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一、適用範圍

超前大管棚施工機理：

洞口暗挖段考慮到埋深淺、易塌方，設計主要採用超前大管棚進行防護。

一般採用的進洞方法是：

首先開挖明洞段拱部部分，並根據設計進行邊、仰坡支護處理，再施做C20砼套拱，然後施作超前長管棚，最後在管棚支護下可以安全進洞。

本工藝工法適用於成渝客運專線隧道工程。

二、作業準備

施作管棚套拱先安裝套拱內拱架和導向鋼管，立模、澆築套拱混凝土後再鑽孔、頂管、注漿、封口，即完成管棚施工。

三、技術要求

洞口土方開挖須避開雨季施工。開挖前先施工截水溝、天溝等排水系統，後進行洞口開挖。明挖段開挖應自上而下逐層進行，隨開挖隨噴混凝土進行邊、仰坡防護。至暗挖段拱頂開挖輪廓線高度時，垂直下挖至設定的上半斷面底部，臨時噴設混凝土封閉暗洞掌子面。沿開挖輪廓線環向掏槽，安裝2榀型鋼鋼架（型鋼尺寸按設計檔案），澆築混凝土，為暗洞開挖作準備。

四、 隧道管棚的工藝流程

大管棚施工工藝流程見圖1。

圖1  長管棚鑽孔工藝流程圖

五、大管棚施工要求

（1）為保證成孔質量，防止鄰孔鑽進時前面的成孔坍塌，鑽孔間隔進行。先鑽奇數孔，後鑽偶數孔，成孔直徑為φ140mm，以便順利安裝φ108×6mm鋼花管。即採用大引導孔施工，最大程度上克服在頂管施工作業中送管難的情況發生。

（2）施作長管棚時（φ108×6mm），打孔角度洞口段為1°～3°，環向間距40cm，每根長40m（每節長9m，採用長89cm套管連線），施作時每段應交錯搭接3m，鋼管上按間距15cm梅花形鑽10mm的小孔。第一節鋼管頂端做成錐型，以便頂進。φ108×6mm鋼管採用4。0m和6。0m兩種規格，奇數孔首根4。0m，偶數孔首根6。0m，其餘的均為6。0m，以避免鋼管接頭在同一斷面上。鋼管採用套管聯接。

（3）為了確保鑽桿接頭有足夠的強度、剛度和韌性，鑽桿連線套應與鑽桿材質一致，兩端加工內螺紋（配合鑽桿首位端外螺扣），連線套的壁厚≥10mm。為防止鑽桿在推力和振動力的雙重作用下，上下顫動，導致鑽孔不直，鑽孔時，應把扶直器套在鑽桿上，隨鑽桿向前鑽進向前平移。

（4）鑽機立軸方向必須準確控制，在澆注好的套拱上標出孔位和孔號，孔號分為奇數孔和偶數孔，奇數孔採用無縫鋼管，偶數孔採用梅花鋼管。奇數孔成孔後及時安裝鋼花管或無孔鋼管，壓注水泥漿。偶數孔成孔後也必須立即安裝鋼管，防止塌孔，同時偶數孔的施工一方面可以檢查奇數孔注漿質量，另一方面也可以進行補充注漿，提高注漿加固圍巖的效果。

（5）施鑽時，臺車大臂必須頂緊在掌子面上，以防止過大顫動影響施鑽精度。

（6）鑽機開孔時的鑽速宜採用低速，鑽進20cm後轉入正常鑽速。

（7）第一節鑽桿鑽入岩層，尾部剩餘20～30cm時停止鑽進，人工用兩把管鉗卡緊鑽桿，鑽機低速反轉，脫開鑽桿。鑽機沿導軌復位，再裝入第二根鑽桿。

（8）引導孔的孔徑較管棚鋼管外徑大15～20mm，孔深較管長長0。5米以上。

1、長管棚頂管施工

（1）頂管工藝：

根據快速施工的要求，決定採用大引導孔和棚管鑽進相結合的工藝，及先鑽大於鋼管外徑的引導孔，然後利用鑽機的衝擊和推力（頂進管棚時鑿岩機不使用迴轉壓力，不產生扭矩）將安有工作管頭棚管沿引導孔頂進，逐節接長管棚，直至孔底。

