管棚施工技術(shù)在淘金山隧道的應(yīng)用

范世鴻

1 概況

2 施工工藝

2.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

2.2 機具選擇

機具選擇見表1。

表1 機具選擇

2.3 工藝說明

2.3.1 明洞邊坡仰坡開挖支護

1)明洞段開挖應(yīng)在洞頂截水溝施工完成后進行，應(yīng)盡量避開雨季施工。2)邊坡防護應(yīng)與明洞開挖同步進行，及時施工明洞邊坡的錨桿、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土及時封閉坡面。3)對邊坡滲水要及時排、引到坡面外，加強對坡面的防護。

2.3.2 施作混凝土導(dǎo)向墻

1)作為長管棚的混凝土導(dǎo)向墻，在明洞外廓線以外施作，導(dǎo)向墻內(nèi)埋設(shè)兩榀工字形鋼支撐，鋼支撐與管棚孔口管焊成整體。為防止鋼支撐和導(dǎo)向墻在施工時沉降，在拱腳處施作100 cm×100 cm×30 cm的混凝土支座，并預(yù)埋可焊接鋼筋。

2)孔口管作為管棚的導(dǎo)向管，它安設(shè)的平面位置、傾角、外插角的準確度直接影響管棚的質(zhì)量。用經(jīng)緯儀以坐標法在工字鋼架上定出其平面位置;用水準尺配合坡度板設(shè)定孔口管的傾角;用前后差距法設(shè)定孔口管的外插角?？卓诠軕?yīng)牢固焊接在工字鋼上，防止?jié)仓炷習r產(chǎn)生位移。

2.3.3 搭鉆孔平臺安裝鉆機

1)鉆機平臺一般可用枕木或鋼管腳手架搭設(shè)，搭設(shè)平臺應(yīng)一次性搭好，鉆孔由兩臺鉆機由高孔位向低孔位對稱進行，可縮短移動鉆機與搭設(shè)平臺時間，便于鉆機定位。2)平臺支撐要著實地，連接要牢固、穩(wěn)定。防止在施鉆時鉆機產(chǎn)生不均勻下沉、擺動、位移等影響鉆孔質(zhì)量。3)鉆機定位:鉆機要求與已設(shè)定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機位置。用經(jīng)緯儀、掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機鉆桿軸線和孔口管軸線相吻合。

2.3.4 鉆孔

1)為了便于安裝鋼管，鉆頭直徑采用115 mm。2)巖質(zhì)較好的可以一次成孔;鉆進時產(chǎn)生塌孔、卡鉆，需補注漿后再鉆進。3)鉆機開鉆時，可低速低壓，待成孔1 m后可根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速及風壓。4)鉆進過程中經(jīng)常用測斜儀測定其位置，并根據(jù)鉆機鉆進的現(xiàn)象及時判斷成孔質(zhì)量，并及時處理鉆進過程中出現(xiàn)的事故。5)鉆進過程中確保動力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進。6)認真作好鉆進過程的原始記錄，及時對孔口巖屑進行地質(zhì)判斷、描述。根據(jù)開挖洞身的地質(zhì)預(yù)探預(yù)報，作為指導(dǎo)洞身開挖的依據(jù)。

2.3.5 清孔驗孔

1)用地質(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭(φ 115 mm)進行來回掃孔，清除浮渣至孔底，確?？讖?、孔深符合要求，防止堵孔。2)用高壓風從孔底向孔口清理鉆渣。3)用經(jīng)緯儀、測斜儀等檢測孔深，傾角，外插角。

2.3.6 安裝管棚鋼管

1)鋼管在專用的管床上加工好絲扣，管棚四周鉆孔徑10 mm～16 mm，孔間距為15 cm的注漿孔，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止?jié){段110 cm;管頭焊成圓錐形，便于入孔。2)棚管頂進采用大孔引導(dǎo)和棚管機鉆進相結(jié)合的工藝。3)接長鋼管應(yīng)滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯開。同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯開1 m。

