北京八方陆通超前大管棚施工方案

1、 北京八方陆通超前大管棚施工方案 参照设计文件内容；依据本工程现场条件，工程地质条件及相关技术规范与规定，并结合北京八方陆通工程技术有限公司现有技术力量与优势，施工设备以及公司以往施工经验等编制本施工方案。一、 工程概况：a) 本工程位于北京顺义区中心城区，包括两处地下人行过街通道：西单通道以及金街通道。b) 西单通道位于顺义区府前西街与新顺大街的交汇处，周边有顺义西单商场、国泰商场、国泰黄金珠宝城等大型商场。通道主体采用暗挖法施工，在道路南侧中国农业银行及国泰商场门前广场设置施工竖井，深度约为10.5米，采用倒挂井壁法施工。通道主体断面形式为平顶直墙，采用双侧壁导坑法施工，通道长约170.7

2、米。结构覆土厚度约为3.8米。主通道装修后净宽7.7米，净高2.85米。通道内设置管理室用房。c) 为了保证通道开挖的安全性，有效的控制地下管线及地面沉降，通道开挖前预设大管棚超前支护施工。 工程地质水文地质条件依据相关信息分析，西单、金街通道管棚所穿土层主要为粉土层、粉质粘土1层。水文地质情况：勘察深度范围内，发现2层地下水，地下水类型分别为上层滞水（一）、潜水（二）。拟建场地内的地下水详细情况见如下表所示。地下水特征表地下水性质水位/水头埋深 (m)水位/水头标高 (m)主要含水层上层滞水（一）4.15.033.5534.78粉土层、粉细砂3层潜水（二）17.521.16细中砂1层根据勘察

3、报告资料、现场情况了解，地下潜水现状稳定水位埋深相对较大，不会影响管棚的施工；地表水渗透及上层局部滞水可能会对施工产生一定的影响，施工过程中要多加注意，要具有防止上层滞水突涌的措施，以免造成路面的塌陷。通道各段地下管线分布情况管棚作业空间条件工程施工场地位于竖井内。管棚施工需要空间：纵向不小于6.5m，横向在两侧管棚位置处外扩不小于0.5m。竖井开挖至最下端一根管棚位置后继续往下开挖1.2m，然后浇注15cm厚C15混凝土作为管棚施工场地。如果管棚高程位置±0.8m设计有圈梁，竖井开挖时可暂不施工圈梁，待管棚施工完毕再浇注圈梁，以免影响管棚钻机施工时的摆放空间。管棚设计要求单个通道大

4、管棚设计呈“”形分布，在一竖井内向另一竖井内方向打设，共40根，单根打设长度为34m（西单通道）和49m（金街通道）。1、 棚管规格：采用159×8mm无缝钢管。钢管材质为C20，要求薄厚均匀。2、 棚管间距300mm；棚管中心距暗挖初支结构外皮轮廓线为100mm。3、 倾角：管棚走向与通道拱部平行。由于通道纵向设置人字坡（坡度0.5%），高点位于通道中部，管棚也需在高点转向。考虑到路下管线高程资料的误差，大管棚采用的打设工艺首先要求能够保证足够的精度，不至因下垂进入开挖断面，同时也不能过度上抬与管线冲突。施工过程中依据具体情况可再做调整。4、 注浆材料：0.8：1水泥浆液。技术质量

5、要求 1、本工程质量标准按中华人民共和国国家标准，以及工程施工规范和技术说明，设计规定的标准执行。2、 管位入口偏差应2cm。3、 单根棚管打设的有效长度误差5cm。4、棚管打设偏斜误差向上应15cm，并避免棚管向下偏斜至隧道开挖线以内。5、管棚打设采取间隔跳打的方式，每根棚管打设完后必须及时灌注水泥浆，并保证管外环状间隙浆液充填饱满。注浆量不小于理论值的1.2倍。6、为保证同一开挖段承载力，打设棚管同一截面内的接头数不超过管数的50%。7、做好施工记录，施工完毕进行测斜，并绘制每根棚管的走向，为后期开挖提供必要的数据。二、施工方案： 方案实施条件（由甲方完成）1、 竖井上方提供设备摆放的场所

