南水北调管棚打设施工方案.doc

目 录
第一章 工程概况 3
一、工程概况 3
二、工程地质 3
三、发展与应用 3
第二章 管棚支护设计 4
一、工程特点 4
二、技术措施 4
第三章 施工部署 8
一、钻机 8
二、钻进速度 8
三、存在问题 9
四、施工环境 9
五、管棚钻机施工操作规程 9
第四章 施工保证措施 11
一、质量保证措施 11
二、工期保证措施 12
三、文明施工 13
说明 14
附图1 15
附图2 16
附图3 17

第一章 工程概况
一、工程概况
拟建南水北调超前管棚支护工程位于北京市海淀区西四环五棵松地铁站下。设计管线总长30M，针对本工地地层特点，采用同心跟管潜孔锤管棚施工技术进行施工。我方负责使用GPZ—100型同心跟管潜孔锤管棚钻机，完毕打设φ108×10mm无缝钢管成孔分项工程。
二、工程地质
北京城区位于永定河洪积冲积扇行地的脊背上，地表层为第四纪冲积物，重要是沙砾石、沙粉土及粘土层呈互层分布，构造较有规律。本次开打的地层以河卵石为主。
三、发展与应用
始于二十世纪七十年代的水平定向钻进管线铺设技术，综合了传统的道路钻孔、地质钻探和油气井定向钻进技术。这项技术已成为一种完善的施工方法。它应用于穿越河流和水渠、街道、高速公路、铁路、机场跑道、海滩、岛屿、建筑群来进行石油、天然气、自来水、污水及其它流体的管线铺设和电力与电讯电缆的导管傅设等。
第二章 管棚支护设计
一、工程特点
1、本工程位于西环五棵松桥与地铁站下方，所在地层以河卵石层为主。
2、由于所要过的地段为重要交通地段，又位于桥与地铁站的下方。因此对地面的沉降规定积高，所以单以小导管注浆法也许会对地面导致沉降，因此采用超前管棚进行支护是可行且有效的方法。
二、技术措施
在本次施工地段的前方是地铁站，因其对地面的沉降规定极高（不得超过3mm）。这对河卵石层开挖提出了交高的规定，采用超前管支护是目前国际上常用的方法。
由于这一方法在国内尚不成熟，甲方规定我们打设实验孔进行实验。
自2023年4月15日—5月14日，依照设计及设计变更规定，共完毕管棚实验孔5根，累计完毕工程量 米。

第一根
日期
打设开始时间
打设结束时间
顶进压力（MPa）
打设长度
打进用时
4月15日
21：03
22：04
4.7
1m
1小时1分
4月15日
22：04
23：32
4.9
1.5m
1小时32分
4月16日
9：20
9：30
5.8
2m
9小时58分
4月16日
9：31
9：58
5.0
3m
27分
4月16日
10：00
10：15
4.5
4m
15分
4月16日
10：15
10：30
5.0
5m
15分
4月17日
2：20
2：45
10.4
6m
16小时15分
4月17日
2：45
3：37
10.6
7m
52分
4月17日
3：37
4：45
10.6
8m
1小8分
4月17日
5：01
5：22
10.4
9m
21分
4月17日
5：22
5：48
10.2
10m
26分
4月17日
5：48
6：44
10.0
11m
56分
4月17日
6：45
8：26
9.5
12m
1小时49分
4月17日
8：50
9：23
8.0
13m
33分
4月17日
9：23
10：33
10.0
14m
1小时10分
4月17日
10：34
11：04
9.7
14.5m
30分

第二根
日期
打设开始时间
打设结束时间
顶进压力（MPa）
打设长度
打进用时
4月18日
19：13
19：30
8
1m
17分
4月18日
19：30
20：25
8
2m
55分
4月21日
14：09
23：59
8
3m
9小时50分
4月21日
23：59
1：35
8
4m
1小36分
4月22日
1：35
3：47
8
5m
2小时17
4月22日
3：47
7：06
8
6m
3小时19分
4月22日
7：06
16：30
8
7m
9小时24分
4月22日
16：30
20：13
8
8m
3小时43分
4月22日
20：13
1：00
8
9m
4小时47分
4月23日
1：00
4：08
8
10m
3小时8分
4月23日
4：08
13：51
10
11m
9小时43分
4月23日
13：51
14：55
10
12m
1小时4分
4月23日
15：05
16：10
10
13m
1小时5分
4月23日
16：10
17：15
10
14m
1小时5分
4月23日
17：15
18：10
10
15m
55分