（2）管件製作：

管棚採用Φ108的無縫鋼管，鋼管採用3m、6m管節逐段接長，連線接頭採用厚壁箍，上滿絲扣，絲扣長度為15cm；為保證受力均勻性，鋼管接頭應縱向錯開，偶數第一節用3m，奇數第一節用6m，以後各節均用6m。管棚入土長度為24m。管棚接長時先將前一根鋼管頂入鑽好的引導孔後再行連線。第一根鋼管前段要焊上合金鋼片式空心鑽頭，以防止端部頂彎或劈裂。

（3）

清孔檢查鑽孔合格後，安裝鋼管，應每鑽完1孔便頂進1鋼管，鑽進中應經常採用測量儀量測鋼管鑽進的偏斜度，發現偏斜超過設計要求及時糾正。接長管件應滿足管棚受力的要求，相鄰管的接頭應前後錯開，避免接頭在同一個斷面受力。

（4）頂管作業：

將鋼管安放在臺車大臂上後，鑿岩機對準已鑽好的引導孔，低速推進鋼管，其衝擊力控制在18～20MPa，推進壓力控制在4。0～6。0MPa。

（5）接管：

當第一根鋼管推進孔內，孔外剩餘30～40cm 時，開動鑿岩機反轉，使頂進聯接套與鋼管脫離，鑿岩機退回原位，大臂落下，人工裝上第二節鋼管，大臂重新對正，鑿岩機緩、慢、低速前進對準第一節鋼管端部（嚴格控制角度），人工持鏈鉗進行鋼管聯接，使兩節鋼管在聯接套處聯成一體。鑿岩機再以衝擊壓力和推進壓力低速頂進鋼管。根據管棚設計長度，按同樣方法繼續接鋼管。

（6）

封閉鋼管尾部先用麻布條封堵管棚鑽孔空隙，後用環形楔環頂緊，最後用電焊將楔形環焊接在管棚上。

（7）管棚管補強：

為了加強管棚的剛度和強度，按設計將管棚鋼管全部打好後，先用鑽頭掏盡鋼管內殘渣，進行棚管補強。

2、配製漿液

（1）水泥漿的攪拌應在高速攪拌機內進行，嚴格按照施工配合比進行投料，在鋼管中注水泥水玻璃漿液，其配比為水泥：水玻璃=1：1，水泥漿水灰比1：1，水玻璃模數m=2。4，濃度Be=35，注漿時初壓0。5～1MPa，終壓2。0Mpa，注漿結束後用1：1水泥砂漿充填無縫鋼管，以增強鋼管強度和剛度。

（2）攪拌水泥漿的投料順序：在放水的同時，將緩凝劑、外摻劑在水中按一定比例加入，攪拌溶解，再將需要的水泥倒入，攪拌2～3min。

（3）外摻劑的重量為水泥重量的5%-10%，緩凝劑的摻量佔水泥重量的2%～3%。

（4）製備水泥漿或稀釋水玻璃時，嚴禁水泥塊或紙片進入漿液，放漿進入儲漿桶時要用濾網過濾，以防止堵塞注漿泵。

（5）做好配置漿液的施工記錄，並且在注漿過程中要做好注漿記錄，為分析注漿效果提供依據。

（6）配置好的漿液存放在由低速攪拌器的儲漿罐內，防止漿液由於存放時間稍長產生沉澱、離析等現象。

3、注漿

（1）安裝好有孔鋼花管、放入鋼筋籠後即對孔內注漿，漿液由ZJ-400高速製漿機拌制。

（2）注漿材料：注漿材料為M20水泥漿。

（3）採用注漿機將砂漿注入管棚鋼花管內，初壓0。5~1。0MPa，終壓2MPPa，持壓15Min後停止注漿。注漿應滿足設計要求，一般為鑽孔圓柱體的1。5倍；若注漿量超限，未達到設計要求，應調整漿液濃度繼續注漿，確保鑽孔周圍巖體與鋼管周圍空隙充填飽滿。