6、和泥浆循环池场地。施工钻机安放场地要求平整，固实，保证管棚平台架设的稳固，以保障打设精度。2、 给出棚管打设定位（方位、仰角）的隧道开挖轴线和腰线及相应的测点。3、 所采购棚管管材要求壁厚均匀，无缝钢管。 4、 提供放置废泥浆的场所。现场吊装设备配合设备安装拆卸，管材下放，施工垃圾处理等。5、 提供水、电至管棚施工现场（竖井口）。电源功率不小于90KW。 管棚打设工法选定根据工程设计，质量标准结合施工场区地面条件，工程地质水文地质条件，参考我公司以往施工经验，选用“有线仪器定向，一次性跟管钻进”施工方法：即成孔和安装棚管一次完成，有利于控制管棚打设精度和控制地表沉降。主要包括：1、 用高精度导

7、向仪及钻具前端的探头控制楔形板钻头钻进，通过调整钻进轨迹，保证棚管打设精度满足设计要求。2、 导向原理：钻头内部装有发射信号的探棒，通过管内信号线传递到钻机操作台上的接收器，可以监测到钻头处的角度及楔形板的方向。钻机正常钻进时钻头旋转，成圆形孔。当钻头角度偏离设计轨迹，将楔形板调制相应方向，钻机停止旋转，向前顶进，通过楔形板与地层之间的斜面受力从而调整了钻头倾斜角度（纠偏）。3、 直接用159×8mm棚管做钻杆，形成满眼钻进，有效地约束钻头，减小或防止钻具偏斜，并避免因塌孔造成的沉降。随钻进加尺将棚管依次打入，成孔与棚管安装一次完成。4、 钻进过程中如有必要，孔口处安装密封装置，随时

8、可以控制出水、出砂量，并保证孔内有一定的压力，防止地层中水、砂突涌，造成地面塌陷。 密封装置示意图5、 每根管棚打设完毕后，及时压注水泥浆，保证孔内空隙及时充填饱满，防止由塌孔造成地面下陷。全部管棚注浆后对管棚周围的土体进行了加固，使管棚形成一个近似于封闭面的保护层，既为后期开挖创造了很好的条件，又在一定程度上起到了封水的作用。管棚注浆土体加固示意图6、 优点及缺点：此工法具有钻进方向可调控、打设精度高（0.3%0.5%）；跟管钻进防止了塌孔造成的地面下陷等优点，但工艺较复杂。此工法是我公司多年管棚施工和非开挖相结合的创新工艺，其在北京、上海、西安和广州等多个重要工程中已经成熟应用，最长已达1

9、40米。A、 有线仪器导向，跟管钻机打设棚管 有线导向仪 信号线 159棚管 探棒 地面 钻机 “有线仪器导向、一次性跟管钻进”工法管棚施工示意图1、 用水平导向仪及钻具前端的探头来控制斜板式钻头，从而达到调整钻进轨迹，保证棚管打设满足设计要求。2、 直接用159×8mm棚管做钻杆，形成满眼钻进，有效地约束钻头，减小或防止钻具偏斜。随钻进加尺将棚管依次打入，成孔与棚管安装一次完成。3、 打设水平钢管的机械，可架设在我司自行研制的可升降行走的平台上，该工作台可水平行走和垂直升降,并能调节水平方位角和垂直方向的仰俯角，工人操作安全可靠。4、 采用优质泥浆护壁工艺和循环系统的设施，采用小泵

10、量泥浆循环，通过钻杆、钻头(如有必要安装单向阀和密封盒)的控制，保证孔内（环状间隙）泥浆饱满起到护壁防塌等作用（保压）。泥浆采用定向钻进专用高质量膨润土及外掺剂配制而成。（三）、工艺流程 人员设备进场 平台搭设通水、电设备组装调试 管位复测 钻机定位（方位、仰俯角） 钻具组装、进孔 冲洗液循环 钻进 导向仪监测钻进偏斜状况 通过钻头出水口与鸭板位置与角度调整钻进方向（纠偏）测斜（验证自然偏斜角度）钻进 终孔注浆流程： 浆液搅拌 储浆池 注浆泵 注浆管 注浆接头 棚管 钻头出水口 管外环状间隙 出气孔冒浆 注浆终止。 出气口 泥浆泵环状及管内注浆示意图a) 彻底冲洗钻孔，保持孔内均匀充满泥浆液；

