大管棚超前預支護技術作為加固地層,、穩(wěn)定拱頂及掌子面,、減少地表沉降的輔助施工技術，已在隧道施工中得到廣泛應用,。其施工方法作為一種非開挖技術,，施工時需要根據(jù)具體施工條件、地質情況,、設計要求,、周邊環(huán)境選取合適的施工工藝。此前,，對于打設長度超過40m的大管棚,，常規(guī)的施工工藝已經不能保證有效成孔和打設精度。而單純的跟管鉆進,，不能進行方向控制,，很難保證超長大管棚的打設精度,；單純的導向鉆進，在城市地鐵長管棚施工中又會遇到場地限制等很多不利因素,。結合跟管鉆進與導向鉆進的優(yōu)點,，采用有線儀器定向、一次性導向跟管鉆進技術,，以管棚鋼管為鉆桿,，采取鉆進、鋪管一次完成,，可以成功敷設長達110m以上的鋼管管棚,。

一、技術特點

有線儀器定向,、一次性導向跟管鉆進長管棚施工技術有以下特點：

1.與導向鉆進擴孔回拖管棚施工法相比,，本技術不需要設置兩個工作坑，不必在鉆進完成后,，卸下鉆頭換上回擴器進行回擴孔拖管施工,，而是以管棚鋼管為鉆桿，采取鉆進,、鋪管一次成活,，能較好解決管棚單側施工距離長，位置排布要求嚴格,，間距較密,，地層損失要求小，防止管棚下沉超限,、糾偏以及方向控制等施工重點,、難點問題。

2.與定向跟管鉆進管棚施工技術相比,，本技術采用有線儀器進行導向,，可以控制鉆進方向，解決了管棚下沉超限問題,。管棚鋼管按預設軌跡鉆進,，并可實時反饋鉆進參數(shù)，有利于鉆進方向控制,，管棚打設精度很高,。

3.結合導向鉆進可控制鉆進方向，跟管鉆進可控制鉆孔塌陷的優(yōu)點,，采用有線地下導向系統(tǒng),，管棚打設長度可以更長；在地下管線密集區(qū)進行施工時，可以順利通過導向信號干擾地帶,，保障管棚施工精度,，克服了無線導向系統(tǒng)在城市地鐵施工中，由于受地面交通及地上,、地下建（構）筑物影響,，信號跟蹤受到的影響與限制，且可有效控制地面沉降,，保護地下管線,，地面道路交通也不受影響。

4.這種技術采取鉆進,、鋪管一次成活,，省去鉆孔后的推送管,，成孔速度較快,，操作簡單、施工便利,，工率較高,，而施工費用不高，能節(jié)約造價10%,。

5.本技術采用的導向鉆機已國產,，體形較輕便，操作簡單,。

二,、 技術原理

有線儀器定向、一次性導向跟管鉆進管棚施工工法是以管棚鋼管為鉆桿,，由鉆桿進行導向,，同時配備導向儀，由位于鉆頭內的傳感器將信號通過鉆桿內的電纜直接傳輸?shù)竭h程顯示器上,，實時監(jiān)測鉆頭的鉆進方位,。根據(jù)打設長度，設計線路鉆進軌跡（預設鉆進角度）,，在導向系統(tǒng)的監(jiān)測下進行鉆進,。鉆進時，高壓液體通過鉆桿,、管棚鋼管,，從鉆頭前端射出，沖刷前方土體,，同時鉆桿旋轉向前推進,。管棚糾偏主要通過采用導向鉆進專用鴨（斜）板式鉆頭（內設單向閥）實現(xiàn)。完成跟管鉆孔深度后,，撤出內部導向器具,，然后封閉管口,，向內部注入水泥漿或水泥砂漿，以增加管棚鋼度,。

1．鉆進原理

導向跟管法的鉆孔方式主要有沖擊回轉跟管鉆進和螺旋鉆孔跟管鉆進兩種,。沖擊回轉跟管鉆進主要用在有砂礫石地層,特點是鉆孔速度快,成孔精度高。采用套管護孔,，中間風動潛孔錘沖擊鉆進,，鉆孔達到預定深度后，鉆桿帶出潛孔錘,，鋼套管留在孔內作為管棚管,；螺旋鉆孔跟管鉆進主要用于粉、粘土層,，鉆進,、鋪管一次成活，省去鉆孔后的推送管,，成孔速度較快,。

