二号风道大管棚作业施工总结

PAGEPAGE9二号风道大管棚作业施工总结工程概况地理位置北京地铁四号线黄庄站位于北京市海淀区中关村大街与知春路、海淀南路的十字交叉路口处，为四号线和十号线的交叉换乘车站。车站总体四号线车站位于中关村大街道路下、横跨知春路大街，为两端双层、中间单层的岛式站台车站，全长216.6m；十号线车站位于知春路大街下、横跨中关村大街，为双层三跨侧式站台车站，全长156.908m，总建筑面积25，000㎡。二号竖井及风道2#施工竖井位于黄庄站四号线北端东侧，2#施工竖井主要承担四号线北端主体结构施工。2号风道为2#竖井至四号线车站北端的施工通道，通过该段风道转入车站施工，同时也是2号风亭通往四号线车站北端的永久风道。该段风道在地下东西向横穿中关村大街。规模尺寸和工程数量2#施工竖井结构内墙净宽5.2m，长15.06m，总深度26.636m。2号风道结构为双层暗挖风道，风道拱顶埋深5.00m，开挖最大宽度12.960m，最大高度19.524m，该段风道长约42m。风道拱顶设计大管棚超前预支护，数量40根，长度48m，纵向贯穿整个2号风道。工程地质2号风道管棚所在地层由上到下依次为粉细砂②3层，粉土=3\*GB3③层，粉质粘土=3\*GB3③1层，粉土=4\*GB3④2层。水文地质2号风道管棚所在地层主要为上层滞水层。上层滞水赋存于粉土=3\*GB3③层或粉土④2层，实测水位标高为47.39m，相应水位埋深为4.20m。本层地下水补给来源主要为大气降水、管路渗漏和地面水体的侧向径流补给，该含水层稳定性差、含水量较小，主要以蒸发和向下越流补给下层潜水方式排泄，同时也可以侧向径流形式向下游方向排泄。因此，在管棚施工时施作部分引流钢花管疏排管棚所在地层的上层滞水。管棚施作的目的意义2.1为竖井井壁风道开口提供安全保证，防止开口处应力集中释放造成坍塌；2.2为风道开挖提供超前支护，支撑拱部上方土体，避免开挖过程中造成坍塌；2.3支撑加固风道覆盖地层，减少地表沉降，避免路面塌陷给行人和交通造成危险。管棚施工设计参数3.1管棚设计：管棚采用φ159热轧无缝钢管，壁厚t＝8mm，管长48m，沿风道拱顶环向布设，间距40cm，超出开挖轮廓线25cm。3.2注浆设计：管棚注浆采用水泥砂浆，配比：水∶水泥∶砂子∶膨胀剂=0.5∶1∶1∶0.05。水灰比可在0.5~0.6之间进行调整，注浆压力在0.5～0.7mpa之间。管棚夯管时分节打入，管节分节长度为3~4m，根据现场实际情况确定其管节长度，并使接口断面错开。管棚施工机具介绍4.1主要施工设备管棚机具：采用德国生产的TT40型钻机+TT145夯管锤注浆机具：采用KJB-3/100注浆机和JZ350泥浆搅拌机。4.2钻机设备主要设计参数TT40水平导向钻机技术参数：主机长235cm宽140cm高130cm操作重量860kg操作能力最大主轴扭矩1500NM@100RPM实际回拖力4吨水系统最大流量50L/min容量1100L液压动力系统长1400mm宽750mm高1750mm重量1240kg发动机KHDDEUTE柴油总功率41KW钻杆长度1.25m钻杆直径48mmTT145夯管锤技术参数表：序号项目单位数量1直径mm1452长度mm15453重量kg1374工作压力磅6~75冲击次数次/分3106耗气量立方米/分47夯进管径mm100~4008夯击力吨/次809耗油量升/小时0.74.3管棚施工主要设备机具表项目名称序号名称规格、型号数量单位备注主要机械设备1导向钻机TT401台2导向钻具560钻杆1套3导向仪器ECLIPSE2套4夯管锤TT1451套5空压机20立方米1台6电焊机BX1-3002台7注浆机KJB-3/1008泥浆搅拌机JZ3501台9工字钢I1224米10经纬仪电子经纬仪1台11水准仪北光1台施工组织与人员配备5.1施工组织：实行项目部和施工队两级管理，项目部派工区长1名负责施工管理协调；技术主管1名，负责技术方案制定、交底、指导、优化改进和质量控制；技术员1名，负责现场技术指导和质量控制。