11、尽量减少孔内残余钻渣。b) 注浆要求：稳定、流畅、不得中断、连续注浆，孔口出水泥浆后，封住孔口，然后再加压注浆13次；（加压控制在0.40.6Mpa）。c) 注浆时，可根据孔内情况，来回旋转或拉动钻具，一边注浆一边放气，以保证管外“环状间隙”注浆饱满。d) 预先计算出注浆量，注浆时不得小于理论注浆量的1.2倍。e) 注浆浆液拟采用素水泥浆，其具有可灌性好、沉淀析水缓慢、渗透性较好，与砂、土层有较好的亲合力。易与周围土层、棚管形成整体结构性能。（四）、技术参数根据本工程特点、工程地质、水文地质、技术难度、质量要求、结合跟管钻进工艺优势和特点，技术参数着眼于以下几个方面： 1、水平钻进受钻具自重影

12、响，钻具前端易下垂，为了减少纠偏的工作量，控制环状间隙的扩大，开孔定位时，应考虑给以合理的钻进纠偏。 2、 钻具顺时针旋转，产生右旋力，易使钻孔水平偏斜，根据我公司以往经验，水平偏斜幅度较小，易控(尤其在细碎屑较均质地层中钻进)，开孔定方位时给以方位角纠偏值，完全能够达到质量要求。 3、 根据地层条件及以往经验和钻机性能，科学地确定泵压、泵量、钻压、钻速、转速等参数值。是保证棚管打设质量的主要主观因素。三、施工方案实施： 具体要求与说明：1、 棚管连接选择矩形扣，丝扣长度60mm。管材加工，单节长度采用定尺，通用棚管长度每节3.0m或4.5m，具体加工计划严格按配管表定量加工。2、 注浆浆液拟

13、采用水泥浆，合理配置的水泥浆是我公司总结以往工程注浆经验，经过反复进行浆液配比试验，并经工程应用检验而成注浆浆液类型，其具有可灌性、沉淀析水缓慢、渗透性较好，与一般土层有较好的亲合力。易与周围土层、棚管形成整体的性质。另外混合浆灌注较有益于所选用施工工法的操作。3、 棚管打设顺序为间隔跳打的原则，在施工中根据现场情况变化，可进行相应的调整。 4、 为了提高单步开挖段管棚的承载能力，相邻棚管接缝应错开，缝距1m为宜。5、 设备组装前要进行逐一检查，保证其应有的完好率。6、 钻机的组装： 工作平台用管棚机专用移动平台，考虑棚管打设长度长，钻进扭距大的特殊性，其稳固性上有保障。 健全现场指挥系统，关

14、键部位的组装必须有专业人员负责，并做好验收。7、 根据现场条件，合理布局泥浆制作、循环系统、水泥浆制作、注浆系统等。8、 电器设备、电缆（电线）要规范架设。9、 施工前，技术人员对已预埋的套管管位、角度进行认真复测，误差超限者提请甲方共商妥善解决方案。10、 开孔定位，调试角度必须由专人负责，并且做好复检，确保无误，其给定值要记录存档备查。11、 为防止地面沉降，严格控制出（泥）沙量，始终保持回浆量小于进浆量。12、 在施工中，根据对地层情况的了解，对技术参数进行适时调整。13、 棚管打设终止后，立即注浆。其中水泥标号选用425普通硅酸盐水泥。14、 注浆泵压0.6MPa为宜。根据单孔孔内情况

15、灵活控制泵压，孔内压力保持在0.40.6MPa范围内。投入主要设备名称型号数量产地水平钻机FDP15B1连云港工作平台（可移动升降式）XY型1自产美国月食导向仪DCI1美国进口泥（注）浆泵Bw250型2衡阳探矿机械厂经纬仪、水准仪J61北京博飞搅拌机旋涡式1自制电焊机交流氩弧焊2上海其他若干施工人员配置：1、 总人数：1822人。2、 管理人员：项目负责 1人 技术负责 1人后 勤 1人测 量 1人 3、生产人员：1418人施工进度安排：1、 接甲方通知，管棚施工工作面已完全具备条件，进场起2天安装就绪。2、 工期自正式钻进之日计，单个通道管棚施工完毕需1215天。3、 遇有非主观原因，工期顺

