陕西地铁工程暗挖隧道施工方案（管棚） 13页

中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站钟楼站暗挖隧道管棚施工方案1、工程概况钟楼站为西安地铁二号线一期工程12标段，位于西安市古城墙内中心地段、钟楼北侧、北大街道路下方，沿北大街南北向布置。出于对钟楼的保护以及对周边建筑地下室的避让，线路分两侧绕行钟楼，车站为分离岛式明暗挖结合形式；车站前后区间为盾构区间，车站为盾构过站车站。钟楼站为分离岛式站台车站，站台部分采用全暗挖，两组暗挖主隧道之间为两层的中间明挖主体，明挖主体沿北大街道路中心线对称布置且与道路平行。车站站厅层设在中间明挖主体的负一层，进站客流通过站厅内设置的两组楼扶梯与一部电梯进入中间明挖主体的站台层，通过站台层与左右线站台之间的暗挖横通道进入到站台。右线暗挖隧道总长为134.1m，左线暗挖隧道总长为144m，标准断面外包总宽为10.6m，高为9.9m。-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站1、地质及地下管线情况介绍西安地铁钟楼车站，地质分布情况依次为：第一层是杂填土大约厚4.0ｍ、第二层是新黄土大约厚厚8.0ｍ、第三层是古土壤大约厚4.0ｍ、第四层是老黄土大约厚4.0ｍ，以下是粉质粘土层。钟楼站常水位在8.5米左右，因受周边在建工程的影响，目前水位在12.5米左右。钟楼站下穿管线较多，有些管线离建筑物结构较近，主要雨水管、污水管、电信槽、电缆槽、人防洞室；雨水及污水管接头一般非常脆弱，除正常渗漏外，地层沉降容易使管道渗漏。钟楼站四周的建筑物及文物比较多，主要有邮电大楼、钟楼、宏禧公寓、陕西省美术学会。施工中需保证有效控制地层沉降，防止涌砂、流沙及坍塌，保证周边建筑物的安全。-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站从工程地质观察该段地层强度低，开挖后自稳能力差、易坍塌，因此必须对土体进行预加固。才能保证工程周边建筑物的正常稳定和开挖工作面的安全。1、超前管棚施工1）管棚设计参数及加工暗挖主隧道拱部采用长管棚超前注浆预加固，大管棚采用φ108×6mm无缝钢管。大管棚布置于拱部150°范围，管棚孔口中心位置沿隧道拱部开挖轮廓线外300mm布置，钢管环向中心间距500mm。水平钻机设有轨道，能平移、升降的钻机平台。全液压水平钻机回拖力15t，扭矩6000Nm，打设时采用风动钻进法，一次性成孔管棚采用分节安装，两节之间用丝扣连接，相邻两根钢管的接头要错开，其错开长度不小于1.0m。管棚加工如下图：管棚加工示意图每打设完成一个孔均要用有线导向仪器测量倾角和灯光测斜，及时调整外插角，使后面的孔均达到设计要求。1号风亭北端管棚（包括盾构扩大段）总长度为51.5m，管棚分节为长度为：6.0m×8+3.5m，外插角1°～1.5°。2号风亭北端管棚一次性钻孔到位，1号风亭以南不再打设管棚，-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站管棚总长度为49.0m，外插角1°，管棚分节为长度为：6.0m×8+2.2m。临时竖井，北端管棚一次性钻孔到位，3号风亭以南不再打设管棚，北端管棚总长度为70.17m，外插角1°；南端管棚（包括盾构扩大段）总长度为44.0m，管棚分节长度为：2.5m×17+1.5m，外插角1°～1.5°。第一节管棚示意图2）管棚施工工艺流程施工准备测量定位管棚钢管加工钻机进场及就位管棚运入现场与钻头连接钻孔孔口密封处理管棚内注浆施工下一根管棚1、长管棚施工组织钻机采用GHT-100型水平钻机进行施工。在施工过程中采用两台钻机进行施工，另外配置一台钻机作为备用。配置相应的螺旋钻具及架子管、台板、方木等。-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站长管棚施工时设立专业操作小组，每组15人，6人负责钻孔、下管，5人负责注浆，2人负责配管，另设技术干部2人负责管棚方向控制、质量检查及解决现场其它技术问题。1、长管棚施工方法1）测量定位当竖井基坑开挖至管棚孔口位置时，初步放出拱部大管棚位置，破除竖井初支混凝土。准确定出每根管棚位置，管棚中心位置距离隧道拱部开挖轮廓线为300mm，大管棚布置示意图如下：-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站当竖井开挖到第一次管棚施工平台高度时，暂停竖井开挖，做好竖井支护，平整基坑底作为工作平台（铺底C15砼，厚200mm）架设钻机工作台架。