施工队负责具体落实和实施施工。5.2主要劳动力配置安排序号人员名称数量备注1施工队长1负责现场管棚施工所有作业管理2技术人员1负责技术，测量，试验3管理人员2负责现场带班、组织和安全4设备操作2负责钻机操作5导向员2负责钻机钻进导向6钻孔作业人员6负责钻孔和扩孔7夯管作业人员7负责夯管和接管焊接8注浆作业8负责洗管，封管，拌制浆液和注浆9其他辅助人员3负责空压机、提升系统操作和抽水合计32管棚施工工艺流程6.1施工工艺流程图：详见水平钻机成孔＋夯管锤夯进施工工艺流程图。施工准备施工准备设备安装仪器调试钢管满焊连接导向孔成孔泥浆制作、钻进监测夯管锤就位验收设备撤场管内注浆填充夯进钢管空压机调试图1水平钻机成孔＋夯管锤夯进施工工艺流程图6.2施工准备6.2.1测量定位根据设计放出具体孔位以及轴线。6.2.2安装套管竖井井壁支护为格栅钢架+钢筋网+锚喷砼结构，厚350mm，在支护施工同时预埋安装φ200钢套管。6.2.3搭建管棚作业平台：在施工之前，搭建脚手架平台作为管棚施工的工作空间，以此保证施工的正常进行。6.2.4钻机定位、安装调试钻机轴线方向调整与管棚轴线方向一致，钻头高度与管棚管口高度在同一高程面上，并按7‰上仰角度控制调整固定钻机，现场调试，试钻。6.3钻孔施工6.3.1管棚钻进顺序图2管棚孔位布置图因管棚孔位距离较近，因此在成孔和夯进时采用间隔成孔和夯进的顺序，因而避免较大范围内扰动土体，其具体钻进、夯进顺序详见图2管棚孔位布置图。风道中线上管棚编号为20号，以此为中心分别向两边成孔，第一批为（双数）………22，20，18，16，14………，第二批为（单数）………21，19，17，15图2管棚孔位布置图6.3.2TT40水平导向钻机成导向孔施工a、在工作场地整理完成后，按照设计顺序准确安装导向钻机，孔位对正，安装牢固，管路连接准确无误；b、导向仪器严格遵守使用技术规程，细心调试，直到精度测量误差小于10cm为止；c、配置膨润土泥浆，准备钻进施工；泥浆用膨润土标准项目标记P-N悬浮体性能600r/min时粘度计读数屈服值≤（Pa）30min滤失量≤（mL）301.44×塑性粘度15.0湿筛分析＋0.75mm筛余量≤（％）4.0水分≤（％）10d、由于钻孔位置要求严格，在每一根钻杆钻进过程中，都必须严格控制钻进参数；e、地表监测要严格遵守技术要求操作，事先在地表标定每一根管棚的平面轴线位置和长度，采用地面导向仪准确控制各项参数（深度、轨迹方向等），及时与司钻人员联系沟通，调整钻进参数，确保钻孔施工准确无误。深度、轨迹监测利用导向仪进行深度跟踪，及时与司钻人员联系，调整深度的钻进。f、钻孔施工中根据探测仪器曲线严格控制钻孔轴线，若有不利偏向要及时进行纠正，纠偏遵守“勤纠少纠”的原则；g、在钻进过程中，严格控制钻进参数，确保靶位准确无误；h、导向钻孔严格按设计轨迹施工；i、在钻进过程中由于孔位间距很小，为防止对土壤扰动的影响，造成地表沉降，所以采取间隔钻进施工的方法以确保施工安全，更好的控制地表下沉；同时在地表布设地面沉降点，及时测量地面沉降情况。o、扩孔当钻机钻成导向孔后，改用φ180的扩孔器扩孔。附钻孔作业示意图。图3TT40型水平导向钻机成孔施工示意图6.4夯管施工a、导向孔成孔后，按照设计顺序准确安装夯管锤基座与钢管导轨，孔位对正，安装牢固，管路连接准确无误。b、调试高压空气压力，准备进行夯击。c、监控、测量人员要严格遵守测试技术规范，准确测量各项参数，（如深度、轨迹方向等）及时与司夯员联系沟通，确保夯进施工准确无误。