超前大管棚施工是隧道施工过程中必不可少的施工方法，主要用于对于围岩变形及地表下沉有较严格限制要求的软弱破碎围岩隧道工程中，如洞口、软弱、沙砾地层和软岩、岩堆、破碎带地段。超前大管棚施工是为了在特殊条件下安全开挖，预先提供增强地层承载力的临时支护方法。下面就以北京八方陆通实施的顺义区西单超前大管棚施工方案为例来做详细说明：
本超前大管棚施工工程位于北京顺义区中心城区，包括两处地下人行过街通道：西单通道以及金街通道。依据本工程现场条件，工程地质条件及相关技术规范与规定，并结合北京八方陆通工程技术有限公司现有技术力量与优势，施工设备以及公司以往施工经验等编制本超前大管棚施工方案。
一、工程概况
西单通道位于顺义区府前西街与新顺大街的交汇处，周边有顺义西单商场、国泰商场、国泰黄金珠宝城等大型商场。通道主体采用暗挖法施工，在道路南侧中国农业银行及国泰商场门前广场设置施工竖井，深度约为10.5米，采用倒挂井壁法施工。通道主体断面形式为平顶直墙，采用双侧壁导坑法施工，通道长约170.7米。结构覆土厚度约为3.8米。主通道装修后净宽7.7米，净高2.85米。通道内设置管理室用房。
为了保证通道开挖的安全性，有效的控制地下管线及地面沉降，通道开挖前预设大管棚超前支护施工。
二、工程地质水文地质条件
依据相关信息分析，西单、金街通道管棚所穿土层主要为粉土③层、粉质粘土③1层。
水文地质情况：勘察深度范围内，发现2层地下水，地下水类型分别为上层滞水（一）、潜水（二）。拟建场地内的地下水详细情况见如下表所示。
根据勘察报告资料、现场情况了解，地下潜水现状稳定水位埋深相对较大，不会影响管棚的施工；地表水渗透及上层局部滞水可能会对施工产生一定的影响，施工过程中要多加注意，要具有防止上层滞水突涌的措施，以免造成路面的塌陷。
三、超前大管棚施工方案
1、方案实施条件（由甲方完成）：
1）竖井上方提供设备摆放的场所和泥浆循环池场地。施工钻机安放场地要求平整，固实，保证管棚平台架设的稳固，以保障打设精度。
2）给出棚管打设定位（方位、仰角）的隧道开挖轴线和腰线及相应的测点。
3）所采购棚管管材要求壁厚均匀，无缝钢管。
4）提供放置废泥浆的场所。现场吊装设备配合设备安装拆卸，管材下放，施工垃圾处理等。
5）提供水、电至管棚施工现场（竖井口）。电源功率不小于90KW。
2、管棚打设工法选定：
根据工程设计，质量标准结合施工场区地面条件，工程地质水文地质条件，参考我公司以往施工经验，选用“有线仪器定向，一次性跟管钻进”施工方法：
即成孔和安装棚管一次完成，有利于控制管棚打设精度和控制地表沉降。主要包括：
1）用高精度导向仪及钻具前端的探头控制楔形板钻头钻进，通过调整钻进轨迹，保证棚管打设精度满足设计要求。
2）导向原理：
①钻头内部装有发射信号的探棒，通过管内信号线传递到钻机操作台上的接收器，可以监测到钻头处的角度及楔形板的方向。
②钻机正常钻进时钻头旋转，成圆形孔。当钻头角度偏离设计轨迹，将楔形板调制相应方向，钻机停止旋转，向前顶进，通过楔形板与地层之间的斜面受力从而调整了钻头倾斜角度（纠偏）。
3）直接用φ159×8mm棚管做钻杆，形成满眼钻进，有效地约束钻头，减小或防止钻具偏斜，并避免因塌孔造成的沉降。随钻进加尺将棚管依次打入，成孔与棚管安装一次完成。
4）钻进过程中如有必要，孔口处安装密封装置，随时可以控制出水、出砂量，并保证孔内有一定的压力，防止地层中水、砂突涌，造成地面塌陷。
5）每根管棚打设完毕后，及时压注水泥浆，保证孔内空隙及时充填饱满，防止由塌孔造成地面下陷。全部管棚注浆后对管棚周围的土体进行了加固，使管棚形成一个近似于封闭面的保护层，既为后期开挖创造了很好的条件，又在一定程度上起到了封水的作用。
6）优点及缺点：此工法具有钻进方向可调控、打设精度高（0.3%～0.5%）；跟管钻进防止了塌孔造成的地面下陷等优点，但工艺较复杂。此工法是我公司多年管棚施工和非开挖相结合的创新工艺，其在北京、上海、西安和广州等多个重要工程中已经成熟应用，最长已达140米。
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