水平導向鉆機有兩根輸入管路，一根接高壓油泵,，提供給進動力,；一根接泥漿泵，提供鉆進循環(huán)泥漿,。鉆進時,，高壓液體通過鉆桿、管棚鋼管,，從鉆頭前端射出,，沖刷前方土體，同時鉆桿旋轉向前推進,。

循環(huán)泥漿的作用是：一方面沖刷,、軟化前方土體，另一方面起護壁作用以及降低鉆頭溫度保護內部傳感器,。為保證泥漿的循環(huán)利用,，現(xiàn)場設置泥漿池和沉淀池；孔口設置孔口管作為密封裝置,，起保壓和卸流作用,；鉆頭內設單向閥，防止泥漿回流,。高壓泥漿通過鉆桿,、管棚鋼管，從鉆頭前端射出后，泥漿從鋼管與土體間的間隙回流,，最后通過孔口管匯入沉淀池,。

2．導向原理

導向系統(tǒng)分為無線地下定位系統(tǒng)和有線地下定位系統(tǒng)兩種。無線地下定位系統(tǒng)由傳感器（探棒）,、接收器,、遠程顯示器和電源組成。其工作原理為位于鉆頭內的探棒發(fā)射高頻信號,，由接收器接收后會同遠程顯示器顯示鉆頭的方位及埋深,。有線地下定位系統(tǒng)由電纜傳感器（探棒）和遠程顯示器及電源組成。其工作原理為位于鉆頭內的傳感器將信號通過鉆桿內的電纜直接傳輸?shù)竭h程顯示器上,，時時監(jiān)測鉆頭的鉆進方位,。在無線地下定位系統(tǒng)中由于接收器需要位于鉆進軌跡正上方的路面進行跟蹤監(jiān)測，施工中常因為地上,、地下建構筑物,、地面交通、地下管線的影響而給正確接收帶來很大困難,。

無論何種導向方式,，均是監(jiān)測鉆頭的運行情況,，鉆進過程中鉆機操作人員通過遠程顯示器上的傾角值對鉆頭傾角進行控制,，鉆頭傾角偏差控制在±0.3%以內，發(fā)現(xiàn)偏差通過遠程顯示器上鉆頭鐘面值對鉆頭進行傾角調整,，一般測試頻率為每米或每節(jié)鉆桿測一次,。為保證整條鉆進軌跡的精度，在一次性導向跟管鉆進長管棚施工中,，還要利用鉆桿即管棚鋼管做導向,。即開始鉆進前用經緯儀準確測定鉆桿的軸線方向，按設計方向鉆進,。鉆進10～20m后,，管棚內接入照明線路，用經緯儀復測管棚的軸線方向,。滿足要求后,，在該段管棚的導向下，可保證整個鉆進軌跡不發(fā)生大的偏差,。

3．糾偏原理

管棚的上下糾偏主要依靠鉆頭的特殊構造來達到糾偏目的,，其鉆頭采用導向鉆進專用鴨（斜）板式鉆頭（內設單向閥）。正常鉆進時,，鉆頭旋轉給進,，由于受管棚鉆桿自重影響，鉆具前端易下垂。需要糾偏時,，當鉆頭斜面向下,，小沖程給進鉆桿，鉆頭將逐步上臺,，達到向上糾偏的目的,；同理，當鉆頭斜面向上,，可達到向下糾偏的目的,。

管棚的橫向偏差主要通過初始段管棚鉆桿的軸線方向來控制。施工時要保證鉆機的橫向穩(wěn)定,，并嚴格控制孔內環(huán)狀間隙的擴大,；鉆具順時針旋轉，產生右旋力,，可能會使鉆孔水平向右偏斜,，但偏斜幅度較小，在細碎屑較均質地層中鉆進時易控制,，開孔定方位時給以方位角糾偏值,，可以達到質量要求。

