PAGEPAGE9二號風道大管棚作業施工總結工程概況地理位置北京地鐵四號線黃莊站位于北京市海淀區中關村大街與知春路、海淀南路的十字交叉路口處，為四號線和十號線的交叉換乘車站。車站總體四號線車站位于中關村大街道路下、橫跨知春路大街，為兩端雙層、中間單層的島式站臺車站，全長216.6m；十號線車站位于知春路大街下、橫跨中關村大街，為雙層三跨側式站臺車站，全長156.908m，總建筑面積25，000㎡。二號豎井及風道2#施工豎井位于黃莊站四號線北端東側，2#施工豎井主要承擔四號線北端主體結構施工。2號風道為2#豎井至四號線車站北端的施工通道，通過該段風道轉入車站施工，同時也是2號風亭通往四號線車站北端的永久風道。該段風道在地下東西向橫穿中關村大街。規模尺寸和工程數量2#施工豎井結構內墻凈寬5.2m，長15.06m，總深度26.636m。2號風道結構為雙層暗挖風道，風道拱頂埋深5.00m，開挖最大寬度12.960m，最大高度19.524m，該段風道長約42m。風道拱頂設計大管棚超前預支護，數量40根，長度48m，縱向貫穿整個2號風道。工程地質2號風道管棚所在地層由上到下依次為粉細砂②3層，粉土=3\*GB3③層，粉質粘土=3\*GB3③1層，粉土=4\*GB3④2層。水文地質2號風道管棚所在地層主要為上層滯水層。上層滯水賦存于粉土=3\*GB3③層或粉土④2層，實測水位標高為47.39m，相應水位埋深為4.20m。本層地下水補給來源主要為大氣降水、管路滲漏和地面水體的側向徑流補給，該含水層穩定性差、含水量較小，主要以蒸發和向下越流補給下層潛水方式排泄，同時也可以側向徑流形式向下游方向排泄。因此，在管棚施工時施作部分引流鋼花管疏排管棚所在地層的上層滯水。管棚施作的目的意義2.1為豎井井壁風道開口提供安全保證，防止開口處應力集中釋放造成坍塌；2.2為風道開挖提供超前支護，支撐拱部上方土體，避免開挖過程中造成坍塌；2.3支撐加固風道覆蓋地層，減少地表沉降，避免路面塌陷給行人和交通造成危險。管棚施工設計參數3.1管棚設計：管棚采用φ159熱軋無縫鋼管，壁厚t＝8mm，管長48m，沿風道拱頂環向布設，間距40cm，超出開挖輪廓線25cm。3.2注漿設計：管棚注漿采用水泥砂漿，配比：水∶水泥∶砂子∶膨脹劑=0.5∶1∶1∶0.05。水灰比可在0.5~0.6之間進行調整，注漿壓力在0.5～0.7mpa之間。管棚夯管時分節打入，管節分節長度為3~4m，根據現場實際情況確定其管節長度，并使接口斷面錯開。管棚施工機具介紹4.1主要施工設備管棚機具：采用德國生產的TT40型鉆機+TT145夯管錘注漿機具：采用KJB-3/100注漿機和JZ350泥漿攪拌機。4.2鉆機設備主要設計參數TT40水平導向鉆機技術參數：主機長235cm寬140cm高130cm操作重量860kg操作能力最大主軸扭矩1500NM@100RPM實際回拖力4噸水系統最大流量50L/min容量1100L液壓動力系統長1400mm寬750mm高1750mm重量1240kg發動機KHDDEUTE柴油總功率41KW鉆桿長度1.25m鉆桿直徑48mmTT145夯管錘技術參數表：序號項目單位數量1直徑mm1452長度mm15453重量kg1374工作壓力磅6~75沖擊次數次/分3106耗氣量立方米/分47夯進管徑mm100~4008夯擊力噸/次809耗油量升/小時0.74.3管棚施工主要設備機具表項目名稱序號名稱規格、型號數量單位備注主要機械設備1導向鉆機TT401臺2導向鉆具560鉆桿1套3導向儀器ECLIPSE2套4夯管錘TT1451套5空壓機20立方米1臺6電焊機BX1-3002臺7注漿機KJB-3/1008泥漿攪拌機JZ3501臺9工字鋼I1224米10經緯儀電子經緯儀1臺11水準儀北光1臺施工組織與人員配備5.1施工組織：實行項目部和施工隊兩級管理，項目部派工區長1名負責施工管理協調；技術主管1名，負責技術方案制定、交底、指導、優化改進和質量控制；技術員1名，負責現場技術指導和質量控制。