16、延。四、质量保障措施： 技术质量保障措施的总体要求是：建立严密的质量管理体系，现场各工序均有专人负责，严格实施岗位责任制，力求做到分工明确，责任到人，上下工序衔接紧凑，配合默契。具体措施大体包括：（一） 方案实施措施1.钻孔开口时设导向管或导向架，导向管及导向架安设要严格测量，保证开口方向、方位的准确。2.钻进过程中，严格按操作要点施钻，控制好转速及进度，同时钻进时注意钻机的平稳及钻杆的平直。发生异样时停机检查，及时对产生的钻孔偏差予以纠正，防止废孔。3.每钻一孔进行一次终孔检查，孔位的偏差、终孔端的偏移值不大于15cm，并不侵入开挖边界。4.采取跳位钻孔法钻孔，并钻一孔注浆一孔，以防地面沉降

17、。5.钻工及注浆工均需经正式培训合格。6.管内注浆，一定要安设排气管，并使终压值达0.6MPa，并稳定5 10min。7.浆液配制过程中严格计量，保证浆液流动度、凝固时间、强度发展及最终强度均符合设计要求。8.施工过程中，电工、测量人员、试验人员、技术人员必须跟班作业，保证作业面安全用电及照明，并通风良好；随时检测施工参数并予记录，以便及时发现问题并予以解决。（二） 人员管理措施1、 上岗人员必须经过岗前培训。2、 开工前，认真做好技术交底，做到人人明白技术质量要求，个个清楚质量责任。3、 严格按照大管棚打设施工的总体要求和甲方技术交底的具体要求进行每一工序施工。4、 认真执行施工组织设计及施

18、工技术措施中规定的质量标准。5、 生产主管，技术人员，机手在施工中注意观察地质变化，掌握质量控制规律，随工程进展适时调整技术参数。6、 严把材料质量关，对所使用的材料、零件均须由专人检测验收。7、 及时召开质量分析会，就目前的质量问题及工作重点进行研讨。10、建立可行、有效的质量奖惩制度，连续质量优良者奖，人为出质量责任事故者惩。五、安全生产措施1、项目经理负责安全生产领导工作，各班安全检查员负责现场昼夜安全施工检查监督工作。2、安全员要具备技术全面、责任心强、不畏上不护短的素质。安全员发现事故隐患，有权责令班组立即停止施工，采取有效除患措施。3、进入现场所有人员必须戴安全帽，穿戴要符合安全规

19、定。不得做与生产无关的事情。4、上岗人员必须遵循本项目部的作息时间安排，严格遵循请假报批制度。施工期间严禁饮酒、赌博。5、因施工现场人员和设备较多，同时施工时，要相互兼顾，以免误伤和降低工效。6、电器设备安装、拆卸、维护必须由专职电工操作，其他人员不得擅动。7、各工种施工时，均应遵守相关安全操作规程。8、所有施工人员必须遵守本工程施工组织设计方案中的有关生产安全措施方面的规定，以及甲方制定的与我方施工安全有关的管理规定。六、应急处理预案：1、 施工前，结合本工程特点，制定安全生产措施，对全体人员进行安全生产教育，签定安全生产责任状。2、 施工前，进一步向甲方、业主、当地群众调查了解地下障碍物分

20、布情况、埋深、做出相应的防范措施。3、 遇不可钻异（硬）物处理方案:由于设计棚管所穿土层为冲积相沉积形成的粉土、粉质粘土等，根据对其沉积环境分析，不可能存在非人为的影响正常钻进的异物。故钻进施工中如遇不可钻异（硬）物，需慎重对待之，应采取以下处理方案： 钻进中确认遇异物应立即停止钻进，不准抱着钻钻看的态度蛮钻，及时向有关方汇报。 首先校正钻孔角度，排除下扎超限的可能性。 确定异物空间位置，协同甲方调查异物类型与来源，探寻可继续钻进的钻进工艺变更方案。 为保证管棚打设质量，严格岗位责任制和逐级汇报制度，科学施工，杜绝蛮干。4、 建立顺畅的通讯系统，遇有意外做到汇报及时，处理及时。5、 建立奖惩制度，对责任心强，能及时发现可能发生意外的征兆、隐患，并积极防患于未然者奖；对有效、得当地进行处理意外事故及处理事故提供有效方案者奖；在处理紧急情况时，对擅离职守，消极怠工或起不利作用者罚。七、工程施工重点、难点分析及应对措施 1、地层分析： 管棚所穿地层以粉土、粉质粘土为主，结合以往地质施工经验，其密实度与动态下稳定性较好，但有可能由于粘粒成份含量较低，钻进中遇水（冲洗液）易坍塌，具有造成水土过量流失的风险