管棚施工工艺

黄庄站1#风道管棚施工方案一、工程简述北京地铁黄庄站四号线1#风道穿过地层主要为：回填土、粘土、粉细砂及砂卵石层。开挖拱部位置处于粉细砂层，层厚3-6m，该层自稳能力差，极易塌方，整个风道覆盖层厚度仅4.79m。风道为马蹄形断面，尺寸为：12.96×19.524m，采用大管棚与小导管超前预支护，中隔壁法施工，上下共分十个导洞，施工作业面多、难度大。在进洞暗挖施工1#风道初期支护结构前，在1#竖井基坑内施作暗挖进洞第一组超前大管棚。当竖井开挖至9米时，在竖井壁预留口处画出风道开挖轮廓线位置，在风道轮廓线拱部位置即竖井井深4米至9米范围，标出大管棚施作位置并预留孔洞，搭设平台进行大管棚施工。二、施工工艺2.1管棚施工工艺流程风道结构及主体结构端部初期支护拱部设置超前管棚，管棚分3段施作。前后两段的搭接长度为3.0m，管棚倾角由设备误差确定。管棚选用φ159的热轧钢管，t=8mm，间距600mm，钢管内灌注水泥砂浆，具体施工工艺图1所示。2.2管棚施工操作要点2.2.1导向管是控制成孔方向使之不偏斜的主要手段，导向管长度不小于1.0m，采用Ф200mm无缝钢管加工，经精确测量后焊接在格栅上并喷混凝土固定。2.2.2风道分段施作管棚。首先施工第一段管棚钻孔，注浆后进行风道导洞开挖。第一段管棚段开挖14m后，进行第二段管棚钻孔，纵向管棚搭接长度3.0m。以此类推，完成管棚超前支护施工。2.3搭设平台、安装钻机、测定孔位否合格钻机就位测量布孔钻机大臂矫正钻机固定钻孔及接长钻杆否合格钻机就位测量布孔钻机大臂矫正钻机固定钻孔及接长钻杆钻孔接长准备管棚跟进钻杆分节退下撤管棚机加工管棚及管节注浆材料准备注浆机准备清孔注浆效果检查退机喷砼封闭围岩图1图1管棚施工工艺流程图位置，分层加高钻机平台。钻机平台搭设好以后进行钻孔,钻孔顺序由高孔位向低孔位进行,可缩短移动钻机与搭设平台时间,便于钻机定位、定向。2.3.2安装钻机。进钻前，以坐标法在掌子面标定管棚孔位。钻机平台要稳固，钻机要安装牢固，防止施钻时钻机不均匀下沉、移动而影响钻孔质量。2.3.3钻机定位。钻孔方位要求根据线路中线与管棚工作室的位置确定，必须精确核定钻机位置。架立钻机时用罗盘、挂线相结合的方法，确保钻机轴线与管棚设计轴线相吻合。2.4管棚孔钻进2.4.1管棚孔开孔开孔前必须检查设备，保证设备状况良好，对组合好的钻具要检查丝扣联接是否紧密。由于考虑到钻孔时钻具下沉、管线的影响，必须计算管棚打设的仰角及外插角，具体计算式如下：α外插=X/L；β仰=Y/L；其中：L——线路管棚施作长度；X——管棚水平位移；Y——管棚竖直位移。在架好钻机、调整好孔位的水平偏角及仰角后，用麻花钻钻进。2.4.2管棚孔钻进a.为了保证钻孔精度，开孔段钻进是关键。钻进前3~5m时要反复校核钻杆方向，调整钻机位置，并经检测无偏斜问题后方可继续钻进。b.管棚管下入孔内前要先配管，保证管棚管的同心度。c.加接钻杆和钢套管：当跟管钻进至钢套末端导向墙孔口约30cm时停钻，然后钻机反转收偏退钻、卸杆，动力头后退至末端加接钻杆或钢套管，此时应先拧紧钻杆，然后再拧紧联接套管。d.管棚孔钻进如图2所示。图2管棚孔图2管棚孔钻进示意图2.5注浆2.5.1注浆参数的选择：注浆扩散半径：0.3～0.4m；注浆速度：30～50L／min；凝结时间：30²～5²；注浆终压：0.7～1.5Mpa；W／C：1：1。平均单孔注浆量：Q=3.14×R2×L×v×η×n=3.14×0.32×40×0.5×1.25×0.6=4.24(m3)式中：Q——单孔注浆量（m3）；L——注浆段长（m），取40；R——浆液扩散半径（m）取0.3m；V——注浆段土层孔隙率，取0.5m；η——浆液损失率，取1.25；n——浆液有效填充率，取0.6。采用上述设计参数配制浆液。2.5.2注浆采用分段后退式注浆，利用自制的注浆套管与管棚用套丝连接，注浆套管上准备由出气管与进浆管，由阀门来控制开关。然后安装20mm塑料管作为排气管，连接注浆管等各种管路，利用锚固剂封闭掌子面与管棚间的孔隙，防止漏浆。2.5.3关闭孔口阀门，开启注浆泵进行管路压水试验，如有泄漏及时检修，试验压力等于注浆终压。2.5.4注浆时，采取低压力中流量注入，注浆过程中压力逐步上升，流量逐渐减少，当压力升至注浆终压时，继续压注10分钟，才结束注浆。2.6注浆结束标准及效果检查2.6.1单孔注浆结束标准：每段注浆都正常进行，注浆终压达到设计终压，注浆量达到设计注浆量的80％，或虽未达到设计终压，但注浆量已达到设计注浆量，即可结束本孔注浆。2.6.2全段结束标准：设计的所有注浆孔均达到结束标准，无漏注现象。2.6.3注浆效果检查：采用分析法，注(压)水试验，开挖取样等方法进行。2.6.4达不到结束标准，应补充重新注浆直到满足要求为止。三、注浆设备材料及人员组织3.1施工设备表表1序号名称型号数量1水平钻机XY-2型两台2注浆泵BW—150型两台3注浆泵UBJ-3型一台4自制搅浆机一台5搅拌机250型一台6盛浆桶两台3.2施工材料：普通硅酸盐水泥、40波美度的水玻璃及带有套丝的Φ159×8mm钢管，方木、钢扒钉、塑料管、木板、注浆管、三通管若干。3.3人员组织表表2序号岗位数量职责1指挥员1人施工指挥2技术员1人施工技术指导3测量工1人负责布孔、定位、量测4工人8人负责破孔、移动钻机、装卸钻杆、安装钢管、拌浆注浆等5电焊工1人6司机4人钻机操作7材料员1人材料调度合计人数17人四、安全措施4.1垫高钻机所使用的方木一定要稳固，防止产生沉降、位移及塌落。4.2施工中使用的电力线(注意有否老化，漏电现象)、风管线、水管线要布置整齐，有条理。4.3施钻时，按机械操作规程操作，严防机械伤人。4.4注浆前严格检查机具、管路及接头处的牢靠程度，以防压力过大爆炸伤人。4.5要注意及时排水，防止作业面泥泞。4.6钢管内注浆时，操作人员必须带好口罩、眼镜及胶手套。4.7必须具备良好的照明条件。4.8实时注意掌子面的情况，防止注浆压力过大掌子面开裂。五、质量要求5.1根据施工基准点，按管棚施工图布置管棚孔；孔位偏差在100mm内；管棚孔钻进深