第三根
日期
打设开始时间
打设结束时间
顶进压力（MPa）
打设长度
打进用时
4月25日
3：30
3：44
8
1m
14分
4月25日
3：44
6：30
8
2m
2小时46分
4月25日
6：30
12：06
8
3m
5小时36分
4月25日
12：06
12：38
8
4m
32分
4月25日
12：38
13：20
8
5m
42分
4月25日
13：20
13：45
8
6m
25分
4月25日
13：45
14：27
8
7m
42分
4月25日
14：27
14：50
8
8m
23分
4月25日
14：50
15：35
8
9m
45分
4月25日
15：40
16：00
8
10m
20分
4月25日
16：05
16：33
8
11m
28分
4月25日
16：40
17：10
8
12m
30分
4月25日
17：10
17：42
8
13m
32分
4月25日
17：42
18：04
8
14m
22分

第四根
日期
打设开始时间
打设结束时间
顶进压力（MPa）
打设长度
打进用时
4月27日
19：53 4：55
5：30
8
1m
35分
4月27日
5：30
7：27
8
2m
1小时57分
4月27日
7：30
8：05
8
3m
35分
4月27日
8：05
9：18
6
4m
1小时13分
4月27日
9：20
9：37
6
5m
17分
4月27日
9：37
10：21
5.5
6m
44分
4月27日
10：21
10：42
5.8
7m
21分
4月27日
10：42
11：40
6
8m
58分
4月27日
11：40
11：53
5.6
9m
13分
4月27日
11：53
12：12
6
10m
19分
4月27日
12：12
14：30
5.5
11m
2小时18分
4月27日
14：30
14：50
5.5
12m
20分
4月27日
14：50
15：12
5
13m
22分
4月27日
15：12
15：33
5
14m
23分
4月27日
15：33
17：05
5.4
15m
1小时32分

