北京地铁十号线六标段花园东路站暗挖主体结构超前大管棚施工方案北京首尔工程技术有限公司二○○五年五月二十四日目 录1工程概况 411工程施工环境 41.2工程地质及水文地质 411工程地质 41.2.2水文地质 42工程特点 43施工方案 53.1水平定向钻进方法原理 532棚管打设工法 63.3施工工艺流程 634设备组装前的准备工作及钻机设备安装 73.41设备组装前的准备工作 73.42钻机设备安装 735调试钻机(方位、倾角) 73.6钻具组装 73.7冲洗液流通系统 83.8导向钻进 83.9回次加尺、接线、焊接 93.10探头盒回取及终孔注浆 93.11施工主要难点 93.12解决办法 9313施工顺序 104设备选型 105质量保证措施 116安全保证措施 126.1安全保证措施 1261安全用电 126.12机械安全 136.2施工安全 136.21焊接作业 136.2.2起重作业 1363监测 1463.1监测技术要求 146.32暗挖段地表下沉监测 151工程概况11工程施工环境北京地铁十号线花园东路站为北京地铁十号线第七座车站，车站明挖主体结构位于花园东路与北土城西路交叉口南侧土城遗址公园绿地下，车站暗挖主体结构呈东西走向穿过北太平庄路北端的路面。
西北角为牡丹宾馆、北京牡丹电子集团公司;东北角为牡丹园东里、花园饭店、华盛家园小区及暂时停建的花园公寓；西南角为大片绿化带;东南角为22路公共汽车总站；车站南侧5—9m为现状小月河明渠,渠水流向由西向东，车站中部南侧约5~9m处为跨小月河的牤牛桥位于暗挖主体开挖面正上方800mm有一条呈南北走向2000×2350mm的电缆沟,该电缆沟施工保护措施详见《花园东路站暗挖段电缆沟保护方案》1.2工程地质及水文地质1.2.1工程地质根据勘查资料所示管棚施工所处地层为粉质粘土⑥、⑥1层，该层硬塑为主局部软塑，Es为5.2～196MPa，属中高压缩性～低压缩性土，施工条件较好.12.2水文地质根据勘察资料分析，管棚施工位置主要受层间潜水影响，含水层为第④、⑤层中的粉、细砂层及粉土层，该层地下水为局部赋存；潜水局部为填土层，透水性一般，与地表水联系密切,其来源主要是大气降水、管道和小月河渗漏水，主要以蒸发和向下越流补给下层潜水方式排泄,并随季节性大气降水及上下水管漏水的变化而变化2工程特点1前期施工对围岩多次扰动，地表沉降较大,施工过程中应严格控制地表沉降2施工工序繁杂，孔位交错，施工干扰大3孔位多呈弧形布置，钻机就位困难。
4位于隧道开挖面正上方有一条呈南北走向2000×2350mm的电缆沟，距离较近，大管棚施工精度及地表沉降难以控制.3施工方案 原设计的超前大管棚是由东、西两端分别打设，在车站中部搭接，每端长度约47m；鉴于西端已开挖，东端尚未动工的状况，我部拟采取由西端打设管棚,管棚长度约92m（即:一端通长打设），其优点如下：1、管棚打设的设备及泥浆循环系统只建立一次，可以节省工时；2、通长打设的管棚,整体性能好,由于不搭接,可比避免中部向上"高挑"的缺陷超前大管棚采用Φ146热轧无缝钢管,壁厚8mm，间距400mm，设于拱部，沿开挖轮廓外布置，管口中心外放至距开挖轮廓线400mm，拱部管棚由于靠近电缆沟,其管棚中心距离开挖轮廓线为200mm，外插角均为0.1°,管内灌注水泥浆；长管棚从西端明挖基坑打设一次，长度92m，采取9m超长水平定向钻机，控制长度每节9m.图1 超前支护横断面示意图根据工程设计,质量标准结合施工场区地面条件，工程地质、水文地质条件，我部拟采用“有线仪器定向,一次性跟管钻进法”，即成孔和埋设管棚一次完成3.1水平定向钻进方法原理水平定向钻进方法是非开挖管线施工的一种方法该方法要求在钻进过程中能准确测定钻头在地下的位置和方向。
根据钻头在钻进过程中的位置和方向同设计轨迹的差异，利用能进行调节方向的钻头（一般为楔型钻头)改变钻头的钻进方向，从而按设计要求完成各种管线的铺设钻头示意图如下：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2棚管打设工法根据本工程的工程地质、水文地质条件、施工场区环境等具体情况，为防止钻进中地下水及泥沙涌出,确保管棚打设工程质量，设计主要程序如下：1.开孔：用专用开孔钻机开出长约300mm--—1000mm的φ200孔位，然后预埋φ200的孔口管；2用φ146×8mm钢管做钻具，前端装有导向探头的导向专用钻头，采用泥浆护壁，利用有线导向仪监控，随钻进加尺（方位、角度发生变化时，随时进行修正），将棚管依次打入。