管棚注漿順序原則上遵循著“先兩側後中間”、“跳孔注漿”、“由稀到濃”的原則。注漿施工由兩端管棚鋼管開始注漿，跳孔進行注漿施工，向隧道拱頂鋼管方向推進，開始時注漿的漿液濃度要低一些，逐漸加濃至設計濃度。這樣做法有利於注漿的漿液向拱頂方向擴散，而且促進漿液的緻密程度，利於防滲的要求。

孔號為偶數的管棚完成後，對這部分管棚進行注漿。長管棚注漿按固結管棚周圍有限範圍內的土石設計，漿液擴散半徑不小於0。5m，注漿採用分段注漿。

注漿控制要點

①為了保證管棚注漿施工作業順利進行和保證管棚施工質量和安全，注漿前應做好止水止漿牆的施工：為防止注漿薄弱地段地下水湧出作業面及注漿時跑漿，注漿地段的起始處掌子面應噴射20CM厚混凝土（加單層鋼筋網）。此後，每個注漿段終止處留出3米厚圍巖作為止漿巖盤。

②注漿孔位要準確，定位偏差應小於5cm，孔底偏差不大於孔深的1%～2%。頂管施工作業過程中會使管內混入一些碎石和碎屑，在注漿施工前一定要用高壓風水進行吹洗，如果管內仍有較大的碎石，應採用小於鋼管內徑的鑽頭，利用鑿眼臺車鑽進將其鑽碎，吹洗乾淨。

③拌漿時嚴禁紙屑等雜物混入漿液，拌好的漿液要過濾，未經過濾的漿液嚴禁進入泵體，以防堵塞。注漿過程中，要時刻注意泵口及孔口的壓力變化情況，發現問題及時處理。雙液注漿時，要經常測定混合氣候的漿液的凝結時間，防止由於泵及管路故障，造成漿液比例改變而發生事故。注漿過程中，如發現孔口及工作面漏漿，要採取封堵，縮短凝膠時間及採用間歇注漿方式。做好鑽孔、注漿記錄，為分析注漿效果提供依據。注漿結束後，要徹底的清洗泵體和管路，以保證下次注漿安全順利進行。

④注漿施工過程中如發現掌子面漏漿，應及時用麻布進行封堵。

⑤。注漿結束：進漿量小於20～25L/min；注漿壓力逐步升高，達到設計終壓後穩定10min以上；注漿結束後採用1：1水泥砂漿填充無縫鋼管。完成長管棚注漿施工後，在管棚支護的保護下，按設計的施工步驟進行開挖。

4、嚴格注漿施工作業現場控制，保證注漿質量

注漿施工作業中，漿液注入的壓力是一個最為關鍵的現場施工過程控制因素。根據流量計顯示的孔口壓力變化可以判斷注漿施工的基本發展狀況，並及時採取相應措施。

（1）壓力逐漸上升，但達不到設計要求的壓力。原因分析是：漿液濃度低、凝膠時間較長、漿液在碎石中形成劈裂脈或者是部分漿液溢位。此時應適度加大漿液濃度、小時間間隔注漿。

