隧洞出口管棚施工技术方案

1、编制依据

1.1 黄河茨哈峡水电站对外交通工程第Ⅰ标段（K0+000.0m～K4+350.0m段）施工招标文件、合同文件及施工组织设计；

1.2 施工图设计文件及其说明和设计参数等；

1.3 《关于1号隧道出洞口边坡开挖、支护设计的调整与隧道桩号K3+611～K3+623段变形处理的设计通知》（NWH-REC-048）中管棚布置及设计参数等；

1.4 《公路隧道施工技术规范》（JTGF60－2009）； 1.5 《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60－2009）； 1.6 隧洞进口管棚施工技术及方法作为参考。

2、工程概述

茨哈峡隧洞工程剩余隧洞洞挖段开挖约34m，目前已经由原地质勘探洞进出口贯通，具备人员通行条件。剩余隧洞洞挖段洞顶覆盖层不足洞径的3倍，为保证隧洞施工安全，根据参建方一致同意，先完成出口明洞边坡开挖及支护后，进行出洞口管棚施工，管棚施工完成后，在进行剩余段隧洞洞挖工作。目前出口洞口开挖及洞脸支护基本完成（锚索等施工完成，网格梁暂未施工），管棚施工作业平台已经具备。

为保证出口剩余段靠黄河侧施工安全，根据设计修改通知（（NWH-REC-048），管棚局部进行变更，靠黄河侧增加部分管棚。实际出口段管棚设计长度L=42m，以洞轴线为准，靠山体侧54.06°，黄河侧95.38°环向间距0.4m环形布置48根。管棚导向管采用Φ127钢管，单根长度1.5m，共48根，管棚钢管为Φ108钢管花管。管棚注浆压力为0.8～1.2Mpa，浆液配比按0.8：1或1：1配制。

主要施工工程量如下表：

部位 项 目 名 称 单位 数量 2347.2 21.1 72 223.78 2016 备注 I20a工字钢 混凝土套拱 C25混凝土 Φ127导向管 钢筋制安 管棚 Φ108管棚制作安装 Kg m3 m Kg m

3、施工方法

3.1 施工准备 3.1.1 施工道路整修

目前隧洞未贯通，管棚施工作业的材料、设备运输通道主要依靠目前已经基本具备通行条件的原地质勘探洞。目前该勘探洞已经完成局部加固和处理，具备小型机具设备和人员、材料的通行，施工中注意对探洞的观测，保证人员、设备通行安全。由于管棚穿管及其他施工辅助的需要，出口需布置一台套挖掘机，该挖掘机由已经修筑完成的吉浪滩平台和沟口连接道路由拖挂车运输至出口施工作业面。

3.1.2 施工作业平台的准备

目前隧洞洞口明挖作业和防护施工基本结束，根据管棚施工作业的技术要求，在明挖开挖时，对管棚作业平台已经进行了预留，因此管棚作业平台主要依靠预留的平台，施工时，对平台进行局部处理，同时根据施工要求，搭设钢管脚手架进行辅助，最终满足管棚施工为准。

3.1.3 施工水电风等的布置

管棚施工期间的水、电、风均由隧洞内预留的接头进行接引，经由勘探洞至工作面进行施工。隧洞停工时，洞内的水、电、风等设备及管线依旧保留，因此管棚施工开工前，只需对水、电、风等管线线路进行检查、维修和接引，保证施工期间运行正常即可。

3.1.4材料准备

出口洞口管棚共48根，单根长度42m，共需钢管约2500m，因此需尽早联系厂家采购钢管，钢管进场后根据设计图纸的标准由钢筋场进行切割、焊接加工和

钢管打孔，自卸汽车运输至隧洞探洞进口处，人工运输至管棚作业平台进行管棚安装。

3.1.5 人员、设备的准备

根据总体进度安排和实际施工的需要，管棚作业由3台QB-100型潜孔钻机24小时不间断作业，因此，施工作业前需尽早完成钻机的进场就位，并组织钻孔作业人员和辅助灌浆等人员和设备进场准备，熟悉施工环境，完成施工作业前设备的调试和维修，并对人员进行岗前安全、技术的教育和培训，保证施工期间的安全和规范施工，以满足工程质量和工期要求。