同时将钢管接口焊接严密，直至达到设计长度3.3施工工艺流程 三通一平→人员设备进场→铺设"H"钢轨道→设备组装调试→埋设孔口管→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4设备组装前的准备工作及钻机设备安装31设备组装前的准备工作(1） 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；（2） 检查所有焊接部位是否有开焊，有则补焊;（3） 各种部件是否有变形,有则进行校正2钻机设备安装(1) 钢垫板规格=长×宽=250×250mm；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。
3.5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6钻具组装1钻头楔掌板旋转直径φ≤152mm，楔型面与钻具（钻杆)交角≤20°;2水眼直径为8—10mm；3.钻具前部的导向钻头，探头必须经检验，保证质量合格,性能可靠，安装齐全；4探头盒后部加装灯光以备随时测斜之用3.7冲洗液流通系统1.冲洗液具体配比由专业泥浆工程师根据具体地层情况确定泥浆需经充分搅拌，均匀配制而成配制时,必须严格执行配比；2.冲冼液必须先配制好后使用，严禁使用中同时加清水、加料；3冲洗液流通系统：冲洗液制备→储浆池→泥浆泵→送水器→钻具→管外环状间隙→孔口回水阀门→高吊管→回浆管（沟）钻进过程中必须保持上述各流通环节的畅通；4在施工过程中，应根据不同地层，合理调节泵压、泵量，以免因冲洗液不足引起通道堵塞或因过大导致过量泥沙外排此工程中，一般宜取中低压、中小水量。
38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0.6-1.0MPa，泵量为10—30L/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06°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;8导向钻进至20及40米时，应分别进行一次测斜.发现超限,及时补救3.9回次加尺、接线、焊接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。
钻进中，每次加尺后，须先钻进后起出进行棚管丝扣接缝焊接(即先钻后焊），以免钻进时的扭力造成开焊要求每个接缝焊接进行自检,保证焊接质量;3.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;4回次加尺、接线、接管以及焊接过程中，均注意不得将异物遗留或掉入打设管内10探头盒回取及终孔注浆1用φ8mm的钢丝绳将探头盒取出，取出时应每10米测量一次孔斜情况；2.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；3.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11施工主要难点 1.管棚深度长,钻进时有可能会大量出水、出泥沙； 2.管线较复杂，附近有电力管道和降水井，且电力管道距离开挖线只有30cm左右； 3.施工场地小、钻机支架固定困难； 4.时逢雨季，影响进度.3.12解决办法 1.用先进的导向定位仪器随钻定位钻头的倾角，利用泥浆护壁循环钻进(沙层可加润滑剂减小摩擦力）.在孔口安装法兰、节门，控制出浆，保持孔内压力，在终孔后立即注浆，防止沉降； 2为保障距电力管道较近的几个管棚的打设安全，开孔角度定为0度，以水平角度一直钻进，直到下穿通过电力管道2米后上调，一根钻杆内调到设计角度； 3。
在平台上铺“工”字钢轨道，钻机支架安在轨道上，利用油缸，可以自由升降和水平移动支架和钻机用钢管与钢筋相焊接保证稳定性； 4由于主要是在钻机平台上作业,下雨时可以用雨布遮住管棚架顶部挡雨13施工顺序图4 管棚施工顺序图为探明地层情况，应先施工三连拱连接处的管棚，该处管棚施工完毕后待地质情况了解好即施工中拱顶部管棚，由此向两侧施工4设备选型名称型号数量备注水平钻机HGT-1002台定向钻进导向仪DITRACKSE-1型水平导向仪2套工作平台（架）H—3型可移动升降式工作平台2泥浆泵（含注浆）BW—250型2搅拌箱立式离心泵循环搅拌1因本工程管棚管径大,故选用功率较大的水平钻机拟选用的钻机主要性能如下:HGT-100钻机，长11.7m；扭距6000Nm；给进力130KN；重量1.5t;电机功率55KW5质量保证措施1.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；2上岗人员必须经过技术培训，特殊工种必须持证上岗;3施工人员严格执行北京市施工的有关规定；4.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；5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;6。
