廈門嘉禾園地下車庫項目湖光路出入通道工程管棚施工技術(shù)

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（廈門協(xié)誠工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,福建廈門 361012）

1 工程概況

某工程是采用超前大管棚的方法對下穿湖濱中路段(A0+177～A0+204)進(jìn)行預(yù)支護(hù)。管棚長度27 m，用Φ133熱軋無縫鋼管、壁厚6 mm。鋼管沿開挖輪廓線外放300 mm，以外插角0.3～0.5°打設(shè)。鋼管內(nèi)外注超細(xì)水泥漿—水玻璃，水泥水玻璃的水灰比為0.6:1～1：1,注漿壓力0.5～0.8 M Pa。

通道頂板穿越第四系松散層粉質(zhì)粘性土及回填土，工程采用水平有線導(dǎo)向直接將鋼管打入的方法施工。

2 施工難點(diǎn)及相應(yīng)的技術(shù)措施

（1）根據(jù)地質(zhì)勘察報告，管棚所在位置地層復(fù)雜，管棚在打設(shè)時極易抱鉆及侵限。采用專用大扭矩、大推力管棚鉆機(jī)能有效地解決上述問題。

（2）此次管棚施工單孔深度超過30 m，對管棚打設(shè)的定向要求高，要求偏差控制在0.5%mm以內(nèi)。采用導(dǎo)向鉆進(jìn)方法控制鉆進(jìn)的方向。

（3）該工程地下水位高，在鉆進(jìn)時出現(xiàn)涌水導(dǎo)致孔壁坍塌，需密切監(jiān)視出漿量。

（4）采用通常的先成孔后下鋼管的方法，易引起地面沉降，同時下管也非常困難，很難達(dá)到設(shè)計深度。采用將鋼管直接打入。

3 施工方法

3.1 鉆進(jìn)工法

由于采用直接將鋼管打入的鉆進(jìn)法，鋼管安裝和鉆機(jī)進(jìn)尺是同一過程。鉆頭采用與鉆管等徑的楔型鉆頭，楔板回轉(zhuǎn)半徑略大于鉆管半徑，鉆頭前端有Φ10－12 mm的水眼，當(dāng)鉆頭正?；剞D(zhuǎn)鉆進(jìn)時鉆管沿直線前進(jìn)。當(dāng)鉆頭由于某種原因偏離預(yù)定軌跡偏向某一方向時，就需要糾偏。方法是把鉆頭楔面調(diào)至已經(jīng)偏斜的方向，鉆機(jī)停止回轉(zhuǎn)加力頂進(jìn)，鉆頭由于斜面的作用就會向相反的方向偏斜，以此調(diào)整鉆進(jìn)的方向。面向角的朝向和鉆頭的偏斜方位都是由裝在鉆頭后部的導(dǎo)向探頭監(jiān)測的，通過穿過鉆管的導(dǎo)線連接到位于鉆機(jī)操作臺的顯示屏，機(jī)手可以方便地調(diào)整鉆進(jìn)方向。這樣終孔偏差可以控制在5‰。

圖1為鉆頭示意圖。

圖1 鉆頭示意圖

如圖1所示：鉆頭內(nèi)裝有特制的傳感器，傳感器直接由15V直流供電。顯示屏顯示鉆頭的傾角(水平角度)、面向角(導(dǎo)向板的方向：導(dǎo)向板朝上即為12點(diǎn)，如同鐘面)。打設(shè)角度如果偏下，可以把鉆頭調(diào)到12點(diǎn)，即導(dǎo)向板朝上，直接頂進(jìn)，此時由于導(dǎo)向板底板斜面面積大。受到一個向上的力，鉆頭軌跡就會朝上運(yùn)動。同理在6點(diǎn)糾偏可以使鉆頭軌跡朝下，9點(diǎn)、3點(diǎn)分別是為左、右糾偏方向。如果角度合適，鉆機(jī)會勻速旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，此時鉆桿軌跡一般是平直的。所以導(dǎo)向鉆頭是上下糾偏的關(guān)鍵。至于左右偏差根據(jù)傳感器尾端的發(fā)光裝置來定，通過儀器測量參數(shù)來糾偏。