通过前期的实验数据得出这一方法是可行的。
真对实验孔所出现的问题我们采用了一下的措施进行补救：
本工地为自稳性极差的沙砾石.漂石地层，采用同心跟管潜孔锤施工工艺，在历时1个月的管棚打设施工过程中，我们对每根管棚实验孔的各种施工技术记录数据、施工情况进行分析，并会同与有关业内专家进行探讨后，得出以下结论。
1．各种钻进参数的收集
管棚实验孔打设施工时，各种钻进参数的收集及实验技术数据的采集。通过我方对记录数据的分析认为：管棚实验孔单根15米孔的完毕平均时间为15小时，钻进速度为1米/小时。后期正式施工时，合理掌握钻进参数，每根15米孔的完毕平均完毕时间为10-12小时，钻进速度可达成1.5米/小时。
2. 施工进度及为后期正式施工组织方案提供依据， 待设计方案拟定后，我方将提供完善的施工组织方案。
3．获得的经验教训为后期正式施工提供可靠的质量、进度、安全等保障。
4. 管棚实验孔打设施工过程中，出现4次外管打断，3次潜孔锤轴销打断，内钻头脱落等情况，说明：
A． 我方施工人员在自稳性极差的沙砾石.漂石地层中施工时，经验局限性，钻进参数掌握的不合理。
B． 真对4次断管，我方采用以下措施。在钻进过程中每次在返渣时把风先关了等内管回拉到位时再开风进行吹渣（这样也许使钻进的进度放慢，如返渣的效果不抱负的话也许要返复的吹上几次，也许不能安以前预定的时间打完）。因此每打设一根用时也许在12-15小时，平均1-1.2米/小时。
C． 外管及潜孔锤轴销的材质或销径需要提高或增大。
D． 每根钻孔施工前，必须对潜孔锤总成，进行认真检查、清洗。保证一次成孔率。
外管及潜孔锤轴销的材质需要调整，建议采用辽宁鞍山钢铁公司生产的DZ40、φ110×10mm地质专用管材。其他各部件未发现异常。
第三章 施工部署
一、钻机
1. 钻机及各相关配套设备性能匹配
钻机设计合理。分体式设备，移动性较好；钻机额定推动力、提高力、扭矩均能满足施工规定；泵站系统压力及系统流量均能满足钻机性能规定；钻机操作、组装简朴、快捷、安全稳固；现场使用的空压机能满足2台钻机同时工作，若后期施工中，需要3-4台钻机在同一工作面施工时，需增设1台空压机或空压机增压设备。
若受现场条件限制，无法增设空压机或空压机增压设备时，建议设计时，增大钻孔孔径，采用φ127×10mm无缝钢管，成孔孔径φ130mm。管径增大后，可选用低压、高频潜孔锤总成，选择2台钻机同时进行施工，可有效提高钻进速度，保证工程进度。
二、钻进速度
1．各种钻进参数的收集
通过我方对记录数据的分析认为：管棚实验孔单根15米孔的完毕平均时间为15小时，钻进速度为1米/小时。但由于断管的因素在打设过程中要放慢速度以保证成孔率，所以在后期正式施工时也许有所加长，根据掌握钻进参数，每根15米孔的完毕平均完毕时间可增长为12-15小时，钻进速度可达成1-1.2米/小时。
三、存在问题
本工地位于自稳性极差的沙砾石.漂石地层，采用同心跟管潜孔锤施工工艺，在历时1个月的管棚打设施工过程中，5个钻孔的钻孔轨迹均出现向左上方偏斜的情况。具我方数年的施工经验及国内、外同行、专家普遍认可，在自稳性极差的沙砾石.漂石地层，采用同心跟管潜孔锤施工工艺，在碎岩机理上还没有好的方法，解决钻孔轨迹偏斜的问题，尚有待与各位同行、专家共同探讨、请教。
我方建议，待管棚实验孔开挖后，准确测量出，钻孔轨迹的偏斜数据，在后期正式施工时，向与之相反的角度方向开孔，以满足施工规定。
四、施工环境
配套GPZ—100型工业空气净化器，是在管棚实验孔打设施工中，开始设计制造的，第一台样机目前使用时，有一定的效果，但不能满足隧道内现场施工防尘规定。需增大2023升风力/小时，再增长防尘雾化装置。相信正式施工时，每台钻机都配备一台通过改善后的空气净化器，工作室内现场送风，工作人员佩带防尘面具，应基本满足后期正式施工时，工作室内的防尘规定。
五、管棚钻机施工操作规程
1.技术人员与甲方技术部做好测量电、线的交接工作，准确布孔，及时放线，及时报验。
2.施工人员在设备安装过程中，保证机架周正、牢固；钻机对位准确，各支点联接紧固；各管线连接紧密；各电路符合规定。杜绝“跑，冒，漏”现象的发生。机架上铺设的木板，应紧密、防滑。
３.加、减钻具及钻机移孔时，各岗人员，协调一致，严禁闲杂人员，进入施工区。
４.检查电机、整机、回转头、滑道、销轴等各运动部件是否已经良好的润滑， 各部件是否处在良好待工作状态。
