04超前小导管作业指导书

新建怀化至邵阳至衡阳铁路隧道工程

编号：ZTWJHSHSD-04

超前小导管施工作业指导书

2015年04月01日发布 2015年05月01日实施

中铁五局怀邵衡铁路HSHZQ-5标项目经理部 发布

新建怀化至邵阳至衡阳铁路隧道工程

编号：ZTWJHSHSD-04

超前小导管施工作业指导书

编制单位：中铁五局怀邵衡项目部（HSHZQ-5标）

编 制：

审 核：

审 批：

2015年04月01日发布 2015年05月01日实施

目 录

1.适用范围 ............................................... 1 2.作业准备 ............................................... 1 3.技术要求 ............................................... 1 4.施工程序与工艺流程 ..................................... 1 5.施工要求 ............................................... 3 6.劳力组织 ............................................... 9 7.材料要求 .............................................. 10 8.设备机具配置 .......................................... 10 9.质量控制及检验 ........................................ 11 10.安全及环保要求 ....................................... 13

超前小导管施工作业指导书

1.适用范围

本作业指导书适用于怀邵衡铁路速度目标值200km/h的双线隧道超前小导管施工。 2.作业准备 2.1内业技术准备

在编制作业指导书之前，组织编制人员对施工图纸、验收标准及施工技术指南进行了专门的学习，以下是本作业指导书编制的依据:

⑴《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）

⑵《铁路隧道工程施工质量验收标准》铁建设[2005]160号 ⑶新建怀邵衡铁路设计文件和图纸

作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训考核合格后持证上岗。

2.2外业技术准备

明确隧道超前小导管作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道超前小导管施工。

3.技术要求

隧道支护小导管采用无缝钢管制作，钢管直径、长度参照设计执行。 4.施工程序与工艺流程 4.1施工程序

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施工程序为：小导管加工→测量放线→钻孔→小导管安装→注浆。小导管应在下循环开挖前施工。

4.2工艺流程

小 测量定位 钻孔作业 不 合格 施工准备

导管制备 清孔 钻孔验收

合格

下管、封堵孔口 原材料进场检验 浆液配比设计 注浆试验

结束 注浆效果分析 满足要求 管尾与钢架焊连 不能满足要求 喷混凝土封堵工作面 连接、调试注浆管路 注浆作业 浆液制备 调整注浆参数 图4-1 超前小导管施工工艺流程图

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5.施工要求 5.1施工准备

⑴施工前完成小导管加工制作。

⑵维修、调试各施工机械设备，保证其运转正常。 5.2施工步骤 5.2.1超前小导管设计

超前小导管配合型钢钢架使用，应用于隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩拱部超前注浆预支护，其纵向搭接长度不小于1m。

具体设计参数依照图纸设计执行。 5.2.2制作钢花管

小导管前端做成尖锥形，尾部焊接φ6mm钢筋加劲箍，管壁上每隔15cm梅花型钻眼，眼孔直径为6～8mm，尾度不小于30cm作为不钻孔的止浆段。

图5-1 注浆小导管结构示意图

5.2.3钻孔

小导管沿隧道拱部均匀布设。

小导管间距应根据开挖工作面前方的地质条件和自稳能力确定，一般间距为300～500 mm。

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测量放样。按设计要求在施工作业面上准确标记出本循环需设的小导管孔位。 外插角（与隧道纵轴线的夹角）取值应考虑小导管的长度和钢架的间距，一般外插角为10°～15°。

钻孔直径应与注浆管径配套，一般不大于50 mm，孔深视小导管长度确定。 采用凿岩机进行钻孔（孔径较设计导管管径大20 mm以上）。按设计倾角、间距、孔深钻孔，钻孔方向应顺直，孔位钻设偏差不超过10 cm。

钻进过程中用吹管将砂石吹出（风压0.5-0.6Mpa），钻孔深度必须符合设计要求，具体见下表5-1。

表5-1 小导管支护参数表

衬砌类型 Ⅳa型复合式衬砌 Ⅳb型复合式衬砌 Ⅳc型复合式衬砌 Ⅴa型复合式衬砌 Ⅴb型复合式衬砌 Ⅴc型复合式衬砌 单根长L（m） 4.5 4.5 5 4.5 4.5 4.5 环向间距（cm） 50 50 30 40 40 40 5.2.4 成孔检查

钻孔完成后，进行验孔，检查管内有无充填物，如有充填物，用吹管吹出，同时检查孔深、方向角、孔口距是否符合设计要求，允许偏差孔深为+50，0mm，方向角为2°，孔口距为±50mm，每环抽查3根，若不满足要求，应返工重做。

