管棚施工方案

PAGEPAGE5郑州地铁二号线超前大管棚施工方案一、工程概况（一）工程地质条件1、杂填土层：表层主要为沥青、灰土路基，下部为素填土，平均厚度为1.66m。2、粉砂层：夹粉土薄层，主要矿物成分为石英、长石、云母，平均厚度为2.53m。3、粉土：平均厚度为1.9m。4、粉质粘土层：平均厚度为2.8m。5、粉土层：平均厚度为3.28m。（二）地下管线1号通道管棚穿越段地下管线主要有雨水、给水、电力、热力及国防电缆、通信电缆等（距图纸上原设计明暗挖分界线右侧为正，左侧为负）。雨水管：距原设计明暗挖分界线-9.126m，距隧道设计开挖线1.383m，混凝土；给水管：距原设计明暗挖分界线-5.765m，距隧道设计开挖线1.385m，铸铁管；电力管：距原设计明暗挖分界线-1.335m，距隧道设计开挖线1.82m，塑料管；热力管：距原设计明暗挖分界线2.375m，距隧道设计开挖线1.746m，外层泡浗、内层钢管；热力管：距原设计明暗挖分界线4.605m，距隧道设计开挖线1.746m，外层泡浗、内层钢管；给水管：距原设计明暗挖分界线10.924m，距隧道设计开挖线1.921m，铸铁管；国防光缆：距原设计明暗挖分界线13.173m，距隧道设计开挖线2.91m，塑料管；通信光缆：距原设计明暗挖分界线14.807m，距隧道设计开挖线2.127m，塑料管；燃气管：距原设计明暗挖分界线15.584m，距隧道设计开挖线1.752m，钢管；雨水管：距原设计明暗挖分界线21.004m，距隧道设计开挖线2.81m，混凝土管。1号通道剖面图及地下管线位置图2号通道管棚穿越段地下管线主要有：给水管、国防光缆、燃气管线、雨水管（图纸上，距原设计明暗挖分界线右侧为正，左侧为负）。给水管：距设原计明暗挖分界线4.436m，距隧道设计开挖线1.383m，铸铁管；电力管线：距原设计明暗挖分界线0.656m，距隧道设计开挖线1.42m，塑料管；。给水管：距原设计明暗挖分界线-11.844m，距隧道设计开挖线1.125m，铸铁管；国防光缆：距原设计明暗挖分界线-14.104m，距隧道设计开挖线1.164m，塑料管；燃气管线：距原设计明暗挖分界线-16.614m，距隧道设计开挖线1.125m，钢管；雨水管:距原设计明暗挖分界线-22.434m，距隧道设计开挖线1.883m，混凝土管。2号通道剖面及地下管线位置图（三）管棚设计本工程是采用超前大管棚的方法对暗挖段拱部进行预支护。1号通道管棚原设计长度45.7，2号通道管棚原设计长度为46.7m，选用Φ108mm热轧无缝钢管。管棚间距300mm，拱部管棚外插角0.5度，侧面管棚外插角为1度。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，管棚穿越地层为粉土层，因此拟采用“有线导向仪定向，水循环跟管钻进法一次成管”，即成孔和埋设管棚一次完成的施工方法。二、工程技术要求1、管棚打设长度与设计长度误差不得大于200mm；管棚进孔位置偏差±50mm。2、管棚倾角根据隧道坡度确定，打设成管角度偏差控制在8‰以内。3、管棚外插角根据技术交底要求施工，外插角偏差控制5‰以内。4、管棚注浆压力稳定在0.8-1.2MPa，时持续时间不小于30min。5、管棚施工过程中要求及时进行管棚注浆，严格控制地表沉降。6、在管棚钻进到管线位置处时必须核对钻进角度，计算并核对管棚位置偏差。三、施工组织方案根据设计要求和现场特点，本次施工采用有线导向水平跟管钻进方法一次将钢管打进46.7m，管棚钢管用丝扣连接。（一）主要施工设备1、HTG-200型水平定向钻机1台。全液压驱动，功率：55KW；顶进/回拖力：250KN；扭矩：6000NM。