非开挖超长管棚施工技术

1、3-2-12非开挖超长管棚施工技术1 前言1.1 非开挖超长管棚施工技术现状非开挖技术是从原始的钻探技术衍生并逐渐发展起来的一种新兴技术，是在不破坏地表的情况下铺设各种地下管线的技术；现代非开挖技术（Trenchless technology），在上世纪80年代从发达国家兴起、由岩土钻探技术衍生并逐渐发展成熟的一种新兴技术。与传统的挖路施工方法相比，非开挖施工技术具有不破坏地表、不影响交通、不涉及拆迁、施工周期短等优点，可广泛应用于电信、供水、供电、供气等市政工程，尤其适合无法明挖区域。我国在该技术上的开发，落后于西方发达国家约20年。近几年，我国非开挖技术取得了长足进步。非开挖地下管线施工技

2、术目前包括水平导向钻进技术、气动夯管锥技术、气动冲击技术、微型隧道技术等。通常情况下长管棚单向施工长度较短，通常设置在隧道洞口拱部，破口前施作；如沈丹高速公路唐岭隧道洞口拱部设L=30m、1085mm、40cm管棚；北京地铁天坛洞门站采用L=18m、1085mm管棚、40cm；磁器口站采用L=18m和10m、40cm、1085mm管棚；崇文门站采用L=27m、1085mm、30cm管棚及L=36m、377mm、50cm管棚。国内外暗挖地铁建设中尚无类似蒲黄榆车站拱部超前长管棚布置形式（单根长146m、环向间距33cm、共103根）的设计案例。通过地面模拟试验，2004年采用非开挖水平导向钻进技

3、术成功的实施了该工程。蒲黄榆车站拱部超前长管棚施工的成功，进一步推动了长管棚在地铁施工领域的应用，此后地铁施工领域的长管棚设计长度有所增加，陆续出现120m、75m等不同长度的长管棚；后期北京地铁四号线、十号线等均不同程度的采用了管棚作为超前支护，且长管棚的施工方法日趋多元化，如水平导向钻进技术、跟管钻进技术等非开挖长管棚施工技术得到长足发展。1.2 非开挖超长管棚施工原理和工艺特点工艺原理：非开挖长管棚施工技术，即采用非开挖技术暗埋钢管形成管棚并注浆形成管棚支护，是利用水平导向钻机钻进形成导向孔，利用回扩器回扩孔，进而回拖钢管并对管棚钢管进行注浆的一种新兴工艺。工艺特点：采用非开挖水平导向钻

4、进技术施工长管棚，能不破坏或拆迁地面建（构）筑物、不影响地面交通，有效的保护了周边环境；在导向系统导向下，采用膨润土泥浆护壁，从管棚入口端往出口端进行导向孔钻进，导向孔钻进完成后，卸下导向钻头，换上回扩器，在膨润土泥浆护壁下从出口端往入口端回扩孔、回拖钢管，最后对管棚钢管进行浆液灌注，形成长管棚。1.3 适应范围非开挖水平导向钻进技术的长管棚施工，适用于地下两端有操作空间的环境，一端作为钻机工作室，另一端作为回扩孔及回拖管工作室；采用无线导向，管棚埋深宜在12m内，且管棚经过地段不能有强烈的信号干扰源；有线导向时无需地面导向，通过有线连接导向，管棚埋深范围可以更深；考虑施工精度，管棚相邻孔位间

5、距宜在500600mm。2 工艺流程及操作要点2.1 工艺流程图非开挖长管棚施工包括施工准备、测量定位、钻机就位、钻孔、回扩孔拖管、管棚注浆、泥浆处理等工序，长管棚环向间距小，为防止窜管，宜采取间隔跳槽施工。长管棚非开挖施工工艺流程见下图。施工准备测量定位钻机就位导向系统泥浆系统管棚注浆泥浆处理回扩孔、拖管导向孔施工泥浆系统附图1 非开挖长管棚施工工艺流程2.2 测量定位长管棚施工前在钻机操作空间内和地面进行孔位空间测量定位。钻机操作空间内测量：在钻机施作管棚位置将管棚设计轴线和高程测设定位，便于钻机就位，钻机钻杆轴线与管棚设计轴线的沿长线相吻合。地面测量：在管棚设计轴线对应地面测定管棚中线，

