管棚施工總結(jié)

北京首爾工程技術(shù)有限公司大管棚施工(shīgōng)方法總結(jié)共四十頁大管棚施工的一般(yībān)方法

大管棚施工的一般方法為：使用水平鉆機在隧道開挖前的拱部區(qū)域按設(shè)計孔數(shù)、間距和深度鉆設(shè)水平孔，埋設(shè)管壁預(yù)鉆有孔眼的鋼管，并通過管壁預(yù)鉆孔眼注入水泥漿以加固土體和提高鋼管的剛度，使隧道拱部預(yù)先形成一傘狀鋼管棚，此結(jié)構(gòu)本身具抗剪性能,可有效承載上覆局部松軟土體的荷載，且使被加固土體的抗剪強度有較大幅度的提高，從而在隧道開挖而拱部支護未施工或未發(fā)揮作用時，提供上覆土體所需的支撐力，減小或消除因隧道開挖引起(yǐnqǐ)的地面沉降和臨近管線的變形，確保隧道開挖安全。

共四十頁1、大管棚應(yīng)用(yìngyòng)范圍隧道出入口、淺覆蓋地帶穿越軟弱地層(dìcéng)、破碎帶下穿高速公路、鐵路及其他建筑物對地面沉降有特別要求的地段下穿河底、湖底或海底共四十頁2、大管棚作用(zuòyòng)機制大管棚的作用機制主要是起到簡支梁的效果：管棚的一端深入隧道前方地層中，另一端在已有支護的上方。這樣通過管棚可以將局部的應(yīng)力特別是正開挖的拱部應(yīng)力均勻分布到前后(qiánhòu)，避免局部的應(yīng)力集中而失穩(wěn)。共四十頁3、大管棚應(yīng)用(yìngyòng)中存在的問題打設(shè)方法存在問題管棚施作精度低施工距離較短缺少專用機械(jīxiè)，工效低 缺乏相關(guān)規(guī)范共四十頁打設(shè)方法存在(cúnzài)的問題通常的管棚打設(shè)方法是先用鉆機通過鉆桿、鉆頭等鉆具打設(shè)比管棚管要大的孔，然后撤出鉆桿、鉆頭，再將管棚管送入已打好的孔中。這樣在一些較松散、軟弱的地層中不易成孔，有些施工隊伍(duìwu)為了將管棚鋼管送入，反復(fù)打孔、掃孔，對地層擾動很大，往往是以后事故的主要原因。特別對一些含水地層，如果不采取特殊措施避免在管棚施工過程中產(chǎn)生非可控的水土流失，一般都會產(chǎn)生或大或小的事故。共四十頁管棚施作精度(jīnɡdù)低一般管棚都設(shè)計有導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)墻，導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)墻作用有二：其一是取定孔位和定入孔角度的作用，其二是希望通過導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)管使得鉆孔方向在一定的深度內(nèi)能保持大致不變。即使有了導(dǎo)向墻，超過30米的管棚的打設(shè)精度還是難以保證。實際施工中一般管棚入孔角度超過3度就是為了避免管棚侵限。由于管棚打設(shè)精度低，也不可能一次性施作太長。共四十頁缺少(quēshǎo)專用機械國內(nèi)目前還缺乏大推力大扭矩的專用管棚鉆機，施工單位多用小型(xiǎoxíng)的地質(zhì)鉆機采用潛孔鉆或水鉆成孔。小型(xiǎoxíng)鉆機的主要缺點是可控性差，施鉆時隨意性多，打多深算多深。由于動力不足，打孔時間長，施工時對地層擾動大，鉆頭也容易下扎。另外，管棚施工時搭臺架費時費力，這也在一定程度上限制了管棚的應(yīng)用。因此開發(fā)出適合國內(nèi)隧道施工的專用大功率管棚鉆機是當(dāng)務(wù)之急。共四十頁缺乏(quēfá)相關(guān)規(guī)范管棚作為超前支護的主要輔助方法在我國應(yīng)用非常(fēicháng)廣泛，但至今仍然沒有相應(yīng)的規(guī)范。應(yīng)該加緊制定管棚的相關(guān)設(shè)計規(guī)范、設(shè)備要求、針對不同的地質(zhì)水文條件及現(xiàn)場情況的管棚施工規(guī)范和相應(yīng)的質(zhì)量控制和驗收標準。共四十頁針對(zhēnduì)上述問題：

我們經(jīng)過探索、試驗并吸取經(jīng)驗教訓(xùn)(jiàoxun)，制定出一整套較完善的大管棚施工方法：導(dǎo)向跟管鉆進法 拉管法（管幕法） 風(fēng)循環(huán)鉆進施工法 潛孔錘跟管鉆進法 潛孔鉆成孔下管法共四十頁導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)跟管鉆進法原理導(dǎo)向跟管鉆進是借鑒水平定向鉆進技術(shù)發(fā)展而來。水平定向鉆進是非開挖管線施工的一種方法，其要旨在：鉆進過程中能準確測定鉆頭在地下的位置和方向，據(jù)此確定(quèdìng)鉆進軌跡同設(shè)計軌跡的差異，利用能進行方向調(diào)節(jié)的導(dǎo)向鉆頭（楔型鉆頭）改變鉆進方向。管棚施工中，用管棚管代替鉆桿，其最前端加裝導(dǎo)向鉆頭，后續(xù)管之間采用絲扣進行連接，利用水平定向鉆機將管棚管依次打入土體中。在鉆進過程中，依據(jù)導(dǎo)向鉆頭內(nèi)置的定位傳感器傳出的角度信號，對鉆進角度進行調(diào)節(jié)，按設(shè)計軌跡鉆進。共四十頁拉管法原理(yuánlǐ)拉管法同導(dǎo)向跟管鉆進法的原理相似(xiānɡsì)。拉管法是采用專用導(dǎo)向鉆頭和鉆桿，先打設(shè)導(dǎo)向孔，然后將比導(dǎo)向孔更粗的鋼管從另一端拉入。同導(dǎo)向跟管鉆進法相比，拉管法需要跟蹤導(dǎo)向，且兩端有工作面，因此拉管法的精度要高，不會有地面沉降，質(zhì)量控制也更好。共四十頁導(dǎo)向鉆頭構(gòu)造(gòuzào)示意圖如下：

