1、北京首尔工程技术有限公司大管棚施工方法总结,大管棚施工的一般方法,大管棚施工的一般方法为：使用水平钻机在隧道开挖前的拱部区域按设计孔数、间距和深度钻设水平孔，埋设管壁预钻有孔眼的钢管，并通过管壁预钻孔眼注入水泥浆以加固土体和提高钢管的刚度，使隧道拱部预先形成一伞状钢管棚，此结构本身具抗剪性能, 可有效承载上覆局部松软土体的荷载，且使被加固土体的抗剪强度有较大幅度的提高，从而在隧道开挖而拱部支护未施工或未发挥作用时，提供上覆土体所需的支撑力，减小或消除因隧道开挖引起的地面沉降和临近管线的变形，确保隧道开挖安全。,1、大管棚应用范围,隧道出入口、浅覆盖地带 穿越软弱地层、破碎带 下穿高速公路、铁路
2、及其他建筑物 对地面沉降有特别要求的地段 下穿河底、湖底或海底,2、大管棚作用机制,大管棚的作用机制主要是起到简支梁的效果：管棚的一端深入隧道前方地层中，另一端在已有支护的上方。这样通过管棚可以将局部的应力特别是正开挖的拱部应力均匀分布到前后，避免局部的应力集中而失稳。,3、大管棚应用中存在的问题,打设方法存在问题管棚施作精度低施工距离较短缺少专用机械，工效低 缺乏相关规范,打设方法存在的问题,通常的管棚打设方法是先用钻机通过钻杆、钻头等钻具打设比管棚管要大的孔，然后撤出钻杆、钻头，再将管棚管送入已打好的孔中。这样在一些较松散、软弱的地层中不易成孔，有些施工队伍为了将管棚钢管送入，反复打孔、扫
3、孔，对地层扰动很大，往往是以后事故的主要原因。特别对一些含水地层，如果不采取特殊措施避免在管棚施工过程中产生非可控的水土流失，一般都会产生或大或小的事故。,管棚施作精度低,一般管棚都设计有导向墙，导向墙作用有二：其一是取定孔位和定入孔角度的作用，其二是希望通过导向管使得钻孔方向在一定的深度内能保持大致不变。即使有了导向墙，超过30米的管棚的打设精度还是难以保证。实际施工中一般管棚入孔角度超过 3 度就是为了避免管棚侵限。 由于管棚打设精度低，也不可能一次性施作太长。,缺少专用机械,国内目前还缺乏大推力大扭矩的专用管棚钻机，施工单位多用小型的地质钻机采用潜孔钻或水钻成孔。小型钻机的主要缺点是可控
4、性差，施钻时随意性多，打多深算多深。由于动力不足，打孔时间长，施工时对地层扰动大，钻头也容易下扎。 另外，管棚施工时搭台架费时费力，这也在一定程度上限制了管棚的应用。因此开发出适合国内隧道施工的专用大功率管棚钻机是当务之急。,缺乏相关规范,管棚作为超前支护的主要辅助方法在我国应用非常广泛，但至今仍然没有相应的规范。应该加紧制定管棚的相关设计规范、设备要求、针对不同的地质水文条件及现场情况的管棚施工规范和相应的质量控制和验收标准。,针对上述问题：,我们经过探索、试验并吸取经验教训，制定出一整套较完善的大管棚施工方法：导向跟管钻进法拉管法（管幕法）风循环钻进施工法潜孔锤跟管钻进法潜孔钻成孔下管法,
5、导向跟管钻进法原理,导向跟管钻进是借鉴水平定向钻进技术发展而来。水平定向钻进是非开挖管线施工的一种方法，其要旨在：钻进过程中能准确测定钻头在地下的位置和方向，据此确定钻进轨迹同设计轨迹的差异，利用能进行方向调节的导向钻头（楔型钻头）改变钻进方向。管棚施工中，用管棚管代替钻杆，其最前端加装导向钻头，后续管之间采用丝扣进行连接，利用水平定向钻机将管棚管依次打入土体中。在钻进过程中，依据导向钻头内置的定位传感器传出的角度信号，对钻进角度进行调节，按设计轨迹钻进。,拉管法原理,拉管法同导向跟管钻进法的原理相似。拉管法是采用专用导向钻头和钻杆，先打设导向孔，然后将比导向孔更粗的钢管从另一端拉入。同导向跟