6、使地面轴线与设计管棚轴线保持一致；为便于测定管棚埋深，在地面长管棚对应轴线上纵向每1米测量出地面标高，便于与长管棚设计标高比较，从而计算长管棚理论埋深，便于导向孔钻进时地面接收器根据地面轴线和高程对导向孔钻进线路进行监测，并时时调整孔位的空间位置，以确保成孔精度。2.3 钻机配置及钻机就位长管棚采用非开挖技术施工，管棚单根长度长，钻孔和回拖等作业阻力大，钻机性能及配置要求高，主要包括钻机扭矩、回拖力、管棚钻杆。配置钻机时可根据管棚所处位置穿越的地质情况具体选定，如蒲黄榆车站146m长管棚采用非开挖技术施工时，钻机扭矩4000N.m，回拖力150KN，采用60mm、L=2m钻杆。根据长管棚设计轴

7、线，在长管棚入口端操作空间内安设钻机；钻机精确就位后需对钻机平台进行加固，防止钻机作业过程中发生晃动；开钻前检查钻机钻杆轴线与管棚设计轴线是否一致，确保钻杆入口位置准确。2.4 导向孔钻进从管棚入口端往出口端进行导向孔钻进施工。导向孔钻进施工是在泥浆护壁、导向系统导向控制下进行的，钻杆前端安装导向钻头，导向钻头前端设导向板，随钻杆旋转钻进，钻头导向板即旋转切削土体向前推进；钻杆分节安装，单根钻杆长度一般为2m，相邻钻杆采用丝扣连接。导向孔钻进施工受导向系统、泥浆系统、水平导向钻机性能、导向孔径及钻机操作等因素影响。钻进过程中根据管棚埋深不同，分别采用无线导向系统或有线导向系统；为防止钻进过程中

8、孔壁坍塌，采用膨润土泥浆护壁，并经常检测泥浆的各项指标，确保孔壁稳定。2.4.1 导向系统导向系统是导向孔钻进中的一个关键环节。导向系统与长管棚埋深、管棚经过地层内干扰源等因素有关。根据管棚埋深和干扰源情况，选择无线导向系统或有线导向系统。目前国内对导向系统的研究和开发尚处于起步阶段，长管棚施工多采用进口的导向系统；如美国ECLIPSE无线导向系统、ECLIPSE有线导向系统、地磁地下定位系统，英国雷迪导向系统等。通过试验及施工实践分析，长管棚埋深在10m以下时，导向孔钻进采用ECLIPSE无线地下定位系统，配备普通探棒，导向系统信号传输基本能满足要求。长管棚埋深在1012m时，由于导向系统信

9、号减弱，无线普通型导向系统地面接收器已无法正确探测到钻头内探棒发射的信号，宜采用ECLIPSE无线地下定位系统，配备加强型探棒，该探棒理论探测深度19.8m。附图2 ECLIPSE无线导向系统长管棚埋深超过12m后，无线导向系统钻头内的探棒发射信号到达地面后信号较弱，受地层内管线、电缆及洞内钢筋混凝土等干扰源的干扰，地面接收器已无法接收到钻头内探棒发射的正确信号，宜采用普通有线导向系统或地磁地下定位系统。地磁地下定位系统无需地面导向，是有线导向系统，每钻进一根钻杆须进行导线连接。地磁地下定位系统见下图。附图3 地磁地下定位系统（电脑、遥显、接收器、地磁探棒）2.4.2 导向控制(1) 无线导向

10、系统导向控制无线导向系统导向控制时，是通过地面接收器接收钻头内探棒发射的信号来判断钻头的位置。导向钻头内设探棒安装孔和射流孔，射流孔与钻杆中心泥浆孔连通；探棒安装孔与泥浆射流孔分开，探棒安装孔须密闭，防止水渗入，影响探棒发射信号。探棒发射信号受地层和附近环境干扰源的干扰，实测的数据由于信号的干扰衰减而存在误差。试验发现，在同样环境下探棒埋深相同(相近)时，接收器实测数据与理论数据存在一个基本固定的差值。因此，在导向仪测定钻头深度时，可根据该固定误差进行深度计算，判断钻头深度。由于钻头是钢制品，钻头本身对探棒发射信号也有影响，故应在钻头探棒发射信号长度区域进行开槽处理，钻头开槽长度比探棒长度宜长

