1、實驗目的：
1.1 通過試驗，完成大管棚施工的機具配套。
1.2 掌握大管棚施工的進度、經濟指標，和旋噴樁等超前支護方案進行對比，合理選擇超前支護方式。
1.3 鍛鍊工人，使其熟練掌握管棚施工藝，為後續工作打下基礎。
1.4 通過開挖時監控量測的結果，對大管棚控制沉降的效果作出評價。
1.5 對於地層巖樣進行土工試驗，取得土層的孔隙率、顆粒指標等與設計勘察結果進行對比，以合理調整大管棚注漿及開挖支護引數。
1.6 通過開挖判定大管棚效果評定該土層中現有的各項引數，以便實際施工中進一步調整。
1.7通過開挖後的沉降監測結果與理論計算的結果對比，得出大管棚對控制沉降和防坍的實際效果。
2、實驗場地：
從工期、工序干擾以及試驗地點的代表性幾方面進行比選，決定在崇～東區間右線k7+300.503～k7+280.503里程段做大管棚試驗。
3、試驗裝置
由於崇～東區間隧道上方多為無基礎或淺基礎民房，部分民房經鑑定已屬危房，因此在此地段使用大管棚超前加固，需解決管棚施作期間的沉降。根據有關資料顯示，在砂礫層、粉細砂層採用常規鑽機成孔困難，且沉降量較大（一般情況下可達到14mm）沉降速率3mm/d。而根據設計要求整個施工期間累計沉降量應控制在15mm以內。
因此，本次試驗擬採用跟管鑽進的工藝。管棚施作主要裝置見下表：
4、主要試驗材料
5、管棚試驗施工方案
5.1 管棚引數
a、鋼管規格：綜合考慮跟管鑽進時頂管困難和所需承載力要求，採用φ108無縫鋼管，壁厚7.5mm，一般節長3m，特殊節1m、2m、4m。
導向管採用φ133無縫鋼管，壁厚5mm，長度2.0m。
b、管棚長度：20m。
c、管棚間距：環向間距中至中30cm。
d、外插角：3.5°。
e、管棚布設：拱部180°範圍內。
5.2管棚試驗施工
5.2.1大管棚施工工藝流程
大管棚施工工藝流程見下圖。
大管棚施工工藝流程圖
5.2.2大管棚施工
⑴ 大管棚施工準備
大管棚在隧道拱部180°範圍內布置，需要49根，各管節長度及數量見下表：
① 管棚製作：長管棚的管節長度及數量按上表，各管節間用絲扣連線，為保證管棚的準直度，鋼管堆放時避免其翹曲。管棚加工見下圖。
鋼管加工及止漿塞安裝示意圖
a點大樣圖
② 封閉工作面及加固臨時仰拱：為避免掌子面長時間暴露造成坍塌，需用20cm厚的網噴砼封閉掌子面。鑽機要在現有的臨時仰拱上施工，鑽機就位前要在臨時仰拱下新增豎向支撐，以保證鑽孔時人員及裝置安全。
⑵測量定位
在工作斷面前搭設鑽機操作平台,由測量放出隧道開挖輪廓線，在隧道開挖輪廓線以外20cm範圍內畫出鑽孔的位置。孔位布置見下圖。
超前管棚孔位布置圖
⑶鑽孔順序
鑽孔按由下至上，隔一鑽一，再由上至下隔一鑽一的順序進行。
⑷鑽孔管棚的外插角為3°。鑽機選用跟管鑽機，開孔前，用全站儀測量鑽桿首尾端的空間方位，以保證鑽機轉軸及鑽桿的軸線與管棚孔的軸線相一致。
用φ108鑽頭低速低壓開孔，成孔2～3m，下入φ108的管棚鋼管，檢查鑽孔方向無誤後，換91鑽頭，鑽機轉速公升至正常轉速。鑽進中以φ108的管棚鋼管作套管跟管鑽進，鑽至設計孔深。
鑽孔過程中要始終注意鑽桿角度的變化，並保證鑽機不移位。每鑽進3～4m用儀器複核鑽孔的角度是否正確，以確保鑽孔方向。
⑸下管下管前要預先按設計對每個鑽孔編號，並對每個孔的鋼管進行配管和編號，順序相連的3個孔的第一節管棚鋼管長度分別為2m、3m、4m，以後每節長度為3m，以保證同一斷面上的管接頭數小於50% 。
⑹注漿①注漿順序
大管棚施工完成一根，注漿一根。注漿分為兩個步序進行，單號管棚注入單液水泥漿（新增xpm外加劑），以增加管棚的剛度，雙號孔注入水泥-水玻璃雙液漿，以加固地層。
②注漿方式
用水力膨脹式止漿塞進行分段後退式注漿，注漿段長4m。
③注漿引數
a、單液水泥漿配合比：
水灰比0.6:1，
b、水泥-水玻璃雙液漿配合比：
單液水泥漿，水灰比1:1，加3%～5%的xpm，
水玻璃，30～32be』，模數2.2～2.8，
水泥漿與水玻璃漿的體積比，1:1，
c、單孔注漿量， q=πr2hnλ，
式中，r為漿液擴散半徑取0.35m，h為管棚長度，取20m，n為地層孔隙率，根據現場土工試驗測得，λ為注漿率，卵石層取0.6，中粗砂層取0.
4，粉細砂層取0.2，由此算得，單孔注漿量為1.0～1.