3.2 施工工序及流程 3.2.1套拱混凝土施工

为保证管棚钻孔孔位布置和孔倾角的准确，在管棚钻孔前，需进行套拱混凝土的施工，在混凝土施工期间根据设计要求植入导向管。

（1）施工准备

测量放线，对欠挖进行处理，确定套拱的实际位置和尺寸。 （2）仓位准备

将按照设计已经下料成型I20a工字钢拱架进行拼装、焊接固定，测量复核拱架就位情况，符合设计要求后，将Φ127导向管按照设计仰角，环向间距40cm用定位钢筋固定在拱架上，导向管安装时应预留上抬量及控制钢管仰角，确保孔口孔向正确，导向管安装、焊接的定位由测量同时监控和调整，保证导向管位置和倾角的准备无误。导向管安装就位后进行仓位封模，套拱混凝土浇筑模板主要用木模板进行拼装，以预留的管棚作业平台搭设钢管脚手架为支撑进行固定，由测量进行套拱边线的控制，保证模板安装的准确，仓位就绪后由现场安全和质量工程师现场检查，验收合格后，进行混凝土浇筑。

（3）混凝土拌制和运输入仓

套拱用C25混凝土由业主班多拌合站拌制， 6.0m³混凝土搅拌运输车运输至洞内衬砌位置勘探洞进口，采用HTB60型混凝土输送泵经由探洞泵送入模，混凝土采用水平分层、对称浇筑, 控制浇筑速度和单侧浇筑高度，单侧一次连续浇筑高度不超过0.5m。当混凝土浇筑至墙拱交界处时，间歇约1小时，以便于边墙混凝土沉实。拱圈封顶时，随拱圈浇筑及时捣实，减慢混凝土入仓速度。混凝土

振捣采用插入式振捣器振捣，振捣标准为混凝土表面不再下沉，无气泡表面开始泛浆为止，注意振捣力度，特别是在导向管周边振捣时，防止因振捣力度过大，导致的导向管变形或者位置偏移，从而影响后续钻孔定位工作。

3.2.2管棚施工

导向墙浇筑完成2天后，在完成拆模和其他准备工作后，由测量及工作人员对完成的导向管进行测量复核，以观测在套拱施工期间有无因操作不当导致的导向管变形和移位情况，在复核后无上述问题时，即可按设计孔位进行管棚的钻孔、钢管安装和灌浆作业。

（1）管棚钢管加工。钢管在钢筋场按照设计的3m和6m按相应数量进行切割，同时按设计要求打好钢管上的压浆眼孔，在最后一节钢管的管尾焊上法兰盘，以便与压浆管前端法兰盘连接，便于灌浆；

（2）钻孔平台搭设。在预留的作业平台上搭设适宜的脚手架管棚机械操作平台，脚手架及作业平台长度大于单节钢管长度，以便有足够的操作空间穿管和焊接连接；

（3）钻机就位。架立钻机，并精确核定孔位，为控制管棚的方向，管棚机用测量仪器来定位。此外，须保证钻机在钻进时不产生偏移和倾斜。

（4）钻孔。根据实际施工需要，钻孔平台布置2台QB-100型钻机24小时连续作业，为防止施工期间的相互干扰，根据孔位范围，两边各布置一台钻机钻孔。钻孔期间严密注意地质变化情况，及时调整钻进速度。若发生卡钻等异常情况，及时通高压风、水，正反旋转扫孔，直至卡钻现象排除，继续进行钻孔作业直至钻孔结束。钻孔期间，不定时进行钻孔的倾斜度和方向检查，保证钻孔准确，防止发生孔位偏移情况。

（5）管棚钢管安装：钢管由内场制作，运输至出口平台进行分类安装，安装利用反铲配合将钢管逐节顶入孔内，管节之间用丝扣连接；安装时如遇故障，需清孔，然后再将管插入；安装时注意相邻孔间接头错开。

（6）管棚注浆：

1）灌浆泵和浆液池布置在隧洞掌子面，由灌浆泵压浆至作业面进行灌浆，泵管和管棚管连接采用已经预留好的法兰进行连接，将压浆管插入钢管内，利用法兰盘牢固连接压浆头，防止压浆管退出伤人。管棚注浆参数：管棚注浆压力为