11、30mm左右，开槽数量宜达到4个槽以上；开槽个数和长度对信号发射影响较大，当采用加强型探棒时，钻头上开槽数量宜达到5个槽以上，探棒方可发射正确信号。钻头开槽缝应采用密封胶密闭，防止外部水沿开槽缝渗入钻头探棒安装孔内。导向钻头使用前应进行探棒标定，即采用地面接收器在地面测量探棒距离，与钢尺测量距离对比，调整后确保接收器探测距离与钢尺量距一致。探棒标定时应把探棒置于钻头内标定，单独进行探棒标定与装入钻头内进行探棒标定存在误差，而实际导向孔钻进作业是将探棒置于钻头内，故每次导向孔钻进前必须进行标定，且为了钻进过程中接收器探测深度的准确性，标定时应当把探棒置于钻头内进行标定。导向深度偏差控制：在导向孔

12、钻进前按管棚设计进行钻进线路纵坡设计，确定好设计纵坡后，导向孔钻进过程中根据该纵坡进行钻头倾角控制。钻进过程中基本保持钻头倾角控制在允许误差内，同时考虑接收器实测数据与设计埋深的差值，导向孔钻进过程中将实测数据扣减该差值进行长管棚埋深控制。导向平面偏差控制：在导向过程中，必须测定钻头内探棒前点和后点及钻头正下方位置，通过连接前点和后点并与钻头正下方位置相交确定导向钻头平面位置。采用ECLIPSE无线导向系统时，钻头平面位置确定见下图。附图4 无线导向系统钻头平面位置确定示意图导向孔钻进轨迹平面位置及深度偏差调整是通过调整导向钻头导向板方向、顶进一定长度的钻杆来实现纠偏。在无线导向系统导向孔钻进

13、过程中，地面导向人员根据接收器探测结果，发现偏差后通过对讲系统指挥钻机操作员进行钻头调整，确保导向孔沿设计轨迹钻进。地面接收器监测发现偏差后，及时通过通讯系统指挥钻机操作手进行调整。(2) 地磁导向系统导向控制导向系统还包含有线定位系统及地磁定位系统。有线定位系统是通过连接线把探棒与遥显连接，探棒发射信号通过连接线传递到遥显上；ECLIPSE有线地下定位系统信号是通过连接线传递的，因此受周围环境干扰小，钻头埋深及平面位置偏差同样需要通过地面接收器测定。地磁定位系统具备传统有线导向系统的全部特性。该系统包含地磁探棒、地磁接收器、地磁遥显、电脑、无磁钻头、无磁钻杆等。地磁定位系统是利用地球磁场及地

14、磁有线探棒发射磁场，确定钻进线路的磁偏角，探棒发射信号通过钻头与遥显的连接线将信号传输到遥显上，遥显与电脑连接，在电脑上显示钻进线路的纵断面及平面图，与事先设计线路比较，发现偏差及时调整，从而确保导向孔钻进与设计线路重合。但地磁地下定位系统依赖地球磁场及探棒发射的磁场进行定位，而普通钢管对该系统有较大影响，为减少钢制品对地磁地下定位系统的影响，必须采用无磁钻头，且钻头与钻杆连接的前6米也必须采用无磁钻杆；确保地磁钻头信号传输的准确性。地磁地下定位系统导向控制时，无需地面导向，但接收器也可以在地面进行监测，校核钻头钻进轨迹。正式钻进前在电脑上设定钻进轨迹的平面图和剖面图，并对地磁探棒进行初始数据