4．注漿原理

管棚打設完畢,，調整孔口密封裝置,，從孔口開始注漿。漿液采用水泥砂漿或水泥漿,。漿液通過管棚,，從管頭鋼管外環(huán)狀間隙開始回流，管內空氣則通過設置在孔口密封裝置上的排氣孔排除,。當排氣孔流出漿液后,，關閉排氣孔,續(xù)灌注漿,使?jié){液充滿鋼管及周圍的空隙，為保證密實,，漿液中可摻入適量膨脹劑,。注漿要有保壓措施，環(huán)狀間隙保壓靠單向閥與關閉回水閥門及孔口密封,；管棚內保壓靠單向閥與孔口密封裝置,。

三、施工設備選型

1.鉆機選型

鉆機選型首先要考慮地下工程施工時地下空間的限制,，鉆機的可作業(yè)范圍,，管棚的設計參數(shù)，以及所需扭轉力矩的大小,。一般鉆機本身長度控制在5m以下,，鉆桿中心的上部空間距離不小于0.6m,，鉆桿中心到兩側寬度控制在1.5m以上。

2.導向系統(tǒng)

在導向鉆進管棚施工中,，導向系統(tǒng)是確保鉆進精度的關鍵,，尤其對于超長大管棚的施工，導向精度很難控制,。在導向系統(tǒng)的選擇上主要考慮以下因素：

（1）管棚的規(guī)格,、長度、間距,、打設路線等設計參數(shù),；

（2）管棚的埋深、穿越的地質情況,；

（3）管棚打設路線上地面,、地下建（構）筑物情況以及地下管線情況。

（4）每根管棚鉆進施工時,，導向系統(tǒng)的額定工作時間,、測量精度等。

施工根據(jù)上述條件選擇有線或無線導向系統(tǒng),，目前多采用美國DCI公司生產的ECLIPSE地下定位系統(tǒng)（iGPS）,。其傳感器以0.1％的增減值測量傾角，范圍從0％到±100％（或0°到±45°）,；傳感器面向角是以24個方位表示,，和鐘面的整點鐘和半點鐘位置相似；采用兩個C電解槽堿性電池可以提供約20小時的鉆進時間（使用時間）,，而采用一個超級鋰電池可以提供約120小時的鉆進時間（使用時間）,。對于深度超過15m、長度需要數(shù)天才能鉆完,、無法行走定位、位于高度干擾區(qū)的管棚施工采用有線地下定位系統(tǒng),。

3.注漿設備

注漿設備主要用于管棚鉆進過程中的泥漿循環(huán)系統(tǒng),，以及成孔后的注漿加固。對注漿泵的選擇主要是泵量和泵壓,，尤其在超長大管棚的施工中,，需要考慮漿液的循環(huán)長度。

四,、管棚鋼管與制作

長管棚鉆進時為了克服摩阻力,，需要承受很大的扭轉力矩，這就對管棚材質,、壁厚和節(jié)點提出很高要求,。棚管連接選擇矩形扣,，絲扣長度40～60mm，為防止反轉脫扣,，并保持鋼管連接密封,，絲扣上緊后，接縫處應滿焊,。管材加工,，單節(jié)長度采用定尺，并制作調節(jié)管,。為了提高管棚的抗壓性能,，相鄰棚管接縫應錯開。

五,、鉆進軌跡設計

在長管棚施工過程中,，隨著管棚長度的增加，管棚自重加大,，為解決管棚下沉超限以及方向控制問題,，應根據(jù)地層條件、相關管線位置以及周圍環(huán)境,，設計一條最佳鉆進軌跡,。設計軌跡的重點是給出初始鉆進角度，一般根據(jù)起點與終點基本在一條水平線的上拋物線設計,。

鉆進軌跡預設方法：

1.垂直偏斜軌跡設計

通過回歸反分析,，管棚鉆進的垂直偏斜軌跡呈拋物線形，軌跡曲線是上凸的,，這與給定鉆進角度有關,，并且軌跡并不是完全按設計的角度行進，這與管棚鉆桿的自重有關,，隨著鉆孔深度的加大,，鉆頭容易下扎；此外,，鉆進時還受地質條件的影響,。