6、管钻进法相比，拉管法需要跟踪导向，且两端有工作面，因此拉管法的精度要高，不会有地面沉降，质量控制也更好。,导向钻头构造示意图如下：,如上图所示：导向钻头内装有特制的定位传感器，传感器通过信号线穿过钻杆连接孔外的显示器。显示器显示导向钻头的倾角和面向角(显示器上有一角度指示钟，导向板斜面朝下时为12点)。导向钻头钻进角度如果偏下可以把导向钻头调到12点，即导向板斜面朝下，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大,受到一个向上的托力，导向钻头轨迹就会朝上运移。同理,在6点时纠偏可以使钻头钻进轨迹朝下，9点、3点时分别为左、右纠偏方向。如果角度合适，钻机匀速旋转钻进，导向钻头的钻进轨迹是平直的。,导向
7、跟管钻进法的优点,（1）精度高 能有效控制棚管打设方向，精度 0.3-0.8%； （2）工效高 管棚施作距离较长，一次性施作可超过100米； （3）沉降小 将管棚钢管作钻杆直接打入，不扩孔，扰动小； （4）可在富水及承压水情况下作业； （5）孔底注浆，孔口返浆，封孔压浆,注浆质量可控； （6）能按特殊要求的轨迹钻进，在隧道内打设管棚可不设管棚 工作室。,导向跟管钻进法施工的部分超长管棚实例,（1）北京地铁十号线黄庄站，05年，126米，中铁十四局 （2）北京地铁十号线花园路站，05年，90米，中铁十六局 （3）武广客专金沙洲隧道出口，07年，100米，中铁四局 （4）郑西客专高桥隧道，07年，
8、93-110米，中铁二十三局 （5）太原晋祠隧道，10年，120米，中铁十五局 （6）太原晋祠隧道，10年，140米，中铁十五局 （7）长治新纺煤业斜井，11年，170米，新纺煤业,导向跟管钻进法管棚打设参数,管棚长度 20-80m，特殊情况 100m200m 管棚管中心距 250-400mm 常用直径 108mm、133mm、159mm 钢管壁厚 6-10mm 内接管壁厚 1012mm 丝扣连接 管棚中心距开挖线 200-350mm 孔位偏差 2cm 外插角 0.5%-1.5% 导向精度 0.5% 注浆方式 管内注浆 孔口返浆 封孔压浆 注浆花管 不需要 管棚工作室 一般外扩50cm，可无管
9、棚工作室 导向墙 无需专门导向墙,拉管法管棚打设参数,管棚长度 20-500m 管棚管中心距 350-500mm 常用直径 219mm、299mm、610mm 钢管壁厚 6-10mm 内接管壁厚 68mm 焊接 管棚中心距开挖线 200-300mm 孔位偏差 2cm 外插角 无 导向精度 20 cm 以内 注浆方式 管内注浆 注浆花管 可另设 管棚工作室 两边都要工作面 导向墙 无需专门导向墙,跟管同拉管工法比较,导向跟管钻进法 拉管法钻具 临时制作 专用钻具 角度测量 上下测、左右不测 上下、左右都测 精度 5-8 20cm以内 管径 159 159 沉降 3mm 无 施工长度 较短 长 可
10、控性 较弱 强 工作面要求 可单工作面 必须双工作面,不同的管棚打设方法适用条件,导向跟管钻进法 富水、软弱、松散地层 拉管法（管幕法） 两端有工作面，较大口径钢管 风循环钻进施工法 湿陷性黄土 潜孔锤跟管钻进法 卵石、断层、松散含石地层 潜孔锤成孔下管法 中风化、弱风化有一定自稳性地层,相关图片,导向钻头,加工后的管棚钢管,准备连接钢管,无管棚工作室施工,复杂地层管棚支护竣工状况,地铁四号线下穿长安街325大管棚,南水北调下穿石太高速公路,高桥隧道湿陷性黄土地层管棚下大断面开挖,地铁十号线花园路站管棚施工,11米超长管棚钻机,浅覆盖密排299管幕,299密排管棚施工现场,管棚穿越砂砾石地层,浅覆盖双层管棚下穿大运高速公路,兰新线下穿青藏高速公路,