15、采集，根据地面测量放出的设计轨迹线，地磁探棒放置到初始轨迹位置，遥显直接采集地磁探棒初始位置，包括方位角和标高。导向孔钻进时，地磁系统电脑、遥显及钻头内地磁探棒通过导线传递钻进轨迹信号；地磁探棒通过导线传递钻头钻进轨迹的平面和剖面位置，与电脑上的设计轨迹比较，判断是否需要进行钻进轨迹调整。钻机操作员根据电脑上监测信息进行调整，调整方法与无线导向系统相同。地磁导向系统电脑设计轨迹见图5。附图5 地磁系统电脑显示长管棚平面和高程设计及钻进轨迹图实践证明：粉质粘土层内的长管棚轨迹纠偏比较容易，而粉细砂层长管棚轨迹偏差纠正比较困难，有时必须反复调整导向板角度顶进对钻进轨迹进行修正。2.5 泥浆系统泥浆

16、系统是导向孔钻进过程中的又一关键环节，泥浆不但能护壁，而且还能在钻进过程中冷却钻头，并作为悬浮钻屑的流动体，泥浆以膨润土及外加剂为原料按一定比例配置而成，不同地层对泥浆粘度有不同要求。特别是粉细砂和松散的中粗砂层对泥浆配置要求非常高。膨润土泥浆采用马氏漏斗粘度进行测定，膨润土泥浆适宜的PH值环境为8.510；粉质粘土层有一定自稳能力，膨润土泥浆粘度控制在20秒左右，粉细砂层膨润土泥浆马氏漏斗粘度控制在3035秒，中粗砂层膨润土泥浆马氏漏斗粘度控制在3545秒，可根据地层地质情况进行比选。膨润土泥浆用量一般为孔径的35倍左右，配置时需机械搅拌；泥浆流量大，回收处理后须检查粘度及PH值后方可按标准

17、进行循环利用。为确保砂层成孔质量，泥浆配置时可以采用进口易钻膨润土。2.6 回扩孔拖管导向孔施工完毕后进行回扩孔及回拖钢管施工，回扩孔拖管施工受回扩孔径、膨润土泥浆配置、回拖钢管连接形式等因素影响。导向孔从一端往另一端钻进，导向孔径较管棚孔径小，必须进行回扩孔及回拖钢管。回扩孔径宜控制在回拖钢管管径的1.31.5倍。粉质粘土层中由于粘土具有一定自稳能力，膨润土泥浆渗透损失小，边回扩孔边拖钢管，回扩器直径取1.3；粉细砂层回扩器直径取1.4，增大钢管与回扩孔之间间歇，一次性边回扩孔边回拖钢管；中粗砂层回扩器直径取1.5，由于中粗砂地层自稳能力差，膨润土泥浆渗透损失大，护壁效果差，为确保回拖钢管顺

18、利，先回扩孔一遍，增大孔径，再回拖钢管，减小边回扩边回拖时砂砾对钢管的阻力。回拖钢管接头采用内丝连接，并在接头位置焊接加强，接头承受拉力大于钻机回拖力，达到150KN以上（接头的连接形式由试验取得）。回扩孔拖管时，根据钻机本身工作能力通过调整回拖速度，采用膨润土泥浆护壁，回拖力控制在钻机最大回拖力内，膨润土泥浆与相应导向孔钻进泥浆配置相同。长管棚钢管受操作空间等限制，管棚钢管单根长度常控制在6m内；相邻管棚钢管接头错开2m长度。2.7 管棚注浆为确保浆液扩散，在回拖钢管上纵向按300mm间距梅花型钻810mm浆液扩散孔；注浆前采用高压风对回拖管内钻屑清理，保持注浆管路及浆液扩散孔畅通。管棚浆液

19、宜采用水泥浆，外掺少量微膨胀剂；注浆前分析导向孔钻进及回扩孔和清孔过程中钻屑总量，与设计注浆量比较，考虑地层浆液扩散系数，确定浆液灌注量。为确保注浆数量，在管棚钢管出口上下部预留两个10mm通气孔，浆液进口处钢管上焊接闸阀进行浆液流动控制；当管棚钢管出口下部通气孔流出浆液后进行下部通气孔堵塞，上部通气孔出现浆液后进行上部通气孔堵塞。管棚注浆从一端往另一端灌注，第一次注浆压力控制在1MPa左右，根据实际注浆数量与理论注浆数量比较确定是否需要进行二次浆液灌注。一般浆液配合比水泥：水：膨润土：铝粉=1：0.8：0.05：0.001，实际注浆时，可根据地层情况调整。2.8 超前长管棚施工注意事项 (1