Φ133鋼管采用絲扣連接，扣長60 mm，為了避免鋼管同步搭接，大管棚前端第一根可以采用兩種規(guī)格，單號第一根打設(shè)3 m鋼管，雙號第一根打設(shè)6 m鋼管，其它鋼管應(yīng)該一個規(guī)格。為了保證質(zhì)量，打設(shè)時采用跳打的施工順序。終孔注漿，根據(jù)地質(zhì)情況，該工程屬于淤泥地層，終孔后需要立即注漿，從Φ133鋼管內(nèi)注入，從鉆頭端由管外環(huán)狀間隙到孔口反出水泥漿，關(guān)閉排漿閥，壓力達(dá)0.5～0.8 M Pa，注漿結(jié)束。

3.2 施工要點(diǎn)

（1）每個孔位都要仔細(xì)調(diào)整鉆機(jī)方位，確保每根鋼管以準(zhǔn)確的方向鉆進(jìn)。

（2）泥漿配比應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)和水質(zhì)進(jìn)行試用確定。

（3）大管棚打設(shè)時必須跳孔打，終孔跟蹤注漿，注漿必須保證管內(nèi)外環(huán)狀間隙注滿填充實，跳打3-5個孔再回去補(bǔ)打。如果不跳打，接著再打下一個孔，地層軟硬不均，鉆進(jìn)時鋼管很難控制偏斜，無法保證大管棚質(zhì)量。

（4）大管棚注漿采用水泥漿-水玻璃漿液，水灰比為0.6:1～1：1，注漿量根據(jù)鋼管內(nèi)和鋼管外的環(huán)狀間隙計算多少立方，然后看地層滲漏情況確定每一根鋼管的注漿量。注漿要求管內(nèi)注漿由管外排出泥漿，等管內(nèi)外泥漿排凈排出水泥漿，出現(xiàn)水泥漿后關(guān)閉排漿閥，泵壓控制在0.8～1.2 M Pa以內(nèi)停止注漿，停15～30 min進(jìn)行二次補(bǔ)漿，確保管內(nèi)外填充質(zhì)量。注漿必須控制好注漿量、注漿壓力等每一個環(huán)節(jié)，保證達(dá)到設(shè)計要求為標(biāo)準(zhǔn)。

4 管棚施工工藝流程

三通一平→人員設(shè)備進(jìn)場→測量放線→鋪設(shè)"H"鋼軌道→設(shè)備組裝調(diào)試→埋設(shè)孔口管→調(diào)試鉆機(jī)（方位、傾角）→鉆具組裝進(jìn)孔→沖洗液循環(huán)→導(dǎo)向鉆進(jìn)→回次加尺（接線、接口補(bǔ)焊）→孔斜測量→導(dǎo)向鉆進(jìn)→直至設(shè)計深度終孔→回取探頭盒→管內(nèi)及環(huán)狀間隙注漿→移至下一孔位。

4.1 調(diào)試鉆機(jī)（方位、傾角）

（1）鉆機(jī)入孔的方位角及傾角，必須在測量隊提供的可靠的測量數(shù)據(jù)上進(jìn)行；

（2）孔位確需移動時，須計算歸角度；

（3）根據(jù)試驗檢驗導(dǎo)向鉆頭的糾偏能力，在施工經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，確定開孔方位和傾角是否增加糾偏角；

（4）計算傾角時應(yīng)將隧道坡度考慮在內(nèi)，鋼管打設(shè)時原則上不允許向內(nèi)偏斜。

4.2 沖洗液流通系統(tǒng)

（1）沖洗液具體配比由專業(yè)泥漿工程師根據(jù)具體地層情況確定。泥漿需經(jīng)充分?jǐn)嚢瑁鶆蚺渲贫伞?/p>

（2）沖冼液必須先配制好后使用，嚴(yán)禁使用中同時加清水、加料。

（3）沖洗液流通系統(tǒng)：沖洗液制備→儲漿池→泥漿泵→送水器→鉆具→管外環(huán)狀間隙→孔口回水閥門→高吊管→回漿管（溝）。鉆進(jìn)過程中必須保持上述各流通環(huán)節(jié)的暢通。