2、SE－1型水平导向系统2套。包括探头和监视器，导线连接。可测钻头倾角及钻头斜面的面向角，探头发射的光束可监测偏斜。3、泥浆系统。包括BW－250型泥浆泵1台，泥浆搅拌器1台。4、BX1－500型电焊机1台。5、H－3移动式钻机工作台架1套。（二）施工用材料1、Φ108无缝钢管；建议无缝钢管采用6mm厚无缝管，钢管两端车成长60mm的母扣，两节钢管之间采用丝扣连接，丝扣长为120mm，丝扣采用Φ108×8mm无缝钢管加工而成。2、注浆用425普通水泥；注浆采用1：1水泥浆。3、电焊条、氧、乙炔、封孔钢板等辅助材料。（三）施工条件要求1、施工场地应平整坚固，高度适中无积水，无影响钻机正常运行的障碍物，有工人进出场地的安全通道，不得有威胁施工安全的其他作业。2、有设备及钢管水泥进出场地的安全通道及适当的吊装工具。3、动力电100KW接至离掌子面30m以内。4、水源接至掌子面30m以内。（四）施工人员配备类别人数备注项目经理1人机手2人（白、夜班）泵工2人（白、夜班）焊工2人（白、夜班）钻工4人（白、夜班）合计11人项目经理全面负责现场施工的组织、调度、管理，并与甲方管理人员协调工作。其他人员各司其职，正常钻进期间两班轮流作业。（五）钻进纠偏方法由于采用跟管钻进法，钢管安装和钻机进尺是同一过程。钻头采用与钻管等径的楔型钻头，楔板回转半径略大于钻管半径，钻头前端有Φ12－15mm的水眼，当钻头正常回转钻进时钻管沿直线前进。当钻头由于某种原因偏离预定轨迹偏向某一方向时，就需要纠偏了。方法是把钻头楔面调至已经偏斜的方向，钻机停止回转加力顶进，钻头由于斜面的作用就会向相反的方向偏斜，以此调整钻进的方向。面向角的朝向和钻头的偏斜方位都是由装在钻头后部的导向探头监测的，通过穿过钻管的导线连接到位于钻机操作台的显示屏，机手就可以方便的调整钻进方向了。这样终孔偏差可以控制在5‰以内。钻头示意图如下：如图所示：钻头内装有特制的传感器，传感器直接由15V直流供电。显示屏显示钻头的倾角(水平角度)、面向角(导向板的方向：导向板朝上即为12点，如同钟面)。打设角度如果偏下，可以把钻头调到12点，即导向板朝上，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大。受到一个向上的力，钻头轨迹就会朝上运动。同理在6点纠偏可以使钻头轨迹朝下，9点、3点分别是为左、右纠偏方向。如果角度合适，钻机会匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹一般是平直的。所以导向钻头是上下纠偏的关键。至于左右偏差根据传感器尾端的发光装置来定，通过仪器测量参数来纠偏。Φ108钢管采用丝扣连接，扣长60mm，为了避免钢管同步搭接，大管棚前端第一根可以采用两种规格，单号第一根打设3m钢管，双号第一根打设4.5m钢管，其它钢管应该一个规格，长度为6m。为了保证质量，打设时采用跳打的施工顺序。终孔注浆，根据地质情况，本工程属于粉质粘土，强风化泥质粉砂岩，终孔后需要跟踪注浆，从Φ108钢管内注入，从钻头端由管外环状间隙到孔口反出水泥浆，关闭排浆阀，压力0.8-1.2MPa，注浆结束。（六）施工要点：1、每个孔位都要仔细调整钻机方位，确保每根钢管按设计角度（倾角和外插角）钻进。2、每钻进一根管棚钢管时应进行测斜，如发现钻孔偏差及时纠偏。3、打设完一根管棚钢管，通过丝扣连接下一根管棚钢管，丝扣连接时要求将丝扣拧到位，防止钻进过程中扭矩增大时钢管断裂。4、钻进过程中，如碰见硬物时，长时间钻，但不进尺。此时，应将探捧先拔出，并在钻进过程中，通过观察、听声音来判断孔内所碰见的硬物性质。5、碰见硬物长时间钻进无法进尺后，应将如实向甲方项目部汇报，请示甲方是否需要终孔。