20、)导向控制导向孔钻进入口位置必须正确，通常情况下口部30m左右长度钻进偏差较小，钻进过程中导向监测频率可以控制在每根钻杆监测一次，即在停止钻进加长钻杆过程中进行导向监测。随着导向孔钻进的增长，导向控制难度加大，必须加大导向监测频率，每根钻根安装过程中和每根钻杆钻进一半时进行导向监测；同时根据偏差情况随时加密导向监测频率，发现钻机轨迹偏离设计轨迹，及时反馈信息，便于钻机操作人员及时调整。导向人员与钻机操作人员应保持密切联系，钻机上遥显显示钻头倾角、钻头导向板的钟面值；钻机操作人员应根据长管棚设计角度，与遥显上的钻头倾角比较，发现异常应及时反馈信息，调整导向钻头导向板方向。(2)导向孔钻进导向孔钻

21、进在导向系统监测下进行，钻机操作员必须与导向控制人员密切配合，根据监测信息及时进行钻进轨迹偏差控制，防止偏差过大；同时钻进过程中需控制钻机扭矩并控制钻进速度。随着导向孔钻进长度增加，由于钻杆装卸必须关闭膨润土泥浆，重新启动泥浆阀门后泥浆到达钻头时间加长，为防止钻头堵塞导致探棒升温过高，必须根据地层情况控制钻杆跟进速度，为确保水流畅通，装上钻杆后须停留一定时间，待膨润土泥浆到达钻头并形成压力后方能继续钻进。3 非开挖超长管棚施工组织3.1 劳动力组织非开挖超长管棚施工根据环境和工期特点，可以采用24小时轮班作业。附表1 劳动力人员配置表岗位工种人数岗位工种人数项目经理1人安全员1人项目总工程师1

22、人钻机操作员2人领工员2人焊工4人导向控制技术人员2人电工1人工程技术人员1人机修工1人质量员1人普工10人3.2 机具设备配置附表2 机具设备配备表序号设备名称序号设备名称序号设备名称序号设备名称1钻机4水准仪7注浆机10浆液搅拌机2导向系统5钢管套丝机8泥浆泵113全站仪6电焊机9电葫芦123.3 工序循环时间以146m长管棚为例，单根管棚工序施工时间如下：钻机就位固定：6小时。导向孔钻进无线导向时间：6小时。有线导向时间：11小时。卸钻头、换回扩器时间：2小时。回扩孔：5小时。回送钻杆：3小时。回拖钢管：10小时。管棚注浆：2小时。粉质粘土层内长管棚施工循环时间：无线导向23小时/根粉细

23、砂层内长管棚施工循环时间： 无线导向23小时/根中粗砂层内长管棚施工循环时间： 无线导向23小时/根 地磁导向36小时/根4 质量控制为防止长管棚侵入开挖线，同时考虑隧道开挖后管棚下方土体容易坠落，管棚宜布置在开挖轮廓线外20cm左右。长管棚施工质量控制重点是导向孔成孔质量和管棚注浆质量。4.1 导向成孔质量控制长管棚导向成孔精度直接制约着长管棚的施工质量。必须在钻机就位固定、导向控制环节确保导向成孔精度。施工的长管棚不允许侵入开挖线，长管棚施工精度控制在埋深的5内。钻机就位固定：钻机就位必须准确，确保钻机钻杆轴线与设计长管棚轴线重合；钻机就位后应固定牢固，防止施工过程中产生过大的晃动。导向控

24、制：分析长管棚埋深，施工前调查长管棚施工区域地层内和地面电线电缆、混凝土管、钢筋混凝土结构等干扰源；正确选择导向系统，根据调查资料选择抗干扰能力强、满足探测深度的导向系统。加强导向监测，每1米监测一次，导向人员与钻机操作员保持密切联系，发现钻进轨迹偏离设计轨迹时及时进行纠偏，加大导向监测频率。4.2 管棚注浆质量控制长管棚钢管上钻梅花型浆液扩散孔。注浆前采用高压风等方式清理钢管内钻屑，确保钢管和浆液扩散孔畅通。注浆浆液严格按配合比进行搅拌，浆液中掺入少量微膨胀剂。钢管两端采用喷射混凝土或普通混凝土封闭形成止浆墙；注浆口设闸阀控制注浆压力和注浆量，防止注浆浆液回流；注浆压力控制在1MPa左右，注