认真执行《施工组织设计及施工技术措施》规定的质量标准；(1) 单孔开孔间距为04m.开孔孔位偏差≤±50mm，若须移位，应调整开孔角度进行回归；（2） 开孔孔位距隧道开挖线设计为400mm,不允许向内偏斜设计向外偏角（放射角）在0.1~0.2°范围内;(3) 管棚的偏斜应控制在5‰以内，终端最大控制间距为400mm；（4） 为了保证钢管连接的同轴性，每根钢管都必须加车4mm丝扣，采用丝扣连接丝扣连接一定要拧紧、到位，然后加焊;(5) 终孔后，管棚的注浆压力要控制在0.8—15 MP之间，注浆压力不宜边大注浆量以出浆口流出水泥浆为准6） 管棚打设长度与设计长度误差不得大于200mm;7.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；8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；9.钢管接缝补焊,严格实行专人专岗,个人包干，严禁中途找人替焊,如必须找人替焊时,须经班长批准,并记录在案.交接班时要记录班次焊口数量；10.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；11.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；12.现场质量员对每道工序质量必须认真监督与检查。
发现质量问题，在质量人员监督下及时给予补救；13.定期召开质量分析会议，就出现的质量问题及工作重点进行研讨及时总结所采用技术参数对打设质量的影响，根据情况适时调整技术参数;14建立有效的质量奖惩制度,连续质量优良者奖，出质量责任事故者惩6安全保证措施6.1安全保证措施安全防范重点为：安全用电、机械安全、施工安全等1安全用电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 高压线引至施工现场的室内变电所，所内通风及排水良好，门向外开，上锁并由专人负责,人员不得随便进入,变压器安设位置,接地电阻符合规范要求；3 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有前规定，箱内电器可靠、完好，造型、定值符合规定，并标明用途；4 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；5 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;6 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；7 现场内各用电设备,尤其是电焊、电热设备、电动工具，其装设使用应符合规范要求，维修保管专人负责。
6.1.2机械安全各种机械要有专人负责维修、保养,并经常对机械的关键部位进行检查,预防机械故障及机械伤害的发生;在钻机操作时,严格遵守操作规程,防止机械伤人事故发生6.2施工安全6.2.1焊接作业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.62.2起重作业起吊作业前必须严格检查起重设备各部件和钢丝绳的安全性和可靠性，并进行试吊起重作业指派专人统一指挥,所有人员分工明确，熟悉安全技术规程，司机领会意图与指挥人员信号冲突时，司机应发出询问信号，在确认信号意思一致后,才能开车.起吊作业地面应坚定平整,支脚必须支垫牢靠，起重时起重线路下严禁站人.在必须越物吊运时，必须高过被越物件0。
5米以上3监测加强施工的监控测量,及时反馈量测信息，依照量测结果，及时调整预加固、预支护措施,确保施工安全及地面建筑物安全. 在管棚注浆时，由于水泥浆压力可能对周围构筑物造成压力,从而产生位移、变形,故监测的重点应放在暗挖两端的围护结构以及暗挖隧道拱顶上方的电缆沟上1监测技术要求依据中华人民共和国《工程测量规范》，结合本工程的具体情况,制定如下技术要求：1、沉降和位移观测的闭合差按中华人民共和国《工程测量规范》中的二等执行2、监测点埋设结束后，及时绘出正规的测点位置图3、沉降观测采用闭合路线；位移测量采用视中线法.4、各项监测点埋设完毕且稳定后，初始值测试应不少于两次,并取两次稳定值的平均数作为原始基准数据5、所有测量器材及测量仪器在使用前必须经过检定6、测量器材及测量仪器运至测量现场后必须进行检查校正,以保证设备完好.7、在监测过程中要加强对现场测点的保护，发现问题及时与有关单位联系,若有因施工不慎损坏测点，应当尽最大努力进行补救对于被损坏而无法进行补救的测点,应及时发出工程联系单，告知各方认可.8、当监测数据超出所要求的报警值时,立即报警，并及时分析原因,提出合理化建议供有关方参考。
9、施工单位应注意对监测点的保护，并提供详细的施工进度计划2暗挖段地表下沉监测 其中暗挖段电缆沟内相应布设沉降点以观察其沉降情况，大管棚施工过程中，每天监测4次，一旦发现沉降超过允许值即采取应急预案及对应措施。