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 制：
复 核：
审 核：
日 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。
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四、施工工艺
洞口长管棚施工工艺流程图
导向墙施工 钻机就位 管棚制作 钻 孔
清孔验孔
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
封孔 暗洞开挖 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
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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）
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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
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带应补浆固结围岩，待围岩固结后一次成孔。
⑵ 位角
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 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 精度。
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
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
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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。
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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=πRK 2Lηξ
R K 为浆液扩散半径，取 R K=0.6 0； L 0 为钢花管中心间距；L 为
L
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 40~60%；ξ 为注浆饱满系数，取 0.85。
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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
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。
⑵
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
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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 管棚钻孔的允许偏差应符合下表的规定： 序号 项目 方向角 允许偏差 1o 1 2 孔口距 孔 深
±50mm 3
±50mm 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
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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”。
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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。
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