5.2.5小导管安装

验孔合格之后，进行小导管安设，小导管的安装应采用引孔顶入法。顶入时，应注意保护管口不受损变形，以便与注浆管路连接。

安装时，在孔口端用沾有CS胶泥的麻丝缠绕成不小于孔径的纺锤形柱塞，把小

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导管插入孔内，带好丝扣保护帽，用风钻或风镐打入到设计深度，使麻丝柱塞与孔壁压紧。

小导管外露长度一般为30 cm并焊接在钢架上，以便连接孔口阀门和管路。 相邻两排小导管搭接长度应符合设计要求，且不小于1.0 m。 5.2.6小导管注浆

注浆施工中认真填写注浆记录，随时分析和改进作业，并注意观察施工支护工作面的状态。注浆参数应根据注浆试验结果及现场情况调整。

⑴单液注浆。注浆前先喷砼封闭掌子面以防漏浆，对于强行打入的钢管应先冲洗管内积物，然后再注浆。注浆顺序由下向上，浆液可用拌合机搅拌。

水泥浆水灰比为1.5：1、 1：1、 0.8：1三个等级，浆液由稀到浓逐级变换。即先注稀浆，然后逐步变浓直到0.8：1为止。考虑到注浆后须尽快开挖，注浆宜用普通水泥或早强水泥，拌浆时可掺入减水剂。

表5-2 单液水泥浆的现场配制表

三乙醇胺与水灰比 水泥（袋） 食盐混合液（升） 0.5：1 0.6：1 0.75：1 1：1 1.25：1 1.5：1 2：1 24 22 19 15 13 11 9 30 28 24 19 16 14 11 570 632 688 731 796 811 8 1.000 1.026 1.029 1.000 1.029 1.008 1.050 1、水泥每袋为50公斤。 2、混合液浓度食盐20%， 三乙醇胺2%。 3、附加剂掺量（占水泥重量）食盐0.5%,三乙醇胺0.05%。 水（升） 制成浆液（m） 3备 注 ⑵水泥-水玻璃双液注浆。当地下水丰富或有淤泥、流砂等复杂地质条件下，宜选此注浆。注浆时将两种不同的浆液分放在两个容器内，使用双液注浆泵或两台注浆

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泵分别吸入两种浆液，在混合器内混合后注入注浆管。

①水泥—水玻璃双液注浆浆液性能：

水泥浆越浓，胶凝时间越短，结石体强度越高。

在双液注浆范围内，水玻璃越浓，胶凝时间越长，结石体强度越低。 水泥浆与水玻璃体积比越大，胶凝时间越短，结石体强度越高。 温度越高，胶凝时间越短。

水玻璃模数越高，胶凝时间越短，结石体强度越高。

②缓凝剂（磷酸氢二钠）掺量在2.5%～3%时，缓凝效果显著，结石体强度降低较少；小于2%，缓凝效果差，大于3%，结石体强度降低较快。

③注双液浆时，水泥浆水灰比为2：1～0.5:1；水玻璃模数以2.4～2.8为宜，水玻璃浓度使用范围为30～45波美度，水泥、水玻璃浆体积比为1：1～1:0.3,初凝时间可用不同配合比和少量磷酸氢二钠来控制。

表5-3 纯水泥浆现场配制表

水灰比 0.5：1 0.6：1 0.75：1 1：1 1.25：1 1.5：1 2：1 水泥（袋） 水（升） 制成浆量（升） 24 22 19 15 13 11 9 600 660 712 750 812 825 900 1000 1026 1029 1000 1029 1008 1050 备 注 水泥每袋50Kg ⑶注浆顺序。注浆顺序一般是先内圈后外圈（在双排孔时），从拱顶顺序往下注：先注无水孔，后注有水孔；先注小水孔，后注大水孔。

⑷钻注原则

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①先外后内：先从断面外侧，逐步向中间或内侧钻注。

②先疏后密：每排孔先间隔式钻注，再补注中间的加密孔，逐步形成帷幕。 ③外密内疏：毛洞四周布孔较密，隧道断面内布孔少而疏。

④反复钻、注：注浆段各注浆孔均应根据进浆情况反复钻、注，保证固结范围达到设计要求。

⑤开孔诱导：注浆时在需要重点加固处设置通气诱导孔，诱导浆液至设计范围，之后适时关闭诱导孔。

⑥注浆有效范围为双线隧道开挖轮廓线外2～3m；单线隧道为开挖轮廓线外1.5～2m。

⑦止浆岩盘是注浆成功的保证因素之一，它由止浆岩墙喷射砼组成。做法：清理掉掌子面的松动岩石，喷射15～20cm的C20砼。喷射范围是整个掌子面及其退后的3m范围，应喷平、喷实、喷够厚度。喷射时应注意保护注浆管丝扣，防止喷砼堵塞注浆管。