施工隊負責具體落實和實施施工。5.2主要勞動力配置安排序號人員名稱數量備注1施工隊長1負責現場管棚施工所有作業管理2技術人員1負責技術，測量，試驗3管理人員2負責現場帶班、組織和安全4設備操作2負責鉆機操作5導向員2負責鉆機鉆進導向6鉆孔作業人員6負責鉆孔和擴孔7夯管作業人員7負責夯管和接管焊接8注漿作業8負責洗管，封管，拌制漿液和注漿9其他輔助人員3負責空壓機、提升系統操作和抽水合計32管棚施工工藝流程6.1施工工藝流程圖：詳見水平鉆機成孔＋夯管錘夯進施工工藝流程圖。施工準備施工準備設備安裝儀器調試鋼管滿焊連接導向孔成孔泥漿制作、鉆進監測夯管錘就位驗收設備撤場管內注漿填充夯進鋼管空壓機調試圖1水平鉆機成孔＋夯管錘夯進施工工藝流程圖6.2施工準備6.2.1測量定位根據設計放出具體孔位以及軸線。6.2.2安裝套管豎井井壁支護為格柵鋼架+鋼筋網+錨噴砼結構，厚350mm，在支護施工同時預埋安裝φ200鋼套管。6.2.3搭建管棚作業平臺：在施工之前，搭建腳手架平臺作為管棚施工的工作空間，以此保證施工的正常進行。6.2.4鉆機定位、安裝調試鉆機軸線方向調整與管棚軸線方向一致，鉆頭高度與管棚管口高度在同一高程面上，并按7‰上仰角度控制調整固定鉆機，現場調試，試鉆。6.3鉆孔施工6.3.1管棚鉆進順序圖2管棚孔位布置圖因管棚孔位距離較近，因此在成孔和夯進時采用間隔成孔和夯進的順序，因而避免較大范圍內擾動土體，其具體鉆進、夯進順序詳見圖2管棚孔位布置圖。風道中線上管棚編號為20號，以此為中心分別向兩邊成孔，第一批為（雙數）………22，20，18，16，14………，第二批為（單數）………21，19，17，15圖2管棚孔位布置圖6.3.2TT40水平導向鉆機成導向孔施工a、在工作場地整理完成后，按照設計順序準確安裝導向鉆機，孔位對正，安裝牢固，管路連接準確無誤；b、導向儀器嚴格遵守使用技術規程，細心調試，直到精度測量誤差小于10cm為止；c、配置膨潤土泥漿，準備鉆進施工；泥漿用膨潤土標準項目標記P-N懸浮體性能600r/min時粘度計讀數屈服值≤（Pa）30min濾失量≤（mL）301.44×塑性粘度15.0濕篩分析＋0.75mm篩余量≤（％）4.0水分≤（％）10d、由于鉆孔位置要求嚴格，在每一根鉆桿鉆進過程中，都必須嚴格控制鉆進參數；e、地表監測要嚴格遵守技術要求操作，事先在地表標定每一根管棚的平面軸線位置和長度，采用地面導向儀準確控制各項參數（深度、軌跡方向等），及時與司鉆人員聯系溝通，調整鉆進參數，確保鉆孔施工準確無誤。深度、軌跡監測利用導向儀進行深度跟蹤，及時與司鉆人員聯系，調整深度的鉆進。f、鉆孔施工中根據探測儀器曲線嚴格控制鉆孔軸線，若有不利偏向要及時進行糾正，糾偏遵守“勤糾少糾”的原則；g、在鉆進過程中，嚴格控制鉆進參數，確保靶位準確無誤；h、導向鉆孔嚴格按設計軌跡施工；i、在鉆進過程中由于孔位間距很小，為防止對土壤擾動的影響，造成地表沉降，所以采取間隔鉆進施工的方法以確保施工安全，更好的控制地表下沉；同時在地表布設地面沉降點，及時測量地面沉降情況。o、擴孔當鉆機鉆成導向孔后，改用φ180的擴孔器擴孔。附鉆孔作業示意圖。圖3TT40型水平導向鉆機成孔施工示意圖6.4夯管施工a、導向孔成孔后，按照設計順序準確安裝夯管錘基座與鋼管導軌，孔位對正，安裝牢固，管路連接準確無誤。b、調試高壓空氣壓力，準備進行夯擊。c、監控、測量人員要嚴格遵守測試技術規范，準確測量各項參數，（如深度、軌跡方向等）及時與司夯員聯系溝通，確保夯進施工準確無誤。