6、大管棚注浆采用水泥浆，水灰比为1：1，注浆量根据钢管内和钢管外的环状间隙计算多少立方，然后看地层渗漏情况确定每一根钢管的注浆量。注浆要求管内注浆由管外排出泥浆，等管内外泥浆排净排出水泥浆，关闭排浆阀，泵压控制在0.4—1mpa以内停止注浆，停15—30分钟进行二次补浆，确保管内外填充质量。注浆必须控制好注浆量、注浆压力等每一个环节，保证达到设计要求为标准。四、大管棚施工工艺流程 三通一平→人员设备进场→测量放线→铺设"H"钢轨道→设备组装调试→调试钻机（方位、倾角）→钻具组装进孔→冲洗液循环→导向钻进→回次加尺（接线、接口补焊）→孔斜测量→导向钻进→直至设计深度终孔→回取探头盒→管内及环状间隙注浆→移至下一孔位。（一）设备组装前的准备工作1、施工现场必须保证水通、电通、路通，水电距施工现场不超过30m。施工工作面必须要平，误差不超过±200mm。2、设备检查。检查是否有缺件及好坏程度；电机、钻机、泵等测试，运转是否正常，所有部件是否完好，液压系统是否通畅，密封完好度，液压油泄漏状况；3、检查所有焊接部位是否有开焊，有则补焊；4、各种部件是否有变形，有则进行校正。（二）测量放线（包括：方位线、隧道里程线、水平点、孔位点）（三）开孔开孔前应搭设脚手架平台，便于开孔人员作业。管棚施工前应用开孔器开孔，开孔角度根据隧道坡度而定，开孔孔径不小于133mm。（四）钻机设备安装1、钢垫板规格：长×宽=250mm×250mm；胀管螺栓直径：Φ16mm；钢垫板与基础固定要牢，强度要高；2、H型钢轨找平误差<3mm；3、底盘对角线找方误差±3mm；4、斜拉筋需绷紧，交叉拉力基本相等；5、四柱对角误差±5mm；6、升降系统：卡瓦等上紧，加强整体性；7、所有螺母必须拧紧，发现溢扣者必须换掉；8、丝杠、顶杠要顶紧、有效，安装要牢固，确保不因震动而松动或脱落。（五）调试钻机（方位、倾角）1、钻机入孔的方位角及倾角，必须在测量队提供的可靠的测量数据上进行；2、孔位确需移动时，须设计与监理同意，并且计算回归角度；3、根据试验检验导向钻头的纠偏能力，在施工经验积累的基础上，确定开孔方位和倾角是否增加纠偏角，并以书面形式通知机台；4、计算倾角时应将隧道坡度考虑在内，钢管打设时原则上不允许向内偏斜。（六）钻具组装1、钻头楔掌板旋转直径Φ≤120mm，楔型面与钻具（钻杆）交角≤20°。2、水眼直径Φ为10-15mm。3、钻具前部的导向钻头，探棒必须经检验，保证质量合格，性能可靠，安装齐全。（七）导向钻进1、导向钻进前应对钻机定位情况、方位、倾角情况，孔口管对中情况，冲洗液流通以及导向仪显示情况进行全面复检，确认正常后进行试钻；2、钻进前须先开泵，待冲洗液流通正常后，方可钻进；3、钻进时，泵压应控制在0.4-0.8MPa，泵量为20-50L/min为宜。保持中低压力，匀速中速钻进；4、为防止水土流失，控制沉降，必要时需采用孔内保压措施。要始终保持回水量小于或等于进水量；5、导向技术人员随着不断钻进，必须时刻观察探头角度变化情况，角度偏差大于0.3°时，应及时纠偏。当纠偏无效、偏差大于0.6°时，应停止钻进，及时报告项目经理，研究对策后再施工。现场须及时进行导向数据记录和钻具前端长度及每次加管长度详细记录；6、钻孔出现涌水时，应尽量保持泵压，泵量不能变小，以平衡孔内压力；7、冲洗液不正常时，严禁继续钻进。泵工应注意观察冲洗液变化情况，及时上报有关负责人；（八）回次加尺、接线1、每根管在下坑前必须进行质量检查。管材不得有弯曲，丝扣四周壁厚均匀，丝扣完好合格。管材内的铁屑、赃物及锈皮等必须清除干净。下坑时避免与硬物相碰，以免损伤管扣；2、连接的电线应选用导电性能好，外壳绝缘性能好且耐磨的电线。