⑸注浆效果检查及质量判定

注浆效果检查分过程中检查、结束时检查和开挖过程中检查。 注浆过程中检查主要是检查浆液胶凝时间。

注浆结束时，检查注浆记录，看每孔注浆量是否达到结束标准，孔数是否与设计一致。

开挖时，看开挖边缘是否整齐、浆液固砂情况、浆液渗透半径等，以便为下一步修改注浆参数提供依据。

根据各阶段检查情况，评定合格与不合格。注浆过程中及结束时，如质量不合格时，应返工。开挖时发现质量不好，除在下一循环改进外，应加强支护措施。

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⑹对注浆异常现象的处理(见表5-4) 5.3施工控制要点

⑴隧道的开挖长度应小于小导管的注浆长度，预留部分作为下一循环的止浆墙。 ⑵注浆前应进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆（每次3～5根）。

⑶注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压时可结束注浆。

⑷注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录，以便分析注浆效果。

⑸施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施。

⑹相邻两循环小导管纵向搭接长度不小于1m。

⑺钢管应沿隧道开挖轮廓线周边均匀布置，入孔深度须符合设计要求，尾端要与拱架焊接牢固，注浆后注浆孔要堵塞密实。

⑻小导管应按设计长度施作，应大于2倍循环进尺，与钢架构成联合支护。

表5-4 注浆异常现象及原因和处理方法

异常现象 表现形式及原因 作业面跑浆,但最常发生泵压突然自动下降,并长时间不回升,或泵压虽未明显下降,但注浆量突然增大。 串浆 的异常现象,主要原因就是止浆岩盘压浆充填不密实,或孔浆封堵不严等。 处理方法及措施 措施：用麻棉丝或锯末加凝胶泥进行外部封堵,并作间歇压浆,间歇时间不能超过浆液的凝胶时间,若跑浆很严重,还可用改变C:S配比,缩短凝胶时间来加以控制。如采用上述办法都不见效时,应重新补孔、喷砼,再进行补压。 当发生这重情况时,应及时关闭串浆孔的孔口阀门.注浆孔的注浆量在可能的情况下,应加倍压入。 8

产生这重现象的原因一般是浆液超扩散,这时,必须首先查明有无浆液流失,泵的吸浆是否正常。根据地质资料和钻孔记录，前方是否有断层、溶洞、大裂隙等，从而采取相应措施： 泵压突增,而压浆孔压力升压很慢或不升压,吸浆能力降低或停止。 上压很快，不吸浆 长时间不上压 1.如浆液流失，采取封堵、缩短凝胶时间、间歇注浆等方法加以控制。 2.如泵吸浆不正常，应加以排除。 3.如有断层等，应调浓浆液、缩短胶凝时间、加大排量压注。 一般是管路阀门没开启，或地层泥砂堵死了注浆管，应打开阀门，或把注浆管掏空。 注浆时，当有一台泵不吸浆，应立即拆泵清洗，但另一台泵应继续压注。 输浆管路堵塞 泵压及注浆孔口压力突然上升，吸浆能力降低或停止。 泵压骤降，吸浆量迅速减小或不吸浆。 泵的吸水笼头或吸浆口球阀（即低压阀）被堵 混合器或注浆管路堵塞 单液压浆或压注清水，待泵正常后再正规继续压浆。 停浆清洗 6.劳力组织

施工人员应结合施工方案、机械配备、等要求进行合理配置。一般情况下人员配置见表6-1：

表6-1每作业面人员配置表

工班长 专兼职安全员 技术、质检及试验人员 机械操作手 加工人员 1人 1人 2～3人 5人 3 9

运输司机 钻孔、安放 注浆 辅助配合人员 1人 4人 6 2人 7.材料要求

钢管进场检验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）工艺性能（冷弯）试验，其质量必须符合现行国家标准的规定和设计要求。

注浆材料可按下表7-1参照选用。

表7-1 注浆材料参照表

地质条件 孔隙率（%） 有效注浆率 注浆材料 细砂 30～50 0.3～0.5 改性水玻璃 中粗砂 30～50 0.3～0.5 CS浆液 砂砾夹卵石层 40～50 0.5～0.7 水泥浆 砂黏土 30～60 0.3～0.5 水玻璃 8.设备机具配置

