地鐵五號線東四車站大管棚施工
方案編制審核
審定北京世紀達鑽孔加固工程****
二零零三年十一月二十二日
目錄第一節編制依據
第二節工程概況
第三節工程地質及地下管線狀況
第四節施工組織
第五節施工技術措施
第六節導向孔精度控制措施
第七節質量管理
第八節安全措施
第九節現場標化管理
第一節編制依據
1.1招標檔案
1.2設計圖紙
1.3工程勘察報告
第二節工程概況
2.1工程簡介
該工程位於北京市朝陽門內大街路下，欲建設地鐵五號線東四車站，採用暗挖施工法。由於該車站主體設計在繁華的朝陽門內大街下方，現場條件只能允許朝陽門內大街兩側出站口進行開挖，以此作為盾構及暗挖作業坑，為了保障路面、上方建築物及原有管線安全，嚴格控制沉降，設計要求對平安大街進行預先加固處理。
經過專家組多次評估，排除傳統的小導管注漿加固法、旋噴注漿法、分步管棚法等多種予加固施工法，最終決定採用大管棚施工法進行預先加固處理。
根據工程實際要求，首先採用導向施工方法，按照車站頂弓形狀均布孔位，同時以加工好的ф159鋼管作為套管採用跟管鑽進，由南、北作業坑分別施工管棚，鑽進長度分別為50公尺，然後向套管內注入水泥漿，依照設計端麵排布施工管棚，管棚分布寬度為23公尺，要求鋼管中心間距為0.5公尺。
2.2主要工作量計算
管棚根數計算
n=2l/(d+&)=108根
注：n-管棚根數
l-弧長（公尺）
d-管棚直徑（公尺）
&-管棚間距（公尺）
1) 施工導向鑽孔長度計算
l=nxs=108x50=5400公尺（以實際測量為準）;
注：s-單根管棚長度（公尺）
2) 跟進ф159鋼套管長度5400延公尺（以實際測量為準）；
3) 一次注入水泥漿量約90立方公尺
2.3工程特點
1）跟管施工距離較長；
2）施工鋼管位置排布要求嚴格；
3）管棚埋深較大，原有管線多；
4）所穿越的街道及原有管線保護要求高；
5）施工地層為粉細砂層，導向成孔難度大。
6）地面交通繁忙，控向測量難度大；
2.4施工方法
由於大管棚施工能很好的保障原有管線及路面安全，嚴格控制沉降，考慮到地層、現場管線以及現場情況，採用導向鑽進施工方法來超前鑽孔，保障管棚精度；同時跟進ф159鋼套管作為管棚，避免出
現塌孔現象；套管跟進到位後，撤出內部鑽具，並在鋪設完的鋼管內灌注水灰比為1：1的水泥漿。
2.5預計工期
計畫進場後30天完成該工程。
第三節工程地質及地下管線狀況
3.1地層土質概述
勘察揭露地層土質自上而下依次為：
1）人工填土層，包括雜填土①1層與粘質粉土素填土①層。總厚度一般2.6~4.2 m,層底標高為41.99~40.6 m
2）粘質粉土砂質粉土②層、夾重粉質粘土②2層和夾粉質粘土②1層。層總厚度為6.0~9.0 m,層底標高為35.0~32.98 m。
3）粉細砂③與中粗砂③1層。該層總厚度為0.6~4.4 m,層底標高為31.90~30.4 m
4）圓礫④層、中粗砂④2層、卵石④3層。層總厚度為3.9~7.9 m,層底標高為25.58~24.0 m
5）粘質粉土砂質粉土⑤層和夾粉質粘土重粉質粘土⑤1層。
層總厚度為2~2. 5 m,層底標高為23.08~22.00 m。
6）中粗砂⑥層。該層厚度為1.6~3.0 m,層底標高為20.4~19.4 m。
7）卵石⑦層。本層一般厚度為3.9~6.8 m,層底標高為15.5~13.9 m.
3.2地下水位分類
車站場區第四紀地層中賦存上層滯水、潛水和承壓水。
1）上層滯水
實測水位標高為38.93 m,相應水位埋深為6.05 m。主要接受管道滲漏補給.
2）潛水
實測水位標高為29.82 m,相應水位埋深為15.16 m。含水層厚度約為3~4 m,區域地下水流向為自西向東。
3）承壓水
實測水頭標高為24.89 m.
本車站受地表滯水、潛水及承壓水影響，承壓水高出底板約2.5 m。
3.3地下管線分布情況
南北兩側明挖基坑地下管線
1）南側基坑需改移的地下管線有以下三條：
1 φ100上水管線1條
2 dn400汙水管線1條
3 24×48孔電信管線1條
2）北側基坑需改移的地下管線有以下三條：
4 dn400汙水管線1條
5 36×24電信管線1條
6 φ200上水管線1條
2）車站單層暗挖段地下管線分面情況
車站單層暗挖段橫穿平安大街，道路下方管線眾多，共有11條管線，主要包括：
7 φ1200、φ800汙水管道2條
8 dn300天然氣1條
9 2000×2300汙水方溝1道
10 dn600、dn1000上水2條
11 8dn150電力管道1條
12 3700×1700熱力管道1條
13 dn1200雨水管道1條
14 2000×2000電力方溝1條
15 dn500煤氣管道1條
4.2管棚施工流程圖
4.3現場施工用水、電
由甲方提供解決施工用水電，甲方保證施工範圍內的道路暢通。
4.4作業面布置
1) 在開挖到位的作業坑內安裝鑽機.