d、夯擊施工中嚴格控制孔位軸線，若有不利偏向要及時進行糾正，糾偏遵守“勤糾少糾”的原則。e、夯進過程嚴格按導向孔位施工。f、夯進角度控制1）外插角：待導向孔成孔后，鋪設導軌時導軌上仰角度；2）經驗數據：結合以往管棚施工經驗，考慮實際工程地質情況，本工程管棚施工上仰角度控制在5‰～7‰。附夯管作業示意圖。圖4TT145型夯管錘夯進鋼管施工示意圖6.5管棚注漿6.5.1管棚注漿的目的：增加管棚鋼管自身的剛度和強度，更好的起到承載支護作用。6.5.2注漿漿液配制管棚管內注漿為填充注漿，采用用1：1水泥砂漿，水灰比控制在0.5~0.6，加5%UEA型膨脹劑進行填充管棚，6.5.3注漿壓力控制管棚填充注漿壓力控制在0.5～0.7Mpa之間。6.5.4注漿方式管棚設計為填充注漿，注漿方法采用封堵式注漿，注漿順序采用跳孔間隔注漿，注漿順序由下往上，由兩側往中間進行。為保證注漿飽滿，采用φ20PVC管由管口一直伸到管棚端頭，在注漿時用來排氣和排出稀漿，有效檢查注漿飽滿效果。附管棚注漿排氣管設計示意圖。6.5.5注漿機具采用KJB-3/100型水泥砂漿泵和JZ350型砂漿攪拌機。6.6管棚排水由于管棚所在地層中存在上層滯水，在流水的管棚孔位采用引流鋼花管排水，在鋼管壁上打孔，加工成鋼花管，疏排上層滯水，減少風道開挖時的含水量。工期情況7.1進度進展情況管棚施工：7月13日：晚上人員設備進場；7月14日：白天做施工準備，搭建管棚作業支架平臺，鉆機就位，調試鉆機；晚上試鉆第1根管棚孔位；7月15日：白天第1根管棚夯管作業，夯管成功；晚上正式進行管棚施工作業；8月3日：管棚鉆孔和夯管施工完成，累計30根。正常情況下最佳工作進度為2根/天，平均進度為1.5根/天。（為減少噪聲擾民，作業安排是晚上鉆孔和擴孔，白天夯管。）注漿施工：8月2日：注漿機進場，調試到位；8月3日：開始注漿；8月4日：下午注漿完成。平均每根管棚注漿時間為50—90分鐘。8月5日：清理退場。7.2進度統計分析原設計40根48m長φ159大管棚，實際施工30根，長度最長44m，累計完成1052m。施工時間從進場到徹底清理退場歷時23天，扣除進退場各1天，實際施工21天，施工進度按根數平均合1.43根/天，按延米平均合50.1m/天。質量情況8.1質量檢查情況統計：按成管長度統計：總計30根，其中兩側最下部位2根由于鉆孔作業空間限制，無法鉆孔，直接夯管，其它采用鉆孔+夯管施工的管棚共28根。在28根中，40m以上13根，30—40m之間的10根，20—30m之間的3根，10—20m之間的2根；其中完全達到要求的11根（42m以上）。8.2按成管偏向統計：經現場檢查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時出現下傾，在夯到33m明顯下傾角度偏大，及時停止夯進；其中2根分別在夯進8m和13m時發生向左側偏向。8.3初步結論：根據管棚施工過程中現場跟蹤檢查以及成孔和成管檢查情況，初步結論管棚總體質量水平不太理想，最終結論需待風道開挖結束才能具體定論。在風道開挖施工時，須對管棚長度不到位的部位進行超前小導管注漿支護加強。存在問題及建議改進意見9.1存在問題在鉆進導向孔過程中，導向儀傾仰角變化幅度偏大，偏快，穩定性不好；在鉆近導向孔作業鉆桿柔性較大，遇到硬物或硬質地層時，容易變向；在擴孔工序作業時沒有導向控制；鉆孔到位，夯管作業鋼管夯不到位；成孔后孔內存有較稠泥漿或泥塊；夯管時鋼管左右偏向或上下仰傾角度超限。9.2原因分析（1）地層中有電力線，鋼鐵材質的管道，管線等，影響導向儀精度；（2）導向儀感應器材安裝不精確，導致導向儀失靈或精度不準；（3）地層中存在軟硬程度不同的地質層，或空洞，或硬物，或明顯軟