0.8～1.2MPa，浆液配比按0.8:1或1:1配制。

2）注浆必须连续作业，不得任意停泵，以防浆液沉淀，堵塞管路，影响注浆效果。采用隔孔循环注浆，即将注浆孔编号，先注奇数孔，后注偶数孔，这样可使各孔达到互补作用，提高注浆效果。

3）注浆时由低处向高处依次压注，以利充填密实，避免浆液被水稀释离析。注浆时必须严格控制注浆压力。若发生灌浆连续吸浆较大，及时调整灌浆顺序，采用间歇性灌注，在达到灌浆密实的情况下节约灌浆材料使用量。

4）注浆结束标准：当注浆压力稳定上升并持续稳定后，注入率小于1L/min时，继续灌注10min，结束注浆，进行封孔作业。停泵后立即关闭孔口阀门，然后拆除和清洗管路。

5) 为了保证注入浆液的质量和数量，必须保管好全部测量记录数据，施工中设专人监视注入量、注浆压力，必要时变换注浆参数,作好记录。

（7）工艺流程

钻机退回原位 接长钻杆 一节钻孔结束 安装钻杆定位 钻机就位 平台搭设 孔位复核 继续钻进 孔内清水清洗 钻孔完成 分节装入钢花管 钢花管注浆（奇数） 钢花管注浆（偶数） 单孔施工结束进入下一根重复

图1 超前管棚施工工艺框图

4、资源配置

4.1设备投入情况

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名 称 交流电焊机 磨光机 木工圆锯机 电钻机 全站仪 钢筋切断机 混凝土振动器 混凝土罐车 混凝土输送泵 QB-100型钻机 挖掘机 1.0m³ 自卸汽车 单 位 台 台 台 台 台 台 台 辆 台 台 台 辆 数 量 5 1 1 1 1 1 6 2 1 3 1 1 1台备用 备 注 4.2人员投入情况

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 工种 电焊工 测量工 钢筋工 模板工 砼工 驾驶员 钻机操作手 普工 数 量 8 2 6 6 6 6 9 15 备 注 5、强度安排及保证措施

5.1 强度安排

5.1.1 套拱混凝土及预埋件安装

套拱共21.1m³，墙厚50cm，墙宽150cm，隧洞环形浇筑，混凝土浇筑模板采用木模拼装，钢管脚手架进行支撑，套拱作业从脚手架搭拆至混凝土浇筑结束，养护完成计划10天，其中施工准备欠挖处理等2天，拱架安装及导向管安装2天，模板安装就位3天，入仓振捣及养护等2天，拆模、孔位复核等1天。