2) 由於管棚鑽孔施工時，需要鑽穿坑壁護坡樁，因此採用鋼梁對其進行支護（與基坑內鋼支護相結合）。
3) 作業坑開挖應與管棚施工相配合，挖至管棚以下約0.3公尺時為止，然後安裝鑽機進行管棚施工。
4) 北端作業坑開挖與3)相同。
4.5材料、裝置和儀器
材料需用計畫詳見主要材料、裝置和儀器統計表
主要裝置效能
1、 跟管鑽機內鑽具扭矩2600nm 轉速30—106轉/分
外鑽具扭矩5600nm 轉速11—35轉/分
給進力10噸行程3公尺
2、 導航儀器測量深度21公尺
4.6工期計畫：
施工準備2天
導向跟管鑽進26天
注漿1天
端頭聯結1天
合計30天
第五節施工技術措施
5.1開孔
1)由於作業面已經採用護坡樁支護噴錨施工，因此應採用取芯鑽頭鑽通牆壁。
2) 護坡樁其內分布有鋼筋，為提高鑽孔效率，選用φ165薄壁金剛石鑽頭。
3)鑽進引數如下
鑽進壓力 8千牛
轉速 500轉/分鐘
沖洗液幫浦量45公升/分鐘
5.2導向鑽進施工
1）管棚導向孔採用兩台鑽機同時施工，分別由兩邊向中間鋪設鋼管。
2)採用測量儀器進行地表放線，標記整體管棚中的每一根鋼管在地表的投影，標記點間距不大於半公尺。
3）導航儀器嚴格遵守使用技術規程，正確安裝，細心除錯，直
到深度測量誤差小於10公分為止。
4）安裝鑽具，首先接第一根鑽桿，而後在其前端裝導向鑽頭。
5）起動泥漿幫浦，確認水口暢通後再進行鑽進。
6）由於鑽孔位置要求嚴格，在第一根鑽桿鑽進過程中一定要控制鑽進引數：轉數 50轉/分；
泥漿幫浦量 63公升/分；
給進幫浦壓 1兆帕。
7）地表測量要嚴格遵守測試技術規範，每鑽進一公尺必須進行所有引數測定，包括深度、方位、傾角。準確翔實記錄每個測量點各引數如深度、軌跡方向等）及時與司鑽聯絡溝通，確保鑽孔施工準確無誤。
8）鑽孔施工中嚴格控制鑽孔軸線，若有偏向要及時進行糾正，糾偏遵守「勤糾少糾」的原則。
9）在鑽進最後10公尺時按照第5）分項要求施工，確保靶位準確無誤。
5.3 跟進套管
1） 按照設計要求用φ98的導向鑽頭超前鑽孔3公尺。
2） 鑽進跟進套管3公尺，第一根套管前端安裝薄壁合金鑽頭。
3） 套管採用絲扣連線，每根長度為三公尺。
4） 跟管鑽進引數：轉數約 30轉/分；
泥漿幫浦量 90公升/分；
幫浦壓 10兆帕。
5）每根鋼管端頭出露工作坑壁40厘公尺。
5.4鑽進泥漿配置。
鑽進中沖洗液採用優質泥漿，其配比如下
水:泥漿:火鹼:新增劑=1000:50:0.5:0.1
5.5 注漿
1）所有鋼管施工完成後，在出露端焊接注漿管，管口要求高於管棚10公分。
2）配製水泥漿，水灰比為1:1
3）連線注漿管注入水泥漿，直到壓力達到3兆帕。
4）第二天進行補充注漿，程式與3）相同。
5.6管棚端頭聯結
1） 管棚的每一端採用28#工字鋼焊接為一體。
2） 每兩根鋼管為一組，按實際間距擷取工字鋼，再中線上割除兩個ф160孔。
3） 把加工好的工字鋼套在鋼管上，要求其緊貼坑壁，然後依照樣圖進行焊接。
4） 根據實際間距，在每根鋼管四周（依照樣圖）焊接筋板。
5） 最後把每組工字鋼焊接為一體，保障管棚一端的鋼管均由28#工字鋼連為一體。
5.7套管跟進頂力計算
1） 套管跟進頂力計算：
頂力f=f1+f2
孔內管摩擦力f1=[2p（1+ka）+g1]fl2
=[2x0.12（1+0.3）+0.03]0.2x35
=2.324(噸)
擴孔鑽頭拉力f2=1（噸）
跟進頂力f=f1+f2=3.324(噸)
2） 跟管速度計算
引數選擇：ひ：跟管速度
v： 每公尺成孔體積
q：每分幫浦量
c：沖洗液含砂率
k：幫浦量折損係數
計算公式 ひ=qck/v=0.063x0.8x0.5/0.02
=1.26公尺/分鐘
第六節導向孔精度控制措施
6.1安裝鑽機要求孔位對正、基礎牢固
依照設計鑽孔軸線對正鑽機動力軸中心，鑽機底部最少橫鋪四根250x250方木作為基礎，採用測量儀器測量其軸線及中心高程，確保準確無誤後，分別在鑽機兩側及前後釘入地錨固定鑽機。
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