（4）在施工過程中，應(yīng)根據(jù)不同地層，合理調(diào)節(jié)泵壓、泵量，以免因沖洗液不足引起通道堵塞或因過大導(dǎo)致過量泥沙外排。此工程中，一般宜取中低壓、中小水量。

4.3 導(dǎo)向鉆進(jìn)

（1）導(dǎo)向鉆進(jìn)前應(yīng)對鉆機(jī)定位情況、方位、傾角情況，孔口管對中情況，沖洗液流通以及導(dǎo)向儀顯示情況進(jìn)行全面復(fù)檢，確認(rèn)正常后進(jìn)行試鉆。

（2）鉆進(jìn)前須先開泵，待沖洗液流通正常后，方可鉆進(jìn)。

（3）鉆進(jìn)時，泵壓應(yīng)控制在0.4～0.8MPa，泵量為20～50 L/min為宜。保持中低壓力，勻速中速鉆進(jìn)。

（4）為防止水土流失，控制沉降，必要時需采用孔內(nèi)保壓措施。要始終保持回水量小于或等于進(jìn)水量。

（5）導(dǎo)向技術(shù)人員隨著不斷鉆進(jìn)，必須時刻觀察探頭角度變化情況，角度偏差大于0.3°時，應(yīng)及時糾偏。當(dāng)糾偏無效、偏差大于0.6°時，應(yīng)停止鉆進(jìn)，及時進(jìn)行調(diào)整。

（6）鉆孔出現(xiàn)涌水時，應(yīng)盡量保持泵壓，泵量不能變小，以平衡孔內(nèi)壓力。

（7）沖洗液不正常時，嚴(yán)禁繼續(xù)鉆進(jìn)。泵工應(yīng)注意觀察沖洗液變化情況，及時上報有關(guān)負(fù)責(zé)人。

4.4 探頭盒回取及終孔注漿

（1）用Φ8 mm的鋼絲繩將探頭盒取出，取出時應(yīng)每10 m測量一次孔斜情況；

（2）單孔打設(shè)驗收合格后，通過管內(nèi)壓注水泥漿，對管內(nèi)及管外環(huán)狀間隙進(jìn)行充填。

5 質(zhì)量保證措施

（1）單孔開孔間距為300 mm。開孔孔位偏差≤±50 mm，若須移位，應(yīng)調(diào)整開孔角度進(jìn)行回歸。

（2）開孔孔位距通道開挖線設(shè)計為300 mm，不允許向內(nèi)偏斜。設(shè)計向外偏角（放射角）在0.2～0.3°范圍內(nèi)。

（3）管棚的偏斜應(yīng)控制在5‰以內(nèi)，終端最大控制間距為300 mm。

（4）為了保證鋼管連接的同軸性，每根鋼管都必須加車4 mm絲扣，采用絲扣連接。絲扣連接一定要擰緊、到位。

（5）終孔后，管棚的注漿壓力要控制在0.4～0.8 MPa之間，注漿壓力不宜過大。注漿量以出漿口流出水泥漿為準(zhǔn)。

（6）管棚打設(shè)長度與設(shè)計長度誤差不得大于200 mm。

6 地面監(jiān)控方案

湖濱中路地表沉降測點(diǎn)布置見圖2所示。

沿地下行車通道縱向地表每隔5 m布置一個斷面，橫向每個斷面布置15個測點(diǎn)，根據(jù)預(yù)測路面沉降特點(diǎn)，其通道軸線上方沉降量大向兩側(cè)逐漸減小，因此測點(diǎn)布置為中間間距小，向兩側(cè)逐漸增大間距，以便比較準(zhǔn)確測出路面沉降曲線。

7 施工體會

圖2 監(jiān)控量測施工布置圖

該項27 m長管棚下穿公路施工在國內(nèi)較少見，如何控制管棚施工精度及控制道路沉降尤為關(guān)鍵。其中精度控制主要是靠較先進(jìn)的導(dǎo)向儀器，沉降控制主要是取決于工藝的選擇即是采用干鉆法還是水沖擴(kuò)孔，由于干鉆法阻力較大管棚施工進(jìn)度較慢，該工程采用沖水?dāng)U孔的工藝；另外一個控制沉降的辦法是及時地對管內(nèi)回填注漿及掌子面注漿加固。