如上圖所示：導(dǎo)向鉆頭內(nèi)裝有特制的定位傳感器，傳感器通過信號線穿過鉆桿連接孔外的顯示器。顯示器顯示導(dǎo)向鉆頭的傾角和面向(miànxiànɡ)角(顯示器上有一角度指示鐘，導(dǎo)向板斜面朝下時為12點)。導(dǎo)向鉆頭鉆進角度如果偏下可以把導(dǎo)向鉆頭調(diào)到12點，即導(dǎo)向板斜面朝下，直接頂進，此時由于導(dǎo)向板底板斜面面積大,受到一個向上的托力，導(dǎo)向鉆頭軌跡就會朝上運移。同理,在6點時糾偏可以使鉆頭鉆進軌跡朝下，9點、3點時分別為左、右糾偏方向。如果角度合適，鉆機勻速旋轉(zhuǎn)鉆進，導(dǎo)向鉆頭的鉆進軌跡是平直的。共四十頁導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)跟管鉆進法的優(yōu)點（1）精度高能有效控制棚管打設(shè)方向，精度0.3-0.8%；（2）工效高管棚施作距離較長，一次性施作可超過100米；（3）沉降(chénjiàng)小將管棚鋼管作鉆桿直接打入，不擴孔，擾動小；（4）可在富水及承壓水情況下作業(yè)；（5）孔底注漿，孔口返漿，封孔壓漿,注漿質(zhì)量可控；（6）能按特殊要求的軌跡鉆進，在隧道內(nèi)打設(shè)管棚可不設(shè)管棚工作室。共四十頁導(dǎo)向跟管鉆進法施工的部分(bùfen)超長管棚實例（1）北京地鐵十號線黃莊站，05年，126米，中鐵十四局（2）北京地鐵十號線花園路站，05年，90米，中鐵十六局（3）武廣客專金沙洲(shāzhōu)隧道出口，07年，100米，中鐵四局（4）鄭西客專高橋隧道，07年，93-110米，中鐵二十三局（5）太原晉祠隧道，10年，120米，中鐵十五局（6）太原晉祠隧道，10年，140米，中鐵十五局（7）長治新紡煤業(yè)斜井，11年，170米，新紡煤業(yè)共四十頁導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)跟管鉆進法管棚打設(shè)參數(shù)管棚長度 20-80m，特殊(tèshū)情況100m－200m管棚管中心距 250-400mm常用直徑 φ108mm、φ133mm、φ159mm鋼管壁厚 6-10mm內(nèi)接管壁厚 10－12mm絲扣連接管棚中心距開挖線200-350mm孔位偏差 ±2cm外插角 0.5%-1.5%導(dǎo)向精度 0.5%注漿方式 管內(nèi)注漿孔口返漿封孔壓漿注漿花管 不需要管棚工作室 一般外擴50cm，可無管棚工作室導(dǎo)向墻 無需專門導(dǎo)向墻共四十頁拉管法管棚打設(shè)參數(shù)(cānshù)管棚長度 20-500m管棚管中心距 350-500mm常用直徑 φ219mm、φ299mm、φ610mm鋼管壁厚 6-10mm內(nèi)接管(jiēguǎn)壁厚 6－8mm焊接管棚中心距開挖線200-300mm孔位偏差 ±2cm外插角 無導(dǎo)向精度 20cm以內(nèi)注漿方式 管內(nèi)注漿注漿花管 可另設(shè)管棚工作室 兩邊都要工作面導(dǎo)向墻 無需專門導(dǎo)向墻共四十頁跟管同拉管工(ɡuǎnɡōnɡ)法比較

導(dǎo)向跟管鉆進法 拉管法

鉆具 臨時制作 專用鉆具角度測量 上下測、左右不測 上下、左右都測 精度 5-8‰ 20cm以內(nèi) 管徑 ≤159 ≥159 沉降(chénjiàng) ＜3mm 無

施工長度 較短 長 可控性 較弱 強 工作面要求 可單工作面 必須雙工作面 共四十頁不同(bùtónɡ)的管棚打設(shè)方法適用條件導(dǎo)向(dǎoxiànɡ)跟管鉆進法 富水、軟弱、松散地層拉管法（管幕法） 兩端有工作面，較大口徑鋼管風(fēng)循環(huán)鉆進施工法 濕陷性黃土 潛孔錘跟管鉆進法 卵石、斷層、松散含石地層潛孔錘成孔下管法 中風(fēng)化、弱風(fēng)化有一定自穩(wěn)性地層共四十頁相關(guān)(xiāngguān)圖片共四十頁共四十頁共四十頁共四十頁共四十頁導(dǎo)向鉆頭共四十頁加工(jiāgōng)后的管棚鋼管共四十頁準備連接(liánjiē)鋼管共四十頁無管棚工作室施工(shīgōng)共四十頁復(fù)雜地層(dìcéng)管棚支護竣工狀況共四十頁

地鐵(dìtiě)四號線下穿長安街￠325大管棚共四十頁

南水北調(diào)下穿石太高速公路(ɡāosùɡōnɡlù)共四十頁高橋隧道濕陷性黃土(huángtǔ)地層管棚下大斷面開挖共四十頁

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