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1、大管棚实验段施工方案1、实验目的：1.1 通过试验，完成大管棚施工的机具配套。1.2 掌握大管棚施工的进度、经济指标，和旋喷桩等超前支护方案进行对比，合理选择超前支护方式。1.3 锻炼工人，使其熟练掌握管棚施工艺，为后续工作打下基础。1.4 通过开挖时监控量测的结果，对大管棚控制沉降的效果作出评价。1.5 对于地层岩样进行土工试验，取得土层的孔隙率、颗粒指标等与设计勘察结果进行对比，以合理调整大管棚注浆及开挖支护参数。1.6 通过开挖判定大管棚效果评定该土层中现有的各项参数，以便实际施工中进一步调整。1.7通过开挖后的沉降监测结果与理论计算的结果对比，得出大管棚对控制沉降和防坍的实际效果。2、
2、实验场地：从工期、工序干扰以及试验地点的代表性几方面进行比选，决定在崇东区间右线K7+300.503K7+280.503里程段做大管棚试验。3、试验设备由于崇东区间隧道上方多为无基础或浅基础民房，部分民房经鉴定已属危房，因此在此地段使用大管棚超前加固，需解决管棚施作期间的沉降。根据有关资料显示，在砂砾层、粉细砂层采用常规钻机成孔困难，且沉降量较大（一般情况下可达到14mm）沉降速率3mm/d。而根据设计要求整个施工期间累计沉降量应控制在15mm以内。因此，本次试验拟采用跟管钻进的工艺。管棚施作主要设备见下表：设备名称设备型号设备用途设备数量备注跟管钻机管棚成孔2台自购双液注浆泵KBY50-70
3、管棚注浆1台自购砂浆泵沙浆充填钢管1台自购止浆塞水囊式止浆3个自购钻床加工管棚1台委外4、主要试验材料序号材料名称单位数量备注1PO.32.5普通硅酸盐水泥吨29.423032Be水玻璃吨101.93XPM外加剂吨0.34108无缝钢管米980管棚钢管5133无缝钢管米98作导向管5、管棚试验施工方案5.1 管棚参数a、钢管规格：综合考虑跟管钻进时顶管困难和所需承载力要求，采用108无缝钢管，壁厚7.5mm，一般节长3m，特殊节1m、2m、4m。导向管采用133无缝钢管，壁厚5mm，长度2.0m。b、管棚长度：20m。c、管棚间距：环向间距中至中30cm。d、外插角：3.5。e、管棚布设：拱部
4、180范围内。5.2管棚试验施工5.2.1大管棚施工工艺流程注浆场地布置、设备调试施 工 准 备测 量 定 位安设导向架钻机进场、钻机就位钻 孔插入管棚钢管孔口密封处理管棚注浆效果检查结 束管棚钢管加工管棚运入现场安装注浆搅拌机具大管棚施工工艺流程见下图。大管棚施工工艺流程图5.2.2大管棚施工 大管棚施工准备大管棚在隧道拱部180范围内布置，需要49根，各管节长度及数量见下表：序号钢管长度数量总长度（m）备注11m1616用于孔口22m3366用于孔底及孔口33m27883444m1664用于孔底 管棚制作：长管棚的管节长度及数量按上表，各管节间用丝扣连接，为保证管棚的准直度，钢管堆放时避免
5、其翘曲。管棚加工见下图。钢管加工及止浆塞安装示意图A点大样图 封闭工作面及加固临时仰拱：为避免掌子面长时间暴露造成坍塌，需用20cm厚的网喷砼封闭掌子面。钻机要在现有的临时仰拱上施工，钻机就位前要在临时仰拱下添加竖向支撑，以保证钻孔时人员及设备安全。测量定位在工作断面前搭设钻机操作平台,由测量放出隧道开挖轮廓线，在隧道开挖轮廓线以外20cm范围内画出钻孔的位置。孔位布置见下图。超前管棚孔位布置图钻孔顺序钻孔按由下至上，隔一钻一，再由上至下隔一钻一的顺序进行。钻孔管棚的外插角为3。钻机选用 跟管钻机，开孔前，用全站仪测量钻杆首尾端的空间方位，以保证钻机转轴及钻杆的轴线与管棚孔的轴线相一致。用10
6、8钻头低速低压开孔，成孔23m，下入108的管棚钢管，检查钻孔方向无误后，换91钻头，钻机转速升至正常转速。钻进中以108的管棚钢管作套管跟管钻进，钻至设计孔深。钻孔过程中要始终注意钻杆角度的变化，并保证钻机不移位。每钻进34m用仪器复核钻孔的角度是否正确，以确保钻孔方向。下管下管前要预先按设计对每个钻孔编号，并对每个孔的钢管进行配管和编号，顺序相连的3个孔的第一节管棚钢管长度分别为2m、3m、4m，以后每节长度为3m，以保证同一断面上的管接头数小于50% 。注浆注浆顺序大管棚施工完成一根，注浆一根。注浆分为两个步序进行，单号管棚注入单液水泥浆（添加XPM外加剂），以增加管棚的刚度，双号孔注入
7、水泥-水玻璃双液浆，以加固地层。注浆方式用水力膨胀式止浆塞进行分段后退式注浆，注浆段长4m。注浆参数a、单液水泥浆配合比：水灰比0.6:1，b、水泥-水玻璃双液浆配合比：单液水泥浆，水灰比1:1，加3%5%的XPM，水玻璃，3032Be，模数2.22.8，水泥浆与水玻璃浆的体积比，1:1，c、单孔注浆量， Q=r2Hn，式中，r为浆液扩散半径取0.35m，H为管棚长度，取20m，n为地层孔隙率，根据现场土工试验测得，为注浆率，卵石层取0.6，中粗砂层取0.4，粉细砂层取0.2，由此算得，单孔注浆量为1.01.6m3。 d、注浆压力，0.40.6MPa。管棚注浆注意事项注浆之前，清理注浆管路，检