（2）注漿開始後壓力不上升，甚至離開初始壓力呈下降的趨勢。原因分析是：表明漿液已經外溢。此時應該採取大濃度漿液和較低注入速度，如果情況無改變，則應先停止注漿。

（3）注漿壓力上升後突然下降，表明漿液從注漿管周圍溢走，或者是注入速度過大，擾動碎石岩層，或遇到空隙薄弱部位。此時應適度降低注入速度。

（4）壓力反覆升降，但總趨勢呈上升態勢。原因分析：由於注漿漿液的凝膠時間較短。此時應該是度調長漿液凝膠時間。

（5）壓力上升很快，而注入速度上不去。原因分析：表明注漿岩層較為密實或者漿液的凝膠時間太短。

（6）壓力有規律上升，即使達到容許壓力時，注漿速度也比較正常，這表明注漿施工作業是成功的。

（7）壓力上升後又下降，然而後來壓力又再度上升，並達到設計的要求值。這可以認為該種情況的空隙部位已被漿液填滿，此種情況也是成功的。

5、管棚注漿施工的結束標準

（1）單孔注漿結束條件。

注漿過程中只要滿足以下兩個條件之一，即可認為單孔注漿達到設計的要求並可結束注漿施工。

單孔注漿結束條件：

a、注漿壓力達到注漿設計所規定的終壓5。0MPa。b、單孔注漿量達到設計注漿量的80%以上。

注漿量的計算公式如下：

Q=A×β=л×R×L×β

式中：Q——-總注漿量（M3）；

A——-注漿範圍岩層體積（M3）；

β——-填充率，根據圖紙及岩石地層的情況而定。

R——-注漿半徑（M）；

L——-注漿長度（M）。

（2）全地段結束條件：

所有注漿孔均以符合單孔注漿結束條件，無漏注漿的情況。

六、勞動力組織

管棚施工由隧道專業架子隊進行施工，嚴格執行標準化建設的1152管理模式，由隊長和技術負責人主管主要負責，下設技術員、質檢員、安全員、材料員、試驗員各負其責，組織生產。