2）钻孔⑴钻机定位：铺设作为钻机行走对位及固定用的轨道，利用钻机自重、4个夹轨器和轮缘，与钢轨头部的密贴钻机滑架前端的撑角来固定钻机不动。行走轨道采用33kg/m钢轨和标准枕木，用U形螺栓和标准扣件把钢轨紧紧地固定在枕木上，枕木间距为70cm，枕木顶面与基面为同一水平面，格间填土捣实，根据现场情况必要时打入锚杆固定，两根轨面必须控制在同一水平面上。移动钻机至钻孔部位，调整钻机高度，使钻机固定钻杆的转轴和钻杆在一条直线上。⑵采用“一次性导向跟管钻进法”（钻头与钢管连接，并埋入孔内）施工方法进行管棚施工，即将Φ108钢管加工成每节米数不等的钻杆，利用水平导向钻机将Φ108的钻杆分节钻入。钻入时利用空气压缩机产生的高压空气将钻渣吹出孔外，利用有线导向仪器和灯光测斜保证打设精度。此方法有以下优点：a、采用无水作业可避免对地层造成较大扰动，保证施工安全；b、利用有线导向仪器和灯光测斜保证打设、施工精度；c、一次性长距离打设可避免中间搭接；d、管内进气管外出气可保证长距离打设而不会卡钻。（3）钻孔前预先按对每个钻孔的钢管进行配管和编号，相邻两根管棚第一节为3米及6米，其它尺寸错开连接，保-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站证同一断面上的管接头数不超过50%，由于管棚所处地质条件较差，采用定向管棚施工方法钢管随着钻机的钻进推进，即跟管钻进法施工。每节管间采用丝扣满焊连接。3）精度控制①精度要求（角度偏差）精度由钻机读表控制：上：a下：b左：c右：d精度必须满足：（a-b）不应大于0.3%，（c-d）不应大于0.3%精度控制措施：A、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，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。B、导向钻进至20-25米时，应进行一次灯光测斜。发现超限，及时补救。②导向孔精度控制与纠偏A、在施工过程随施工随跟踪量测校核:假设刚钻进时实际钻孔距地表探测接收仪距离为A,而仪器实际测量值为A+T,则T为该工区深度探测标定值.依此标定值为依据对每点探测值进行校定.B、深度纠正:如果探测校定值大于设计深度值,则通知司钻调整方位角为12点进行顶进;如果探测值-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站小于设计深度值,则通知司钻调整方位角为6点进行顶进;每次顶进长度为半米,直到深度值符合设计值再进行正常钻进.C、采用倾角控制深度:对于每个探测点必须测量其倾角，如果其倾角均保持零度，则钻孔保持水平，满足设计要求；如果不为零度，可以用此值进行计算深度偏差值进行纠正。D、方向纠正:如果探测点位于地表投影线的右侧，则通知司钻调整方位角为9点进行顶进；如果探测点位于地表投影线的左侧，则通知司钻调整方位角为3点进行顶进；每次顶进长度为半米，直到测量点方向符合设计值再进行正常钻进。4）孔口密封采用塑胶泥封闭钻孔与管棚间的间隙，以防止管内注水泥浆填充管内及管与孔间间隙时浆液外泄。5）注浆管棚施工完成后开始注浆，其目的是充填管棚，增加管棚的刚度，同时，通过孔底两节管子管壁的孔眼使浆液注入到管棚周围加固地层。注浆前对管口与孔口外侧进行密封处理。为了避免先期注浆结石影响后期成孔（渗入地层中的水泥结石易造成钻孔偏斜，诱发孔内事故或施工事故），注浆在钻孔、下管全部结束后一次完成。（1）管内采用水泥浆充填。-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站（2）浆液配合比：注浆浆液采用水泥浆，水泥浆水灰比采用0.6：1～1：1。（3）注浆机具：采用搅拌注浆机进行注浆。（4）注浆压力：注浆压力控制在0.6～1.5MPa以内。（5）注浆分两步完成，当第一次注浆的浆液充分收缩后，进行第二次注浆（补浆），使管棚填充密实。1、工程难点的解决方法及应急预案1）工程难点（1）一次性打设距离长。（2）地层为湿陷性新黄土，不能用湿钻方法。2）解决方法（1）利用Φ108的钢管作钻杆，用有线导向仪器测量倾角和灯光测斜，严格控制精度。（2）a、利用宽度略小于管径的钻头，破碎孔前黄土结构，钻机中速钻进；b、使用压缩空气排渣：管内供风管外排渣，最大限度减小打设施工对周围土体的影响，控制风压，保持出渣通畅。