接头处要用两层热缩套管套好，用热吹风机吹烤贴牢；（九）探头盒回取及终孔注浆1、单孔打设验收合格后，通过管内压注水泥浆，对管内及管外环状间隙进行充填；2、单孔验收合格后，在现场立即办理验收合格签证，再转入下一孔位施工。五、质量保证措施本工程地质条件复杂，施工难度大。为了保证质量、保工期、顺利完成，必须严把质量关，技术质量保障体系的总体要求是：现场各工序均由专人负责，严格实施岗位责任制，力求做到分工明确，责任到人。具体措施包括如下：（一）工程开工前，认真做好技术交底，做到人人明白技术要求，个个分担技术责任；（二）上岗人员必须经过技术培训，特殊工种必须持证上岗；（三）施工人员严格执行当地的有关规定；（四）严格按照管棚打设施工的总体要求和设计技术交底的具体要求进行每一工序的施工；（五）主要工序均由本工序的负责人进行自检，合格后上报工程技术负责人，会同监理检验合格后方可进行下一工序施工；（六）生产主管、技术人员、机手在施工中应熟悉地层变化，分析偏斜规律，根据情况变化适时调整技术参数和开孔角度；（七）各班记录人员准确丈量钻具，准确记录钻杆长度、根数。各种数据记录要及时。禁止追记或补记，及时校正孔深，交接班要交接清楚；（八）施工前向甲方详细了解地下障碍物分布情况，最大埋深，根据调查结果做出相应防范措施；遇管线位置时应采取慢转快进法往前钻进，并随时监控制钻进角度变化。（九）严把材料质量关，对所有使用的各种材料和零部件，均须由专人一一检测，不合格者必须剔除，严禁勉强使用或漏检；（十）钢管运到现场，须由专人清理管内铁屑、杂物、避免漏清。钻工在加尺前须进行复查，确保管内干净；六、安全保证措施（一）安全用电措施1、所有施工人员应掌握安全用电的基本知识和所用设备性能，用电人员各自保护好设备的负荷线、地线和开关，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器设备；2、配电系统分级配电，配电箱、开关箱外观完整、牢固、防雨防尘、外涂安全色、统一编号。其安装形式必须符合规定，箱内电器可靠、完好，造型、定值符合规定，并标明用途；3、现场内支搭架空线路的线杆底部要实，不得倾斜下沉，与基坑边及临近建筑应有一定安全距离，且必须采用绝缘导线，不得成束架空敷设，达不到要求必须采取有效保护措施；4、所有电器设备及其金属外壳或构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护；5、施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理解决；（二）焊接作业安全措施1、工作时应穿戴工作服、绝缘鞋、电焊手套、防护面罩、护目镜等防护用品，高处作业时系安全带；2、焊接作业现场周围10米内不得堆放易燃易爆物品；3、作业前检查焊机、线路、料机外壳保护接零，确认安全；4、焊接时二次线必须双线到位，严禁用其他金属物作二线回路；5、焊把线不得放在电弧附近或炽热的焊缝旁，不得碾压焊把线；6、气焊时先开乙炔阀点火，后开氧气阀调整火焰。关闭时先关乙炔阀，再关氧气阀；7、氧气瓶和乙炔瓶应保持距离在5米以上，与焊炬、割炬和其他明火不小于10米；8、作业中若氧气管着火应立即关闭氧气阀门，不得折弯胶管断气；若乙炔管着火，应先关熄炬火，可用弯折前面一段软管的办法止火。9、电焊机必须设单独的电源开关、自动断电装置。外壳设可靠的保护接零；10、电焊机的电源线长度不大于5米，焊接线长度不大于30米。（三）安全生产措施1、项目经理负责安全领导工作，各班设安全检查员负责现场昼夜施工安全。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时，有权责令立即停工，采取有效除