垂直偏斜軌跡方程為Y=aX2+bX+c，則YX′=2aX+b

令YX′=0,，得X=-b/2a為鉆進軌跡的最高點,；

令X=0，得YX′=b,，則arctan（b）為鉆進的初始仰角,。

為了控制管棚鉆進的垂直偏斜，就需要設置一個合適的初始仰角,，以免鉆進中鉆頭下扎,，該角度需要考慮管棚鉆桿自重以及地質條件綜合設定,。角度過大，鉆進軌跡峰值也過大,，起不到超前支護的作用,；角度過小容易侵限。對于110m長大管棚,，初始角度可以預設為0.5～0.6°

2.水平偏斜軌跡設計

管棚鉆進的水平偏斜量并不大,，采用二次回歸時，二次項的系數(shù)比一次項系數(shù)小兩個數(shù)量級,，說明水平偏斜軌跡較符合線性規(guī)律,。其數(shù)值的產生主要與開孔方位誤差、導向管長度以及鉆桿的轉動離心力有關,。根據(jù)現(xiàn)場實際觀察,，由于鉆桿轉動產生右旋力，鉆桿基本向左偏,，但偏斜量不大,，開孔定方位時可以給以方位角糾偏；此外,，可通過增加鉆機動力頭與開孔之間的距離,，并在之間設置定位卡環(huán)來控制

六、施工工藝流程及技術要點

施工技術要點如下：

1. 預埋套管

管棚環(huán)向間距為300mm,，為避免大量截斷格柵主筋,，需預埋大管棚開孔套管。大管棚中心距隧道初支結構開挖輪廓250mm,隧道初支施工接近管棚位置時由測量人員放出管棚施工控制線,。根據(jù)管棚的設計位置和間距預埋Φ180mm,長875px-1000px的鋼管,，并固定牢固。      套管中心環(huán)向間距0.3m,，中心線應平行于站體結構中線,。當套管位置與隧道初支格柵輔筋位置沖突時，可斷開輔筋以保證管棚位置的準確,；當套管位置與格柵主筋沖突時,，可適當調整套管位置,但允許偏差范圍為50mm。套管預埋完畢后,，對每個孔進行編號。

2.搭設移動平臺

管棚施工過程中,，需要經常移動鉆機位置,，并且要調整鉆機的高度，所以應搭設一個穩(wěn)固的操作和移動平臺,。工作平臺采用HW—6型可移動升降式工作平臺,，先在隧道抬高段布設導軌,，間距2.5m，施工中工作平臺可以沿軌道方向水平移動,。

3.孔口管安裝

孔口管安裝可采用在結構上預埋套管或直接使用開孔器安裝,。一般大管棚中心距開挖結構外輪廓250mm，為避免后期開孔大量截斷結構主筋,，可預埋套管,，套管直徑比擬做管棚大20mm，安裝時需準確定位,。套管預埋完畢,，鉆孔前，應精確測定孔的平面位置,、方向和仰角,，然后通過法藍連接孔口密封裝置即孔口管，并對每個孔進行編號,。

4.鉆機安裝就位

鉆機施工平臺搭好后,，用10t手動葫蘆將鉆機吊至操作平臺上，沿操作平臺導軌移動至操作位置,。施工時,，根據(jù)每根管棚的位置、鉆具長度,、鉆機高度等因素確定每個孔位的鉆機位置,、高度，鉆桿要求與已設定好的孔口管方向平行,，必須精確核定鉆機位置,。

5.預設鉆進軌跡

根據(jù)工程實際情況設計鉆進軌跡。鉆進軌跡的設計應綜合考慮地層條件,，管棚長度等因素,，正式開鉆前應做試驗孔，核實地層,，修正設計軌跡,。

6.導向鉆進

（1）施工順序

棚管打設順序由一臺鉆機由里往外分段施工，采取每間隔兩個孔位跳打,。

（2）管棚鉆進

施工前,，技術人員對已預埋的套管管位、角度進行認真復測,，誤差超限者應進行調整,；開孔定位，調試角度必須由專人負責,，并且做好復檢,，確保無誤,；孔口管安裝要牢固，回水閥門,、密封裝置要有效,。施工采用一臺FDP—15B型水平鉆機進行鉆孔，鉆孔前,，精確測定孔的平面位置,、方向和仰角，并對每個孔進行編號,。直接用φ159×8棚管做鉆桿,，形成滿眼鉆進，有效地約束鉆頭,，減小或防止鉆具偏斜,。