为实现隧道安全、快速施工的目的，应结合隧道施工进度进行施工机具设备的合理配置。配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2～1.5倍。

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表8-1 注浆主要机具设备表

序号 1 2 机具名称 液压钻孔台车或风钻 吹风管 规 格 Ф20钢管 单液浆一般用3 注浆泵 KBY-50/70；双液泵一般用2TGZ60/50 4 5 6 7 8 9 10 电焊机 拌合机 混合器 注浆嘴 浆液桶 波美表 胶 管 BX1-500 高压管 2台 2台 1个 ２个 ４个 3个 拌水泥浆 双液时用，自制 注 浆 用 盛放浆液 测浆液浓度 注 浆 用 2台 注 浆 用 数 量 1台/10台 1根 备 注 钻孔打眼 吹 孔 9.质量控制及检验 9.1主控项目

⑴超前小导管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。施工单位每批抽检一次；监理单位按施工单位抽检次数的10%进行见证取样检测，并至少进行一次。

检验方法：检查每批质量证明文件并进行相关性能试验。 ⑵超前小导管所用的钢管的品种和规格必须符合设计要求。 检验数量：施工单位、监理单位全部检查。 检查方法：观察，尺量。

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⑶超前小导管与支撑结构的连接应符合设计要求。 检验数量：施工单位、监理单位全部检查。 检查方法：观察。

⑷超前小导管的纵向搭接长度应符合设计要求。 检验数量：施工单位、监理单位全部检查。 检查方法：观察。

⑸注浆浆液的配合比应符合设计要求。

检验数量：施工单位对同性能的浆液进行一次配合比选定试验。当使用原材料、施工工艺发生变化时，均应重新进行配合比选定试验；监理单位全部检查。

检验方法：施工单位进行配合比选定试验，监理单位见证配合比选定试验或平行检验并检查确认配合比选定单。

⑹超前小导管注浆压力应符合设计要求，注浆浆液应充满钢管及其周围的空隙。 检验数量：施工单位全部检查，监理单位按施工单位检验数量的10%检查。 检验方法：施工单位检查施工记录的注浆量和注浆压力，观察。监理单位见证检验。

9.2一般项目

超前小导管施工允许偏差应符合下表的规定。

表9-1 超前小导管施工允许偏差

序号 1 2 3 项目 方向角 孔口距 孔深 允许偏差 2° ±50mm +50,0mm 检查数量：每环抽查3根。

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检查方法：仪器测量、尺量。 10.安全及环保要求 10.1安全要求

⑴为保证施工安全，现场应有专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，坚持班前进行安全教育制度。

⑵在进入施工现场时，必须佩带好安全帽。

⑶高空作业时，做好防高空坠落防范措施，安装防护栏，施工人员佩带好安全绳。 ⑷施工期间，尤其在注浆时，应对支护的工作状态进行检查。当发现支护变形或损坏时，应立即停止注浆，采取措施。

⑸小导管施工前应检验作业台（支）架安全性能，施工过程中应保持稳定。 ⑹小导管施工前应检查钻机、注浆机及配套设备、风水管等施工机具的安全性能，施工过程中应确保钻机稳定牢靠，注浆管接头及高压风水管连接牢固。

⑺小导管施工过程中应指定专人负责对开挖工作面进行安全观测。 ⑻小导管施工中应按作业程序和技术要求进行钻进、安装、注浆作业。 ⑼小导管作业顶进钢管时，应防止钻杆、钢管掉落伤人。

⑽小导管在运输时应根据运输机械、洞内临时存放场地大小、各类作业台架腹下净空限界确定运输长度和重量。

⑾小导管在作业平台上临时存放时，应根据平台设计荷载及安全性能检算结果确定存放数量和高度，同时应有防止其滚落、滑下的防护措施。在洞内空地堆放时除应采取防止其滚落的措施外，还应设置醒目的安全警示标志。

10.2环保要求

开始施工前，必须进行环境因素识别，确定重要环境因素，制定相应的管理方案；

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临时工程及场地布置应采取措施保护自然环境；

隧道弃渣场坡面应按设计进行复垦或绿化，渣顶整平满足施工图要求，坡脚进行防护，防止水土流失；

施工场地布置时，在水源保护地区内不得取土、弃土、破坏植被等，不得设置搅拌站、洗车台、充电房等，并不得对方任何含有害物质的材料或废弃物；

施工废水、生活污水和生活垃圾不得随意丢弃，并在生活区、生产区及洞门口设置污水处理池，生活污水或生产及洞内废水必须经过污水处理池处理后排放或倒置到指定地点。

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