6m3。
d、注漿壓力，0.4～0.6mpa。
⑺管棚注漿注意事項
①注漿之前，清理注漿管路，檢查注漿幫浦及壓力表，安裝好注漿管，進行壓水試驗，保證管路暢通。
②新開鑽孔應與正在注漿的鑽孔至少間隔3個孔，以免從正在施工的鑽孔中跑漿。
③施工中應經常將實際注入量與事先計算出的注漿量進行對比，必要時應變換注漿引數。
④雙液注漿應連續，如注漿過程中停電或注漿機出現故障，則會發生堵管。
⑤每天對注漿工作進行總結，以指導下步施工。
⑻注漿結束標準
①注漿壓力逐步上公升，達到設計壓力，
②注漿量達到設計值，壓力達到設計值的80%。
6、開挖及支護
區間隧道開挖及初支施工，在超前支護下,嚴格遵循「管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測」十八字方針，充分利用「時空效應」原理，並初支背後回填注漿。
區間隧道嚴格按50cm一榀鋼拱架控制進尺長度，初期支護採用300mm（拱部）、250mm（邊牆）厚的c20噴射混凝土。區間標準斷面採用上**階法施工，設定上台階臨時仰拱。保證上台階開挖完成後，初支形成封閉成環。
封閉後及時進行初支背後回填注漿，控制拱頂及地表沉降。
嚴格執行制定的量測專案及量測頻率，及時發現問題及時資訊反饋及時糾正。
充分利用「時空效應」原理控制沉降，在限制50cm進尺的基礎上，制定開挖完成時間，初支完成時間，要求在限定的時間內完成指定的工作內容。
7、監控量測
7.1 監測目的
通過監測，確定大管棚對控制地表沉降和洞內拱頂下沉的效果，和長短管注漿、水平旋噴等地層加固措施進行對比，選擇出在民房段最佳的超前支護方案。
7.2監測方法
對該區域建築物採用精密水準儀和銦鋼尺進行沉降監測。
7.2.1測點布置
監測測點布置於建築物牆體。距地面20～50cm，在測點布設位置鑽孔，將測點置於鑽孔內，採用水泥漿粘固。待測點穩定後進行量測。
7.2.2量測方法
房屋沉降量測主要採用精密水準儀，量測各測點與基準點之間的相對高程差，本次所測高差與上次所測高差相比較，差值即為本次沉降值，本次所測高差與初始高差相較，差值即為累計沉降值。
7.2.3資料分析與處理
根據量測資料繪製時間位移曲線散點或距離位移曲線散點圖。並結合施工情況對所測資料進行分析。
7.3房屋沉降控制基準及監測頻率
根據房屋現狀對其沉降控制基準見城鄉建設環境保護部關於《危險房屋鑑定的標準》的通知（1999-11-27）。
在資訊化施工中，監測後應對各種監測資料進行整理分析，判斷其穩定性，並及時反饋到施工中去指導施工。根據以往在北京、廣州等地修建城市地鐵時施工監測的成功經驗，我們擬採用《鐵路隧道噴錨構築法技術規則》(tbj108-92)的ⅲ級監測管理並配合位移速率作為監測管理基準，即將允許值的三分之二作為警告值，允許值的三分之一作為基準值，將警告值和允許值之間稱為警告範圍，實測值落在此範圍，應提出警告，說明需商討和採取施工對策，預防最終位移值超限，警告值和基準值之間稱為注意範圍，實測值落在基準值以下，說明隧道和圍岩是穩定的。
監測的ⅲ級管理及監測頻率見下表。
監測管理及監測頻率表
表中：u0 ——實測位移值
un ——允許位移值
7.4監測反饋程式及管理體系
7.4.1監控量測流程
監控量測流程見下圖：
7.4.2反饋程式
在取得監測資料後，及時進行整理，繪製位移或應力的時態變化曲線圖，時態散點圖。
為確保監測結果的質量，加快資訊反饋速度，全部監測資料均由計算機管理，每次監測必須有監測結果，及時上報監測報表。
監控量測流程圖
7.5監測管理體系保證措施
為保證量測資料的真實可靠及連續性，特制定以下各項措施：
1、監測組與監理工程師密切配合工作，及時向監理工程師報告情況和問題，並提供有關切實可靠的資料記錄。
2、量測裝置、元器件等在使用前均應經檢校合格後方可使用。
3、各監測專案在監測過程中必須嚴格遵守相應的實施細則。
4、量測資料均要經現場檢查，室內複核兩級後方可上報。
5、量測資料的儲存、計算、管理均採用計算機系統進行。
6、各量測專案從裝置的管理、使用及資料的整理均設專人負責。
8、組織機構
結合專案機構和本試驗段的技術特點，專案部進行了相關人力資源優化配置，原則是管理幹部職責分明、許可權到位，工人一專多能，特殊工種持證上崗。
試驗總負責人：胡曦波
試驗組成員： 趙玉良、王燦、王振飛、韓佔波、曹楨楹、李冬、王剛、王先堂、梁雲生、賀善寧、唐汐、任海珍、蔣樹謙、王余良
現場負責人： 王先堂、梁雲生
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目錄1編制依據 1 1.1編制說明 1 1.2編制依據 1 2工程概況 1 2.1大管棚設計要求 1 2.3大管棚設計圖 2 3施工機械 裝置和人員配置 3 4施工準備 4 4.1技術準備 4 4.2試驗準備 4 4.3場地準備 4 4.4用電準備 4 4.5物資準備 4 5 施工方案 5 5.1 ...
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