2.3.7 注漿

1)安裝好有孔鋼花管后即對孔內(nèi)注漿，注漿后再施工無孔鋼管，無孔鋼管可以作為檢查管，檢查注漿質(zhì)量。2)注漿參數(shù):水泥漿與水玻璃體積的比例為1∶0.5;水泥漿水灰比 1∶1;水玻璃濃度35 Be′;水玻璃模數(shù)2.4。3)采用 KBY-50/70液壓注漿機將雙液漿注入管棚鋼管內(nèi)，初壓0.5 MPa～1 MPa，終壓2 MPa，持壓15 min后停止注漿。4)注漿結(jié)束后及時清除管內(nèi)漿液，并用M7.5水泥砂漿充填，增強管棚的剛度和強度。

2.4 勞動力組織

一臺鉆機三班作業(yè)，每小班勞力組織為:技術(shù)人員1人、領(lǐng)工員1人、班長1人、修理工1人、電工1人、電焊工1人、鉆工2人，小計8人。合計 8人/班×3班=24人。

3 質(zhì)量控制

1)鉆孔前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角，并對每個孔進行編號。2)鉆孔仰角的確定應(yīng)視鉆孔深度及鉆桿強度而定，一般控制在1°～1.5°，鉆機最大下沉量及左右偏移量為鋼管長度的1%左右，并控制在20 cm～30 cm。3)嚴格控制鉆孔平面位置，管棚不得侵入隧道開挖線內(nèi)，相鄰的鋼管不得相撞和立交。4)經(jīng)常量測孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限及時糾正，至終孔仍超限者應(yīng)封孔，原位重鉆。5)掌握好開鉆與正常鉆進的壓力和速度，防止斷桿。6)在遇到松散的堆積層和破碎地質(zhì)時，在鉆進中可以考慮增加套管護壁，確保鉆機順利鉆進和鋼管順利頂進。

4 管棚費用評價

4.1 導(dǎo)向墻費用

1)導(dǎo)向墻Ⅰ18工字鋼:0.985 98 t×6 000元/t=5 916元;2)孔口管(φ 140 mm×5 mm 無縫鋼管):0.815 85 t×5 000元/t=4 079元;3)固定鋼筋(Φ 25鋼筋):0.228 69 t×4 850元/t=1 109元;4)普通混凝土(C20):18.6 m3×255元/m3=4 743元。

4.2 人工費

1)管棚:4工日/10 m×1 960 m×60元/工日=47 040元。包括場地清理、搭拆腳手架、布眼、鉆孔、清孔、鋼管制作、運輸、就位、頂進割等;2)加工鋼管絲扣接頭:50元/個×343個=17 150元。

4.3 機械臺班費

1)地質(zhì)潛孔鉆機:39臺班×432元/臺班=16 848元;2)電動空壓機(20 m3/h):5臺班×674元/臺班=3 370元;3)壓漿機(50 L):6臺班×36元/臺班=216元;4)拌漿機: 6臺班×20元/臺班=120元;5)挖掘機(320型):22臺班×1 000元/臺班=22 000元。

4.4 材料費

1)鋸木:0.002 5×(1.86+196)m3×1 200元/m3=594元(一次攤銷);2)φ 108 mm×6 mm 鋼管:31.455 64 t×6 280元/t=197 541元;3)砂漿(M7.5):17.95 m3×218元/m3=3 913元;4)水泥(32.5級):1.35 t×355元/t=479元;5)水玻璃(35 Be′):5.624 m3×0.310 68 t/m3×950元/t=1 660元;6)磷酸氫二鈉(緩凝劑):5.624 m3×0.007 33 t/m3×4 500元=186元。

以上4項費用合計:326 966元;

φ 108 mm×6 mm管棚費用按每噸鋼管計:

326 966元÷31.455 64 t=10 394.5元/t;

按隧道延米計:326 966元÷40 m=8 174.15元/m。

5 結(jié)語

對于隧道洞口的軟弱破碎圍巖地段、淺埋地段采用長大管棚施工工藝，提前發(fā)揮超前支護作用，增加了施工安全度，提高隧道的長期穩(wěn)定性，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。在管棚支護下開挖，可減少地表下沉和防止圍巖坍塌。管棚鉆孔可作為地質(zhì)預(yù)探預(yù)報，地質(zhì)資料可為指導(dǎo)洞身開挖提供依據(jù)。管棚施工工藝的引用和設(shè)備的選型對今后的隧道管棚施工具有借鑒和指導(dǎo)作用。

[1] 鐵路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].