3）特殊情况处理管口不出渣时应及时停钻，将淤积管外的钻屑渣土清除后再开钻2、管棚施工注意事项-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站本工程地质条件复杂，施工精度高，钻孔间距小，施工难度大。为了保证质量和工期，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：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）施工人员严格执行西安市施工的有关规定；4）钻孔前钻机安装要牢固。钻孔最大下沉量控制在20～30cm以内。5）精确测定导向管的位置和方向。管棚钢管不侵入隧道开挖线以内，相连的钢管不得相撞和相交。6）钻孔过程中在开孔后2m处、孔深1/2处、终孔处进行三次斜度量测。若误差超限及时进行纠偏，并且分析问题改进钻孔工艺。7）严密注意大管栅位置与周边管线交错情况，施工中发现异常及时向值班领导汇报。8）严格按照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；9）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；10）认真执行《施工组织设计及施工技术措施》规定的质量标准；11）开孔间距为500mm。开孔孔位偏差≤±30mm，若须移位，应调整开孔角度进行回归；12）终孔后，注浆压力要控制在0.8—1.2MP-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站a之间，注浆压力不宜过大。注浆量以出浆口流出水泥浆为准；13）管棚长度与设计长度误差不得大于200mm；14）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；15）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。严禁追记、补记或伪造记录，及时校正钻进方位，交接班要交接清楚；16）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；17）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，不合格的必须剔除，严禁勉强使用或漏检；18）钢管运到现场，须由专人清理管内铁屑、杂物、避免漏清；19）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；1、大管棚施工质量控制及措施1）严格要求按设计图及技术交底施工。2）大管棚管节堆放严禁翘曲。-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站3）精确定位、调整钻机立轴，确保钻具钻进角度及方位的精度，相连的钢管不得相撞和相交。4）钻孔施工时，其孔眼深度应大于导管长度，钻孔外插角允许偏差为5‰，钻孔孔径比管棚钢管直径大30~40mm。5）钻孔由高孔位向低孔位进行，在钻进过程中，经常用罗盘量测钻具的角度变化，发现异常及时调整，如卡钻、坍孔时，进行回填或注浆后重钻。6）管棚节间连接必须牢固。7）采用压力控制为主，注浆量为附的双控方法，保证注浆饱满。8）保证施工钻机的正常运转，配备足够的维修技术人员和零配件。9）钢管与管箍丝扣拧紧上满，使各管节连成一体，受力后不脱开。1、安全注意事项1）高空作业安全注意事项⑴　施工作业搭设的扶梯、工作台、脚手架、护身栏、安全网等，必须牢固可靠，并经验收合格后方可使用。架子工程应按《建筑施工高处作业安全技术规范》和《建筑安装工人安全技术操作规程》执行。⑵　作业用的料具应放置稳妥，小型工具应随时放入工具袋，上下传递工具时，严禁抛掷。⑶　脚手架拆除时，应按自上而下，顺序进行，严禁将钢管、扣件、模板等向下抛掷。-13- 中铁五局西安市轨道交通二号线TGSJ-12标段钟楼站⑷　所有进入施工现场的人员必须戴好安全帽，并按规定配戴劳动保护用具，加安全带等安全工具。2）钻机使用安全注意事项⑴　各钻机要有专人负责维修、保养，并经常对钻机的关键部位进行检查，预防钻机故障及机械伤害的发生。⑵　钻机的脚手架操作平台必须搭设稳固，钻机移动时由专人指挥。⑶　钻机周围应设安全防护网，附近设安全标志牌、操作规则牌。⑷　每台钻机要设置专用的配电箱，不能与其它设备混用-13-