5.1.2 管棚施工

钻孔：管棚共48根，2016m，环向40cm布置，钻孔采用QB-100型架子钻钻

孔，2台钻机同时作业，按每台钻80m/日，日钻孔160m，考虑局部施工干扰和卡钻等不可见因素的干扰，管棚钻孔15天。

5.1.3管棚安装与灌浆

管棚管穿管由人工配合挖掘机顶进安装，管棚安装、灌浆与钻孔作业同时进行，采用边钻孔边穿管的施工方式，在结束时期考虑后序灌浆及等强安排5天。

5.2强度保证措施

5.2.1 严格按照进度安排配置足够的架子钻机（一台备用），施工前加强钻机的检查和维修，施工期间加强设备的保养。

5.2.2 合理配置内场人员，加强内场管棚的制作工作，并安排人员、设备运输至施工点进行堆放备用，保证安装工作的正常有序。

5.2.3 加强工序衔接，配备足够的钻孔作业人员，保证钻孔24小时不间断作业，保证施工作业的连续高效。

5.2.4 合理安排钻孔、穿管和灌浆作业之间的协调性，保证施工生产正常有序。

5.2.5 配备专业的钻孔作业人员，在钻孔期间能及时处理因地质情况较差带来的卡钻、塌孔等异常情况，保证施工生产正常有序。

5.2.6 现场工程师蹲点作业，及时处理施工期间发生的各种异常情况，加强沟通联系，保证作业的连续高效。

6、质量保证措施

6.1 加强混凝土模板缝隙处理，对存在的缝隙采用棉纱进行填缝塞实，防止浇筑时漏浆，影响质量和外观。

6.2 在整个混凝土生产过程中，拌和设备要经常进行检查，包括混凝土拌和物的均匀性、适宜的拌和时间、自动计量设备的准确性、机器及叶片的磨损程度等。

6.3混凝土的运输能力适应混凝土的凝结速度和浇筑速度需要，以保持混凝土均匀性和规定的坍落度，并充分发挥设备效率。

6.4采用泵送挤压技术和拱部注浆浇筑混凝土，保证振捣密实； 6.5 加强内场钢管加工作业质量检查，保证管棚焊接加工的质量。

6.6 严格按照灌浆工艺规范进行管棚灌浆，并做好记录，有异常情况及时上报处理。

6.7严把材料源头质量关，坚持无合格证明不准进场使用，各类材料无出厂合格证不准使用，并认真做好现场抽样复检，对每一分项工程的工程数量、设计标准、技术规范不清楚不准开工，上道工序不合格不准办交接签证；

6.8抓好标准化作业，规范化施工工作，严格按照设计图纸，认真执行施工技术规范、规则、标准施工，每个分项工程施工前，都进行技术交底，在熟悉质量标准后展开施工，各工序衔接都要按标准要求交接，上道工序不合格，下道工序不准施工，达不到要求的分项工程坚决推倒重来，直到达标为止；

6.9科学组织施工，合理安排工序，最大限度地开展平行作业，组织好流水作业，发挥好专业队伍的优势，合理使用施工机械和机具，为保证工程质量创优提供必备的良好条件。

7、安全保证措施

7.1 施工准备期间，在隧洞出口边坡适当位置设置观测点2个，勘探洞顶观测点2个，隧洞掌子面及拱顶观测点2个，安排专门人员（用测量仪器）每天对观测点位移情况进行观测和记录，在发现有异常位移和变形情况时，及时报告现场工程师处理，若发生危险情况变形时，及时疏散人员和设备，经处理，保证安全后再行继续施工。

7.2加强岗位安全和技术培训，相关的操作手和技术人员实行持证上岗制度。 7.3 加强现场管理，施工现场设置必要的警示标示、标识；施工人员到现场必须按规定佩戴劳动保护用品，维护施工现场的秩序，随时清除不必要的障碍物，设备停放、材料堆放不妨碍施工安全，按照规定布设电线、电缆、配置必要的消防器材，减少安全隐患。

7.4 机动车严禁无证驾驶，非机动机械需持操作证操作机械。

7.5 定期组织施工现场安全检查和安全隐患排查工作，对发现的安全隐患及时出具处理措施，责成相关责任人进行定期整改，并对整改结果进行检查和评估，未整改到位或者未整改的责成停工整改，待整改到位后在行复工。

7.6 由于目前正值雨季，施工期间加强施工周边区域的检查，加强与相关部

门的联系，强化雨情预报工作。在发生暴雨时，加强周边的巡视和检查，一旦发现有泥石流等灾害情况时，及时汇报，疏散人员和设备。

8、其他因素

根据隧洞出口洞脸边坡锚索施工的施工经验分析，出口洞脸段围岩地质情况较差，锚索施工期间由于塌孔等因素导致原锚索方案的架子钻钻孔难以成型，经参建方共同确定，改由150型跟管地质钻机跟管钻进才完成了锚索孔的钻孔成型，最终完成了锚索施工。

基于以上情况，考虑前期锚索施工灌浆时，隧洞掌子面及探洞有局部串浆的现象，因此，考虑串浆的固结效果，结合隧洞出口施工管棚的实际，管棚施工先行进行QB-100型钻机钻孔，在局部出现卡钻等现象时，先行加强风吹孔，正反旋转扫孔等方式处理。若局部几孔仍旧不能处理时，可采用单孔灌注水泥浆液固结再行扫孔，最终完成钻孔方式处理。

若在实际施工中，出现大部分孔位不能钻进，均难于处理时，拟采用原锚索钻孔方式，由跟管钻机跟管钻进，钻机采用地质300型钻机，跟管套管130mm，跟管套管预先打孔形成花管，钻进跟管至设计深度后，退出钻杆及钻头，留跟管套管在孔内替换原设计管棚，后续灌浆及其他施工同前施工方案。

目前，新钻机的供应商的洽谈等工作基本就绪，在确需更换时即进场进行施工。跟管钻进施工进度较前施工方案快，但是施工成本较高，因此，在确需施工需要时才进场。施工工期方面由于新设备进场调试需时间，因此虽进度较前方案快，但是考虑施工耽误等因素的综合考虑，管棚施工总工期不变。