七、材料要求

本線在首件認可的東勝隧道進出口明暗交界處設計超前Φ108大管棚，進口長30m，共46根；出口長25m，共46根。

設計引數：

（1）導管規格：外徑108mm，壁厚6mm；

（2）管距：環向間距40cm；

（3）外插角：1~30為宜，可根據實際情況作調整；

（4）注漿材料：M20水泥漿；

（5）設定範圍：拱部1200範圍內；

八、裝置機具及配置

九、質量控制與檢驗

（1）管棚鑽孔允許偏差及鋼架安裝允許偏差見標準見表3、表4。此外，長管棚應注意兩次迴圈之間的搭接，大管棚長度不宜小於2m，兩相鄰接頭不允許出現在同一斷面內。

（2）頂進過程應隨時注意防止堵孔、坍孔。

（3）注漿前，必要時對開挖面及5m範圍內的坑道噴射厚50～100mm 的砼封閉作為止漿牆。

（4）注漿過程應隨時注意注漿壓力的變化，壓力達到設計值且注漿量也與設計相符後，即可停止注漿。

（5）注漿結束後，再鑽孔檢查注漿效果是否達到設計要求，如未達到應根據實際情況調整注漿引數進行補孔注漿。

（6）注漿後至開挖前時間的間隔，根據漿液種類控制在4～8h。在管棚相接處開挖時保留1。5～2。0m的止漿牆，以防止注漿時孔口跑漿。

（7）整個過程中做好記錄，內容包括打孔的角度、間距、深度、鋼管的長度、注漿壓力、注漿數量、起止時間等，作為後續施工調整注漿引數依據。

十、安全及環保要求

1、安全質量保證措施

（1）安全保證措施

加強全員安全意識教育；

針對本隧道工程長管棚施工特點和要求，參照有關規範制訂安全規章制度；

加強對圍巖進行動態監控量測，實行資訊化管理，科學地組織施工；

拆卸鑽桿時，要有統一指揮、明確聯絡訊號，扳鉗卡鑽方向應正確，防止管鉗及扳手打傷人；

鋼管內注漿時，操作人員應戴口罩、眼鏡和膠手套；

要有良好的照明條件。

（2）質量保證措施

優良工程目標實現，專案部成立了創優領導小組，由專案經理、總工程師、工程技術及質量檢測和物資裝置等部門負責人組成，負責全專案的創優領導工作。

建立創優責任制，強化工作管理監督、檢查和獎懲機制，層層落實，建立逐級考核評比制度，獎優罰劣，優質優價，強化管理。

專案經理部成立質量管理領導小組，成員主要是質檢工程師、班組質檢員，定期召開質量分析會，對發現的問題及時研究，制定改進措施。

加強技術管理的基礎工作，施工中認真執行“三檢”，嚴把“五關”，即施工前、施工中、完工後檢查，和技術圖紙資料複核關、技術交底關、工程試驗關，原材料進場關和隱蔽工程檢查簽證關。

嚴格按照技術規範操作，嚴格按照監理程式辦事。每道工序都要透過各施工班組自檢、專案經理部複檢，上報監理工程師檢查認可後再進行下道工序，確保各工序質量優良。

開展重點、難點工程技術攻關和群眾性QC小組活動，透過工序控制和工藝控制，推行標準化作業，提高質量意識，杜絕各類質量通病，消除薄弱環節。

提高質量意識。只有提高全體施工人員的質量意識，才能確保工程的整體質量，定崗定責，獎懲分明。

2、環境保護及文明施工

（1）環境保護措施

環境保護做到全面規劃，合理佈局，綜合治理，化害為利。

隧道棄碴按設計碴場棄置，按設計要求用漿砌片石進行支擋防護。未設計支擋防護的坡面加土壤種植草皮、樹木進行綠化。棄碴場進行復耕或綠化。

水泥採用罐裝或袋裝運輸。

施工用的廢水、生活汙水，利用臨時排水系統及永久性排水設施排至汙水坑內，經處理達到允許排放標準後再進行排放。廢棄物採用車輛運輸的方法，整齊合理地堆放在圖紙或監理工程師指定的地方深埋覆蓋。

工程用料根據具體情況，堆放在施工場地和徵地線內，不影響農田耕種和汙染環境。每道工序施工時做到工完料清，並對場地進行及時清理，保證施工場地整潔。

在築路材料和棄土棄碴的運輸過程中，根據需要定時對施工便道灑水，以消除灰塵。

（2）文明施工保護措施

按當地環保的要求精心設計，合理佈署施工總平面，充分考慮環保，保護生態與環境。

現場的臨建房屋必須安全牢固，滿足抗風防震要求；施工作業區和生活區有明顯劃分，有責任人管理生活區衛生工作，保持生活區衛生整潔。

施工現場的生產房屋及設施佈局合理，整齊化一；臨時便道合理規劃，儘量減少便道數量，路面平整，兩側排水通暢。施工場地置掛六牌一圖，即：工程概況牌、安全紀律牌、安全標語牌、文明施工制度牌、質量措施牌、安全質量責任牌和施工平面圖。

開展文明施工，保證現場管理有序，有條不紊。場地佈置統一規劃，施工區材料堆放整齊，場地平整，道路暢通，排水暢通；施工快速有序，配合精密協調；各種物資材料儲放安全並按GB/T28001-2001標準標識正確、醒目；場區內管線佈置線條整齊化一、衛生、悅目。

強化施工現場管理。嚴格包保責任制，明確分工，責任到人，獎罰分明，做到突出重點，分批落實，規範施工，注重實效。堅持施工人員掛牌上崗，現場施工統一著裝，統一行動；施工現場設定鮮明的標牌，主要有責任劃分牌、工藝流程牌、形象進度牌、質量標準牌、安全警示牌、環保警示牌、成本控制牌等。

做到工完料盡、工完場清，建築垃圾及時清除，暫不能清除的在指定區域堆放齊整。

素材來源：路橋網

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