５. 电机启动后，一方面观测液压压力表是否正常，否则停机检查。
６. 钻孔正常作业中，随时观测液压表压力指示及电机系统是否正常工作。
７.接卸钻杆时，注意观测接卸螺纹的位置，以防卡坏钻杆，并保证每次接卸后螺纹受到良好的润滑，有助于延长钻杆使用寿命和利于拆卸。
８.每次完毕作业或存放钻具时，要吹净内部粉尘和泥土。
９.检修和拆卸主机有关零件时，牢记：停机时间较短时拆卸液压系统元件，也许会导致液压热油喷出。应一方面反复动作手柄，以保证卸压，液压油冷却后再检修。
１０.拆装回转头、液压系统元件时，请注意环境清洁，最佳在维修间内操作。
１１.检修回转头，液压系统元件时，应将有关密封所有更换。
１２.在主机正常工作过程中，请勿更换主机任何零件。注意手脚不要触及有关运动部件如回转头、滑轮组、液压缸座等，以防工作中出现人身事故。
１３.快速推动和快速回转不能同时开动，否则会损坏钻具，减少电动机使用寿命。
１４.接卸或储存钻杆时，每次均需在钻杆联接螺纹处涂润滑油脂。钻机滑道要定期涂抹润滑油脂。
１５.要定期清洗油箱，及时更换堵塞的滤油器，以免引起液压系统的故障。液压油箱加新更换的液压油至刻度后，应启动电机，操作换向阀，在空载情况下将系统充满液压油，然后再观测油箱油位，如局限性再加至合适刻度为止。
１６.液压系统检修时，应一方面清洁要检修部位，以免拆卸液压元件时，导致液压系统污染。
１７.各运动部件如：推动系统各滑轮组上销轴、各铰座处销轴、滑架、滑道等位置均需要定期加润滑脂。
１８.根据钻机使用状况及时调整链条松紧限度。
１９.经常保持主机清洁。
２０.及时清理地面上的钻孔残渣，保证文明施工
第四章 施工保证措施
一、质量保证措施
同心跟管潜孔锤施工钻具重要由钻杆、套管、连接套、潜孔锤以及内、外钻头组成。该钻具以空气潜孔锤压缩空气作为动力介质驱动潜孔锤工作，压缩空气经钻杆中心进入潜孔锤，推动潜孔锤工作，潜孔锤带动内钻头冲击破碎卵砾石。同时内钻头通过撞击外钻头台肩带动外钻头冲击破碎卵砾石，而外钻头通过柱销和联结套与套管连接，其外径大于套管直径，因而在外钻头冲击破碎卵砾石的同时，套管也能实现顺利同步跟进，以保护孔壁稳定。
A.开孔前，先用开孔钻头轻压、慢转至1米打好导向孔，并检查合格后，方可进行常规钻进。
B．钻进过程中，合理掌握钻进参数，严格控制单位进尺速度，若发现进度、返渣量、风量、钻具回转等出现异常，应停机检查；必要时，应提钻检查。未查明因素前，不得钻进。避免孔内事故发生。
C.根据地层情况，合理调整钻压、风量，避免孔斜。
D.钻头若出现球齿脱落，内、外钻头磨损大于3MM时，应及时更换。
E.每个钻孔开孔前，先对潜孔锤进行送风检查，异常及时更换 。终孔时，及时闭风将内管钻具提出。
二、工期保证措施
科学安排工期，特别是提前安排关键工序，强化管理，规定各分项工程按期完毕，为相关专业施工提供良好条件，从而保证整体工期的实现。
三、文明施工
环保文明施工是一个施工公司施工管理水平的综合体现，洁净的场地，文明的管理让人赏心悦目。
本工程规模大，施工中将对周边居民的生活和办公带来了较大的影响。我公司将在该工程中继续推广花园式管理，实行我公司已实行数年并在不断创新的文明施工管理方案。我公司保证在施工期间一切按照北京市有关规定和ISO14000的程序进行施工管理，采用行之有效的措施，将声、光、尘对周边办公人员的影响减少到最小。
（一）防止扬尘污染措施
1、生活区使用的电茶炉、煤气灶等符合环保规定的生活设施；
2、水泥等易飞扬的细颗粒等材料应安排在库内存放或严密遮盖。运送时必须封闭、包扎。
3、施工现场要制定洒水降尘制度，配备洒水设备，指定专人负责现场洒水降尘和及时清理浮土。
（二）施工现场环境卫生管理措施
1、宣传卫生防病知识，教育职工重视卫生、防病的重要性。
2、环境卫生分片包干，做到及时打扫保持清洁。
3、施工现场采用环保型厕所，卫生轮流值日清理，做到保持清洁卫生。
4、生活垃圾及时清运，夏季定期喷洒灭蚊、虫药。
5、按照文明安全工地的标准规划和实行环卫、卫生管理。
说明
本方案是根据隧道超前支护有关规范，技术手册，综合我方数年施工经验，并经必要的验算而编制的，仅作为方案呈报甲方。待正式设计方案确立，并基本拟定由我方实行时，我方将据此编制具体的，可操作的，比较完善的施工组织方案。
由于编写者水平有限，在编写本方案时，难免有不妥之处，真诚希望各位专家，同行赐教，使本方案更加完善。

附图1

附图2

附图3