7.跟進鋼管

隨鉆進加尺將棚管依次打入，成孔與棚管埋設一次完成,。管棚鋼管連接選擇矩形扣,，為防止反轉脫扣，絲扣上緊后,，接縫處點焊3—4處,。

為了提高管棚的抗壓性能，相鄰棚管接縫應錯開,，縫距≥1.0m為宜,。相對施工管棚時，考慮與先期竣工的棚管搭接,，避免相撞,，兩側管棚搭接方式采用上下重疊錯位搭接，縱向搭接長度為5m,。一端管棚打設方向（角度）平行于隧道結構軸線,；另一端管棚開孔時平行于隧道結構軸線，鉆至60～70m時,，按設定的上仰角度,，改變鉆進軌跡，達到上下重疊搭接的目的,。

8.方向控制與糾偏

（1）上下偏移控制

水平鉆進受鉆具自重影響,，鉆具前端易下垂，為了減少糾偏的工作量,，控制環(huán)狀間隙的擴大,，開孔定位時，管棚中心距隧道初支結構開挖外輪廓250mm,，鉆進時用水平導向儀及鉆具前面的探頭控制鴨板式鉆頭（內設單向閥）調整鉆進軌跡（垂向）,，保證棚管打設滿足設計要求。需要糾偏時,，當鉆頭斜面向下,，小沖程給進鉆桿，鉆頭將逐步上抬,，達到向上糾偏的目的,；同理，當鉆頭斜面向上,，可達到向下糾偏的目的,。管棚的橫向偏差主要通過初始段管棚鉆桿的軸線方向來控制。施工時要保證鉆機的橫向穩(wěn)定,，并嚴格控制孔內環(huán)狀間隙的擴大,；鉆具順時針旋轉，產生右旋力,，可能會使鉆孔水平向右偏斜,，但偏斜幅度較小，在細碎屑較均質地層中鉆進時易控制,，開孔定方位時給以方位角糾偏值,，可以達到質量要求。

（2）方位偏移控制

鉆進過程中鉆機操作人員通過遠程顯示器上的傾角值對鉆頭傾角進行控制,，鉆頭傾角偏差控制在±0.3%以內,，發(fā)現(xiàn)偏差通過遠程顯示器上鉆頭鐘面值對鉆頭進行傾角調整，一般測試頻率為每米或每節(jié)鉆桿測一次,。為保證整條鉆進軌跡的精度,，在一次性導向跟管鉆進長管棚施工中，還要利用鉆桿即管棚鋼管做導向,。即開始鉆進前用經緯儀準確測定鉆桿的軸線方向,，按設計方向鉆進。鉆進10～20m后,，管棚內接入照明線路,，用經緯儀復測管棚的軸線方向。滿足要求后,，在該段管棚的導向下,，可保證整個鉆進軌跡不發(fā)生大的偏差。此外,，鉆具順時針旋轉,，產生右旋力，可能會使鉆孔水平偏斜，但水平偏斜幅度較小,，在細碎屑較均質地層中鉆進時易控制,，開孔定方位時給以方位角糾偏值，可以達到質量要求,。

（3）加強過程監(jiān)控與糾偏

開鉆前,，應精確核定孔位，保證鉆機鉆桿線與管棚設計軸線吻合以及鉆機在鉆進時不產生偏移和傾斜,。每鉆進一節(jié)鉆桿要記錄遠程顯示器上鉆頭鐘面值,，若偏差較大，應及時對鉆頭進行傾角調整,。鉆進20m后,，停止鉆進，開始進行管位測斜,。管棚測斜采用燈光測斜原理,，用經緯儀復測管棚的軸線方向，若滿足要求,，則繼續(xù)鉆進,；若偏差較大，應進行橫向調整,，甚至重新開鉆,。

9.泥漿循環(huán)