d、夯击施工中严格控制孔位轴线，若有不利偏向要及时进行纠正，纠偏遵守“勤纠少纠”的原则。e、夯进过程严格按导向孔位施工。f、夯进角度控制1）外插角：待导向孔成孔后，铺设导轨时导轨上仰角度；2）经验数据：结合以往管棚施工经验，考虑实际工程地质情况，本工程管棚施工上仰角度控制在5‰～7‰。附夯管作业示意图。图4TT145型夯管锤夯进钢管施工示意图6.5管棚注浆6.5.1管棚注浆的目的：增加管棚钢管自身的刚度和强度，更好的起到承载支护作用。6.5.2注浆浆液配制管棚管内注浆为填充注浆，采用用1：1水泥砂浆，水灰比控制在0.5~0.6，加5%UEA型膨胀剂进行填充管棚，6.5.3注浆压力控制管棚填充注浆压力控制在0.5～0.7Mpa之间。6.5.4注浆方式管棚设计为填充注浆，注浆方法采用封堵式注浆，注浆顺序采用跳孔间隔注浆，注浆顺序由下往上，由两侧往中间进行。为保证注浆饱满，采用φ20PVC管由管口一直伸到管棚端头，在注浆时用来排气和排出稀浆，有效检查注浆饱满效果。附管棚注浆排气管设计示意图。6.5.5注浆机具采用KJB-3/100型水泥砂浆泵和JZ350型砂浆搅拌机。6.6管棚排水由于管棚所在地层中存在上层滞水，在流水的管棚孔位采用引流钢花管排水，在钢管壁上打孔，加工成钢花管，疏排上层滞水，减少风道开挖时的含水量。工期情况7.1进度进展情况管棚施工：7月13日：晚上人员设备进场；7月14日：白天做施工准备，搭建管棚作业支架平台，钻机就位，调试钻机；晚上试钻第1根管棚孔位；7月15日：白天第1根管棚夯管作业，夯管成功；晚上正式进行管棚施工作业；8月3日：管棚钻孔和夯管施工完成，累计30根。正常情况下最佳工作进度为2根/天，平均进度为1.5根/天。（为减少噪声扰民，作业安排是晚上钻孔和扩孔，白天夯管。）注浆施工：8月2日：注浆机进场，调试到位；8月3日：开始注浆；8月4日：下午注浆完成。平均每根管棚注浆时间为50—90分钟。8月5日：清理退场。7.2进度统计分析原设计40根48m长φ159大管棚，实际施工30根，长度最长44m，累计完成1052m。施工时间从进场到彻底清理退场历时23天，扣除进退场各1天，实际施工21天，施工进度按根数平均合1.43根/天，按延米平均合50.1m/天。质量情况8.1质量检查情况统计：按成管长度统计：总计30根，其中两侧最下部位2根由于钻孔作业空间限制，无法钻孔，直接夯管，其它采用钻孔+夯管施工的管棚共28根。在28根中，40m以上13根，30—40m之间的10根，20—30m之间的3根，10—20m之间的2根；其中完全达到要求的11根（42m以上）。8.2按成管偏向统计：经现场检查6根管棚，其中3根方向仰角基本符合要求；其中1根在夯到23m时出现下倾，在夯到33m明显下倾角度偏大，及时停止夯进；其中2根分别在夯进8m和13m时发生向左侧偏向。8.3初步结论：根据管棚施工过程中现场跟踪检查以及成孔和成管检查情况，初步结论管棚总体质量水平不太理想，最终结论需待风道开挖结束才能具体定论。在风道开挖施工时，须对管棚长度不到位的部位进行超前小导管注浆支护加强。存在问题及建议改进意见9.1存在问题在钻进导向孔过程中，导向仪倾仰角变化幅度偏大，偏快，稳定性不好；在钻近导向孔作业钻杆柔性较大，遇到硬物或硬质地层时，容易变向；在扩孔工序作业时没有导向控制；钻孔到位，夯管作业钢管夯不到位；成孔后孔内存有较稠泥浆或泥块；夯管时钢管左右偏向或上下仰倾角度超限。9.2原因分析（1）地层中有电力线，钢铁材质的管道，管线等，影响导向仪精度；（2）导向仪感应器材安装不精确，导致导向仪失灵或精度不准；（3）地层中存在软硬程度不同的地质层，或空洞，或硬物，或明显软