形开挖出导向墙位置，最后施做导向墙，待其强度达到设计强度后，按
照设计要求打设洞口长管棚，管棚施工时先打设钢花管并注浆，然后打设钢管，以便检查钢花管注浆情况。

二、施工设备
选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径要求，钻机要求平稳灵活，能在水平方向360°范围内钻孔，并具有导向架。

长管棚应采用管棚专用钻机或钻孔台车进行，注浆建议采用YSB250/120型注浆机，也可采用其它设备，但必须为专业设备，且操作人员必须经过厂家现场培训。

三、施工步骤
导向墙施工→管棚制作→钻机就位→钻孔→清孔验孔→顶管→注浆→封孔→暗洞开挖。

四、施工工艺
洞口长管棚施工工艺流程图
1、导向墙施工
导向墙纵向长 1m ，厚 1m ，采用 C20 砼现场浇注。

导向墙内设 2 榀轻型
I18 工字钢架，间距 0.5m ，钢架各接 3 个单元，并由连接板焊接成型，单元
间由 M24 螺栓连接，钢架上预留 φ140×5mm 导向钢管，钢管与钢架焊接牢 固。

导向墙砼强度达到设计强度后方可进行钻孔。

（1）导向墙开挖
导向墙段 1.5m 土体采用人工开挖，开挖时根据现场情况预留 15~25cm
钻 孔
顶第一节棚管
顶第二节棚管
顶第三节棚管 直至全部完成
注浆
钻机就位
管棚制作
清孔验孔
导向墙施工
封孔
暗洞开挖
沉降量，开挖前测量人员准确放样出导向墙开挖断面，然后按弧形分层，由上至下人工开挖，开挖完成后人工夯实密实，并铺设底模至土体上，加固牢
靠，也可在土拱上设两榀模板工字钢，减少砼浇筑时的不均匀沉降。

（2）钢架架设
钢架加工完成并试拼合格后，运至工作面进行架设，节与节之间采用螺
栓连接，钢架间距0.5m，纵向连接采用φ22mm钢筋，钢筋环向间距1.2m。

钢架安装应符合下列要求：
①安装前应清除底脚下的虚碴及杂物。

②钢架内侧用方木、圆木或工字钢支撑在核心土上，保证不下沉。

③各节钢架间以螺栓连接，连接板应密贴。

④钢架底脚应置于牢固的基础上，采用槽钢支垫。

⑤钢架环向位置应在同一铅垂面上。

（3）预埋导向钢管
导向墙内预埋φ140×5mm导向管，钢架架设好后用全站仪或经纬仪按设计放出各孔的位置，在钢架外缘用水平仪根据设计外插角3°和线路纵坡准确放出每根导向管的方向。

导向管与钢架用φ22钢筋焊接牢固（见导向
管安装固定图），浇筑过程中严禁捣固棒触及导向管，并要随时检查导向管的位置是否符合设计要求。

φ22固定钢筋
I18轻型工字钢架
导向管安装固定图（单位：cm）
导向管位置、间距要准确，施工中采用全站仪或经纬仪准确放样。

（4）导向墙浇筑
导向墙为模筑C20混凝土、底模及背模为土体支承，模板均采用木模板或钢模，加固用100×100cm的方木及钢管进行加固，浇注时由两侧向中间
分层对称浇注，并捣固密实。

砼浇注完成后，待强度达到设计强度后方可进行钻孔。

2、棚管制做
⑴钢管规格:热轧无缝钢管及钢花管,长度为50m,用每节长5m的热轧无缝钢管(φ108mm,壁厚6mm)以丝扣形式连接而成,管棚应在专用的管床上加工好丝扣，所有管棚掘进端头均焊成圆锥形，便于入孔；钢管及钢花管同一截面内的接头数不超过管数的50%。