施工中采用小泵量泥漿循環(huán)，通過鉆頭后部的單向閥與孔口密封裝置(密封盒)的控制,，保證孔內（環(huán)狀間隙）泥漿飽滿起到護壁防塌等作用（保壓）,。泥漿采用定向鉆進專用高質量膨潤土及外摻劑配制而成，馬氏漏斗粘度在30-40秒左右,，PH值控制在8.5-10,，泥漿采用機械攪拌，必須攪拌均勻,，泥漿用量一般為孔徑的3倍左右,，鉆進及回拖過程中為減少泥漿損耗，采用泥漿回收系統(tǒng),，經過處理后循環(huán)利用,。為防止地面沉降，嚴格控制出（泥）沙量,，須通過回水閥門與密封盒的有效控制,，始終保持回水（漿）量小于進水量。

嚴格控制擴孔率,，減少地層損失,。施工時，嚴格控制循環(huán)泥漿回流泥砂量，鉆孔直徑大于棚管外徑值應控制在20～30mm以內,，盡量減少因鉆孔糾偏所造成的擴孔值,，要求定向鉆進中堅持“以保為主，以糾為輔“的原則,。在施工中,，根據(jù)對地層情況的了解，對技術參數(shù)進行適時調整,。

10.管棚注漿

棚管打設終止后，調整孔口密封裝置(密封盒),，開始注漿,。漿液采用BW—250型泥漿泵灌注。管棚注漿漿液選擇1：1水泥漿,，其中水泥標號選用P042.5普通硅酸鹽水泥,。漿液通過管棚，從管頭鋼管外環(huán)狀間隙開始回流,，管內空氣則通過設置在孔口密封裝置上的排氣孔排除,。當排氣孔流出漿液后，關閉排氣孔,續(xù)灌注漿,使?jié){液充滿鋼管及周圍的空隙,，為保證密實,，漿液中可摻入適量膨脹劑。注漿壓力控制在0.3—0.5MPa,，根據(jù)單孔孔內情況靈活控制泵壓,，當排氣孔流出漿液后，關閉排氣孔,續(xù)灌注漿,孔內壓力保持在0.2～0.4MPa范圍內,，穩(wěn)定3～5分鐘后停止注漿,，注漿漿液必須充滿鋼管及周圍的空隙并密實。注漿要有保壓措施,，環(huán)狀間隙保壓靠單向閥與關閉回水閥門及孔口密封,；棚管內保壓靠單向閥與孔口密封裝置。

11.特殊問題處理

成孔鉆進過程中,，檢查鉆機鉆桿傾斜情況,，檢查泥漿性能，督促換漿,。如遇以下情況,，應及時采取控制措施。

（1）在鉆進中若遇“水囊”,，有可能出現(xiàn)鉆孔涌水涌泥砂現(xiàn)象,，對控制地面沉降、保護地下管線和管棚打設精度產生不利，應采取如下措施：

1）埋設孔口管與已預埋套管之間隙須充填水泥（加水玻璃）,，并且充填要飽滿,。

2）孔口管上焊3個“抓片”，用脹管螺栓與隧道砼壁有效固定,。

3）施工中施工人員要時時觀察孔口及回水閥門回水情況,，始終保持進水（漿）大于回水。如果發(fā)現(xiàn)回水突然變大或沖洗液被嚴重稀釋等現(xiàn)象,，應立即查明原因,，采取相應措施。

4）孔口出現(xiàn)涌水涌泥沙時,，應立即按下列步驟實施：

① 停止鉆進并停泵,；

② 緩緩關閉小回水球閥；

③ 調整壓蘭的壓緊度,，保證孔口密封裝置有效控制涌水涌泥沙,；

④ 檢查孔口管與砼壁連接是否牢固，需加固時立即加固,；

⑤ 檢查孔口管與預埋套管間環(huán)狀間隙是否漏水（泥沙）,，如有漏水現(xiàn)象時，用環(huán)形鋼板（或環(huán)狀鋼筋）進行焊封,，并輔以水泥水玻璃堵漏,。

采取以上措施后，如無異常,，可繼續(xù)鉆進施工,，并時刻觀察異樣現(xiàn)象。如果采取以上措施還無法進行正常鉆進施工時,，可采取混合漿液置換充填措施,，并及時上報有關領導研討進一步處理方案。