8、查注浆泵及压力表，安装好注浆管，进行压水试验，保证管路畅通。新开钻孔应与正在注浆的钻孔至少间隔3个孔，以免从正在施工的钻孔中跑浆。施工中应经常将实际注入量与事先计算出的注浆量进行对比，必要时应变换注浆参数。双液注浆应连续，如注浆过程中停电或注浆机出现故障，则会发生堵管。每天对注浆工作进行总结，以指导下步施工。注浆结束标准注浆压力逐步上升，达到设计压力，注浆量达到设计值，压力达到设计值的80%。6、开挖及支护区间隧道开挖及初支施工，在超前支护下,严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针，充分利用“时空效应”原理，并初支背后回填注浆。 区间隧道严格按50cm一榀钢拱架控
9、制进尺长度，初期支护采用300mm（拱部）、250mm（边墙）厚的C20喷射混凝土。区间标准断面采用上下台阶法施工，设置上台阶临时仰拱。保证上台阶开挖完成后，初支形成封闭成环。封闭后及时进行初支背后回填注浆，控制拱顶及地表沉降。严格执行制定的量测项目及量测频率，及时发现问题及时信息反馈及时纠正。充分利用“时空效应”原理控制沉降，在限制50cm进尺的基础上，制定开挖完成时间，初支完成时间，要求在限定的时间内完成指定的工作内容。7、监控量测7.1 监测目的通过监测，确定大管棚对控制地表沉降和洞内拱顶下沉的效果，和长短管注浆、水平旋喷等地层加固措施进行对比，选择出在民房段最佳的超前支护方案。7.2监
10、测方法对该区域建筑物采用精密水准仪和铟钢尺进行沉降监测。7.2.1测点布置监测测点布置于建筑物墙体。距地面2050cm，在测点布设位置钻孔，将测点置于钻孔内，采用水泥浆粘固。待测点稳定后进行量测。7.2.2量测方法房屋沉降量测主要采用精密水准仪，量测各测点与基准点之间的相对高程差，本次所测高差与上次所测高差相比较，差值即为本次沉降值，本次所测高差与初始高差相较，差值即为累计沉降值。7.2.3数据分析与处理根据量测数据绘制时间位移曲线散点或距离位移曲线散点图。并结合施工情况对所测数据进行分析。7.3房屋沉降控制基准及监测频率根据房屋现状对其沉降控制基准见城乡建设环境保护部关于危险房屋鉴定的标准的
11、通知（1999-11-27）。在信息化施工中，监测后应对各种监测数据进行整理分析，判断其稳定性，并及时反馈到施工中去指导施工。根据以往在北京、广州等地修建城市地铁时施工监测的成功经验，我们拟采用铁路隧道喷锚构筑法技术规则(TBJ108-92)的级监测管理并配合位移速率作为监测管理基准，即将允许值的三分之二作为警告值，允许值的三分之一作为基准值，将警告值和允许值之间称为警告范围，实测值落在此范围，应提出警告，说明需商讨和采取施工对策，预防最终位移值超限，警告值和基准值之间称为注意范围，实测值落在基准值以下，说明隧道和围岩是稳定的。监测的级管理及监测频率见下表。监测管理及监测频率表管理等级管理位移
12、施工状态监测频率U0Un/3可正常施工1次/2天Un/3U0Un2/3应注意，并加强监测1次/天U0Un2/3应采取加强支护等措施24次/天表中：U0 实测位移值 Un 允许位移值7.4监测反馈程序及管理体系7.4.1监控量测流程监控量测流程见下图：监测结果位移(应力)是否超级管理位移(应力)是否超级管理位移(应力)是否超级管理继续施工综合判断暂停施工采取特殊措施7.4.2反馈程序在取得监测数据后，及时进行整理，绘制位移或应力的时态变化曲线图，时态散点图。为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，及时上报监测报表。现场施工监控量测监测设计资料调
13、研量测结果的微机信息处理系统量测结果的综合处理及分析监测结果的综合评价报送施工、设计、监理单 位量测结果的形象化、具体化经 验 类 比理 论 分 析甲方、规范要求等地层支护结构安全稳定性判断地层、支护结构动态及现状分析说明、提交修正设计、施工建议反馈设计施工是否改变设计、施工方法调整设计参数、改变施工方法或辅助施工措施施新设计施工方法监控量测流程图7.5监测管理体系保证措施为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项措施：1、监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。2、量测设备、元器件等在使用前均应经检校合格后方可使用。3、各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。4、量测数据均要经现场检查，室内复核两级后方可上报。5、量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。6、各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。8、组织机构结合项目机构和本试验段的技术特点，项目部进行了相关人力资源优化配置，原则是管理干部职责分明、权限到位，工人一专多能，特殊工种持证上岗。试验总负责人：胡曦波试验组成员： 赵玉良、王灿、王振飞、韩占波、曹桢楹、李冬、王刚、王先堂、梁云生、贺善宁、唐汐、任海珍、蒋树谦、王余良现场负责人： 王先堂、梁云生