⑵管距：环向间距40cm。

单号管棚为钢花管，管棚四周钻注浆孔,孔径10～16mm,孔间距11cm,呈梅花形布置，尾部预留1.1m不钻孔的止浆段；双号管棚为钢管。

⑶倾角:外插角3º，可根据实际纵坡情况作适当调整，钢管施工误差：径向不大于20cm,相邻钢管之间环向不大于5cm。

3、钻机就位
长管棚施工时，在开挖面前预留的土台阶上采用脚手管搭设施工平台，施工平台的顶面高度根据钻机和拱顶确定，平台上部铺设木板。

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，脚手管底部应置于牢固的地基基础之上，必要时脚手管底部采用浇注砼方式来加固地基。

钻机距离掌子面不超过2m。

4、钻孔
⑴为了便于插管，钻孔直径应比管棚直径大20～30mm，钻孔深度应大于设计深度不小于50cm。

对钻进不能成孔（如发生塌孔、卡钻等现象）地
带应补浆固结围岩，待围岩固结后一次成孔。

⑵钻孔前以导管孔口为准调正钻机，钻杆从导管中穿过，依导管的方位角为准，尽量调正接近施工设计所需的方位角。

钻杆穿过导管后一头放在需钻进岩面上，用钻机将钻杆压入土中10cm左右，再用水平尺或连通管
调平钻杆，然后将钻杆调为上倾3°的角度。

⑶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。

⑷管棚钻机钻深孔时，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，尤其要严格控制推力，不能过大。

⑸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材质相同，两端加工螺扣。

⑹钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。

钻孔中要不断测量检查
钻孔的倾角，钢管不得入侵开挖轮廓线。

⑺
施钻时，钻机大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动影响施钻精度。

⑻钻机开孔时钻速宜低，钻进20cm后转入正常钻速。

⑼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，均可按上述方法进行。

(10) 在反转提钻时，可边冲击边反转2圈左右，然后在不停风的状态
下提钻。

(11) 换钻杆时，要检查偏心钻头的收敛和张开状况，注意偏角过大时
要及时更换横销或补焊偏心槽。

钻杆接头连接时要上紧，当有接头露在外面
时要防止接头松脱，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。

(12)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和指导依据。

(13) 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。

5、清孔验孔
⑴用地质岩芯钻杆配合钻头(φ110mm)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。

⑵用高压气从孔底向孔口清理钻渣。

⑶用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。

6、顶管
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钻孔顶进，逐节接长棚管，直至孔底。

管棚顶进时的作业要点
⑴管件安装：棚管采用φ108mm壁厚6mm的热轧无缝钢管，棚管接长时先将前一根钢管顶入钻好的孔内再连接事先加工好的管节连接套。

⑵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，确保同截面接头不得大于50%。

⑶使用潜孔钻机施作大管棚时，用钻机顶进φ108mm管棚。

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。

待引导孔钻好后，使用顶管大臂进行顶进作业。

⑷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。

⑸接管：当前一根钢管推进孔内，孔外剩余30～40cm时，开动钻机反转，使顶进联接套与钢管脱离，钻机退回原位，人工装上后一节钢管，大臂重新对正，钻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。

钻机再以冲击压力和推进压力低速顶进钢管。

(6)为了提高导管的抗弯能力，根据实际需要在钢管及钢花管内设置钢筋笼并灌注水泥砂浆，钢筋笼由四根主筋和固定环组成，主筋直径为
φ18mm，固定环采用φ42mm短管节，节长3～5cm均可,将其与主筋焊接，
间距按1.5m设置。

7、注浆
⑴注浆前，先将钢管口外径与孔口周边密封，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
⑵注浆材料为水泥净浆液，水灰比1：1，注浆压力0.5～2.0Mpa，在孔口处设止浆塞，止浆塞必须能够承受最大注浆压力。

⑶注浆顺序根据降水漏斗原理，从拱部开始从上而下压注，先压注无水孔，后压注有水孔。

如遇串浆或跑浆，可间隔一孔或几孔灌压。

⑷注浆结束标准：注浆压力逐渐提升，当达到设计终压并继续注浆
10min以上；有一定的注浆量，与设计的注浆量大致相近，注浆结束时的注浆量一般在20～30L/min。