（2）鉆進施工中如遇不可鉆異（硬）物,，需慎重對待,，并采取以下處理措施：

1）鉆進中確認遇異物立即停止鉆進，不準抱著鉆鉆看的態(tài)度蠻鉆,，及時向有關方匯報,。

2）首先校正鉆孔角度，排除上仰超限的可能性,。

3）確定異物空間位置,，協(xié)同甲方調查異物類型與來源，探尋可繼續(xù)鉆進的鉆進工藝變更方案,。

4）確認無法鉆進后,，提請修正設計,，采取加大對面相應棚管長度（延長有限）、 邊開挖邊小導管注漿等補救措施,。

5）為保證管棚打設質量,，嚴格崗位責任制和逐級匯報制度，科學施工,，杜絕蠻干,。

七、應用實例

1.工程概況

北京地鐵十號線光華路地鐵車站位于東三環(huán)路中路與規(guī)劃的商務中心街交叉口,，為單跨三洞地下局部雙層分離島式車站,，中洞為單跨雙層結構，采用洞樁法施工,，中洞初支結構跨度16.2m,，覆土僅7.4m。該工程于2003年12月開工建設,，2008年5月竣工驗收。在中洞施工過程中,，由于中洞開挖跨度大,、覆土淺，現(xiàn)狀地面交通十分繁忙,，車流密度大,，而且地下管線密布，為減小地表沉降,，保證地下管線和地面交通以及施工的安全,，在風道橫通道向車站中洞開口處采取大管棚兩側相對施工進行超前支護。管棚采用φ159×8mm無縫鋼管,，環(huán)向間距300mm,，設在中洞拱部60°范圍內，詳見圖3-49所示,。中洞大管棚分兩段進行,，先由北端橫通道施工一側大管棚，然后由南端橫通道施工另一側大管棚,，共計66根,。單側管棚長度77.5m，搭接長度5m,；由于受山海丹過街天橋橋樁影響,，為保證搭接，部分管棚單側施工長度達110m,。管棚穿過地層以粉土及粉質粘土為主,，并可遇粉細砂,，局部存在上層滯水、甚至小范圍的水囊,。

2.施工方法

該工程管棚長度最長達110m,，打設精度要求高，管間距僅為300mm,，施工難度大,。結合施工廠區(qū)條件、工程地質與水文地質條件,，采用“有線儀器導向,，一次性跟管鉆進技術”，成孔和埋設棚管一次完成,。在打設達到設計深度后,，撤出管內導向儀器，封閉管口向管內泵入水泥漿,，并使之通過鉆頭流出,，充滿管外環(huán)狀空間，直到孔口返出水泥漿或泵壓達到設計要求為止,。

施工設備及參數(shù)見表3-22,、表3-23，施工情況見圖3-50,、圖3-51所示,。

表3-22  主要施工設備及材料表

表3-23  主要施工參數(shù)表

3.施工效果評價

光華路地鐵車站中洞拱部共施工長管棚66根,，共計4894.1m；單根棚管打設的有效長度誤差均≦100mm,；管位偏差≦20mm,；棚管打設偏斜誤差≦0.5%，滿足設計要求,。根據(jù)開挖實測資料顯示,，線路橫向最大偏差為70mm，縱向基本按設計線路軌跡鉆進,，管間距230～370mm,；在長管棚的超前支護下，中洞上拱10m跨度一次性環(huán)形導坑開挖,，施工正常,，且管棚在穿越粉土,、粉質粘土，局部可遇粉細砂的地層中也能取得較好效果,。從中洞初支施工貫通后的沉降資料來看,，中洞上方地表最大累計沉降值僅為6.20mm，很好地達到了預期的控制沉降的目的,?？傊馊A路地鐵車站中洞拱部110m長管棚采用一次性導向跟管鉆進管棚工法施工,，該法結合了導向鉆進可控制鉆進方向,，跟管鉆進可控制鉆孔塌陷的優(yōu)點，技術簡單,、施工便利,、打設精度高，非常適合高精度長管棚施工,。