管棚施工方案

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。

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