单根钢花管管棚理论注浆量计算：Q=πR K Lηξ
R K为浆液扩散半径，取R K=0.6
L 0
；L0为钢花管中心间距；L为
钢花管长；η为孔隙率（%），风化岩取2~3%、断层破碎带取5~8%、溶槽溶隙地层取10~15%、粘土取20~10%，砂土取
2
7
⑸注浆异常现象的处理：
a、在注浆过程中，发生串浆时应将串浆孔及时堵塞。

轮到该孔注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将孔内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后注浆。

b、注浆压力突然升高，进行注清水，待泵压正常时，再进行注浆。

c、注浆量很大，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，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙水中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过水泥砂浆的凝胶时间。

8、封孔
注浆完成后用M10水泥砂浆填充钢管，以增强钢管强度。

五、管棚施工质量控制
⑴编号。

⑵钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角。

并对每个孔进行严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管
不得相撞和立交。

⑶经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。

⑷掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。

⑸管棚严格按设计位置施工，钻机立轴方向必须准确控制，每钻完一孔便顶进一根钢管。

⑹管棚所用钢管进场必须按批抽取试件作力学性能（屈服强度、抗拉强度和伸长率）和工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合国家有关规定及
设计要求。

检验数量：以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢管，每60t为一批，不足60t按一批计。

⑺管棚所用钢管的品种、规格、搭接长度、注浆浆液的配合比、注浆压力必须符合设计要求。

⑻
检验方法：仪器测量、尺量
检验数量：全部检查
六、监控量测
因隧道进出洞口为Ⅴ级围岩，均属浅埋段或偏压，故洞口长管棚施工时，必须做好地表监控量测工作。

地表监控量测，在仰坡顶暗洞方向1米设第一排观测桩，间距沿隧道中线向两边按5m间距布设，每排个数根据现场情况进行布置，并向掘进方向每间隔5米布1排观测桩，且不得少于4排，用全站仪观测位移，用水准仪观测沉降，前3日每日观测两次，以后根据观测的变形数率调整观测频率。

每天及时对数据进行整理，指导进洞施工。

七、环保措施
（1）洞口选择充分贯彻“早进晚出”的原则，尽量降低边仰坡高度，减少边仰坡坡面面积，并对其坡面予以妥善防护。

（2）洞口设置污水处理池，隧道排水经处理符合环保要求后，方可排
放。

（3）为防止隧道修建引起地下水大量流失，对环境产生过大的危害，对
地下水发育地段采取“以堵为主，限量排放”的原则，对围岩实施
注浆，控制地下水流量，减小地下水流失。

八、安全措施及要求
施工前所有施工人员必须熟悉作业指导，总的要求：坚持贯彻“安全第
一、预防为主”的安全生产方针，体现“以人为本、关爱生命”安全生产理念，实现出口工区零安全事故的目标。

具体要求如下：
1、刷坡时至上而下分台阶进行，每台阶刷坡完成后立即施做坡面防护。

2、钢架接头钢板、钢架与纵向连接筋、钢架应焊接牢固，锚杆长度必
须符合设计，锚杆尾部设锚垫板和螺母，钢筋网片搭接不小于1个网格，网片之间及同锚杆、钢架应焊接牢固。

3、模板必须进行加固，模板与钢架或钢筋头要焊接（绑扎）牢固，以保证在浇筑混凝土时不出现松动、跑模现象。

4、现场设专职安全员对施工中的安全进行监督管理,所有施工人员进入工地，必须佩戴好安全防护用品，特殊工种应佩戴特殊防护用品。

5、禁止非施工人员进入施工现场。

6、特种作业人员必须持证上岗，严厉杜绝酒后上班，做到“上班不喝酒、喝酒不上班”。

7、现场用电实行规范化管理，做到一机一闸，并配备安装相应的保护措施及警示标牌。

8、加强对特种车辆（设备）的安全管理，保证其安全生产及运行。

9、各种机械电力设备、安全防护装置与用品，按规定进行定期检验与日常检查，不符合安全技术要求不得使用。

10、管棚机操作人员不得擅自离开工作岗位。

11、岗前进行安全培训，增强作业人员安全意识。

12、现场施工严格按照设计要求及环保部门要求做好环境保护工作。

13、各工序施工完成后，施工现场必须做到工完料清，所有设备、材料必须摆放整齐。