25、浆完毕后需保持一段时间的注浆压力，以确保浆液的扩散效果。分析实际注浆量与理论注浆量，并进行比较，确定是否需要进行二次注浆。5 安全注意事项5.1 作业人员劳动保护钻杆装卸工人应戴防水手套、水靴，电焊工佩戴绝缘手套，钻机平台上的高空作业者需佩戴安全绳，浆液搅拌工人应戴口罩。5.2 钻杆装卸安全采用人工装卸钻杆时，必须在钻机停止转动后方可安装钻杆，严禁钻杆转动过程中安装钻杆。钻机操作员应与卸钻杆工人保持一致，防止卸钻杆时伤人。5.3 地面导向交通安全无线导向系统导向时，进行地面导向监测。如长管棚上部对应交通道路，则应进行地面交通导流；路面设交通标识牌，设小红帽、施工慢行、防撞墩等，地面作业人员穿反

26、光背心，并遵守交通导流的有关规章制度，确保地面导向人员安全。5.4 回拖钢管施工安全回拖钢管施工涉及钢管连接。钢管回拖时应搭设操作平台，平台搭设要规范，并能满足作业人员操作和钢管连接操作空间要求，平台上不能乱堆乱放钢管，防止安全事故发生。回拖钢管时，工作面两端采用对讲机联系，确保钻机操作员和钢管连接人员之间信息畅通，连接钢管必须在钻机钻杆停止转动时操作，避免伤人。钢管丝口连接时应保持钢管顺直、水平，并对钢管进行临时固定，确保焊接质量，防止回拖过程中发生接头质量事故；接头焊接作业人员必须持证上岗，遵守焊工操作规程。5.5 管棚注浆安全管棚注浆包括浆液配置、搅拌、注浆。浆液搅拌作业时液面不能过高，

27、防止浆液飞溅伤人，同时作业工人佩戴口罩等防护用品；注浆设备使用前应检查其密闭性能等，注浆机上安装压力表，工人严禁正对注浆管接头；注浆管与管棚之间采用闸阀控制，工人同样应避免正对注浆管。6 工程实例6.1工程简介北京地铁蒲黄榆车站在世界暗挖地铁建设中首次采用大跨度（宽22.6m）单拱单柱双层岛式结构，浅埋暗挖施工。车站拱部覆土厚度仅56米。车站上方对应地表为交通繁忙的联络北京二环与三环主干道的蒲黄榆路。施工风险大，为确保施工安全，蒲黄榆车站拱部支护采用超前长管棚。长管棚纵向一次性通过车站拱部，单根长146m；长管棚沿车站拱部开挖线外0.2m环向布置，环向间距0.3m，从东南结合部往东北结合部纵坡

28、为0.3%，超前长管棚采用1145mm钢管，共103根。蒲黄榆车站超前长管棚从上到下经过地层为粉质粘土层、粉细砂层、中粗砂层。蒲黄榆车站超前长管棚布置见下图。由于蒲黄榆车站的特殊环境不允许地表开挖，且管棚单根长度达146m，管棚管径仅114mm；普通管棚施工技术无法满足蒲黄榆车站拱部超前长管棚施工要求。经过市场调查，请专家论证，结合蒲黄榆车站拱部超前长管棚特殊操作空间和周边环境，确定采用水平导向钻进技术。通过近半年的地面模拟试验，于2003年9月份正式应用于蒲黄榆车站拱部超前长管棚施工。附图6 蒲黄榆车站管棚横断面布置图附图7 蒲黄榆车站管棚纵断面布置图6.2施工情况6.2.1 超长管棚总体实

29、施方案蒲黄榆车站超前长管棚施工采用非开挖水平导向钻进技术，以车站两端风道与车站结合部为工作室，东南结合部为水平导向钻机工作室，东北结合部为回拖钢管工作室。从东南结合部往东北结合部进行导向孔钻进施工，导向孔钻进过程中采用膨润土泥浆护壁，并根据管棚埋深不同采用不同的导向系统进行导向控制。导向孔施工完成后，从东北结合部往东南结合部进行回扩孔及回拖钢管作业，回扩孔及回拖钢管过程中均需采用膨润土泥浆护壁。回拖钢管完成后进行管棚浆液压注，形成超前长管棚。6.2.2 施工工艺过程分析蒲黄榆车站拱部超前长管棚施工工序繁多。每根管棚施工从管棚轴线测量定位，支架安设，导向孔钻进，回扩孔，回拖钢管到管棚注浆，共六道

30、主要工序。由于长管棚环向间距仅30cm，为防止窜管，采用间隔施工。施工准备测量定位支架安设钻机就位回送钻杆导向系统泥浆系统管棚注浆泥浆处理拆除中隔壁回拖钢管回扩孔泥浆系统泥浆系统恢复中隔壁导向孔施工泥浆系统附图8 蒲黄榆车站超前长管棚施工工艺流程由于蒲黄榆车站管棚施工钻机工作室位于结合部内，单个洞室空间狭小，钻机安设前必须根据管棚位置及钻机结构尺寸对结合部临时中隔壁进行破除。(1)测量定位长管棚施工前对设计钻进轨迹进行测量定位，便于导向孔钻进过程中对钻进轨迹进行监测。为确保钻机钻杆轴线与设计管棚轴线一致，钻机定位前在车站两侧结合部内定出管棚轴线，确保水平定向钻机钻杆中心与设计轴线对应。同时需在

31、蒲黄榆主路上进行管棚轴线测量定位，使地面轴线与设计长管棚轴线保持一致；为测定管棚埋深，在地面长管棚对应轴线上纵向每1米测定地面标高，与长管棚设计标高比较，计算长管棚理论埋深。导向孔钻进时，地面接收器根据地面轴线对导向孔钻进线路进行监测。(2)导向孔施工从东南结合部往东北结合部进行导向孔钻进施工。导向孔施工受导向系统、泥浆系统、水平导向钻机性能、导向孔径及钻机操作等因素影响。钻进过程中根据管棚埋深采用ECLIPSE无线导向系统和地磁地下定位系统进行导向；为防止钻进过程中孔壁坍塌，采用膨润土泥浆护壁。本车站长管棚最大埋深14m，为此选择地磁地下定位系统；管棚埋深在10m以下，导向孔钻进采用ECLI

32、PSE无线地下定位系统，配备普通探棒；管棚埋深在1012m时，由于探测信号减弱，无线普通型导向系统地面接收器已无法正确探测到钻头内探棒发射的信号，采用ECLIPSE无线地下定位系统，配备加强型探棒，理论探测深度19.8m。管棚埋深超过12m后，无线导向系统钻头内的探棒发射信号到达地面后信号较弱，受地层内管线、电缆及洞内钢筋混凝土等干扰，地面接收器已无法接收到钻头内探棒发射的正确信号，采用地磁地下定位系统；地磁地下定位系统无需地面导向，是有线导向系统，每钻进一根钻杆必须进行导线连接。导向孔施工过程中，通过调整导向钻头导向板方向、顶进一定长度的钻杆来实现纠偏。(3)回扩孔拖管导向孔钻进完成后，从东

33、北结合部往东南结合部进行回扩孔及回拖钢管。回扩孔拖管施工受回扩孔径、膨润土泥浆配置、回拖钢管连接形式等因素影响。回扩孔径根据管棚钢管直径及管棚经过地层不同选用不同的回扩器直径。蒲黄榆车站长管棚采用114mm钢管，施工中粉质粘土层回扩器直径采用150mm，粉质粘土层具有一定自稳性，且膨润土泥浆渗透损失小，采用一次性边回扩孔边回拖钢管；粉细砂层中回扩器直径选择160mm，增大钢管与回扩孔之间间歇，一次性边回扩孔边回拖钢管；中粗砂层中回扩器直径选择170mm，由于中粗砂地层自稳能力差，膨润土泥浆渗透损失大，护壁效果差，为确保回拖钢管顺利，先回扩孔一遍，增大孔径，再回拖钢管，减小边回扩边回拖时砂砾对钢管的阻力。(4)管棚注浆回拖钢管完成后进行管棚注浆。管棚