長(zhǎng)管棚超前支護(hù)地下暗挖

司馬贊

摘要:廣州市科翔路電力隧道工程接近烏涌附近地質(zhì)條件比較復(fù)雜。在施工過程中由于地下有直徑為2.5m的污水管道以及大量的通訊光纜及其他管線無法采用明挖方法施工，本文主要介紹了長(zhǎng)管棚超前支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行地下暗挖，總結(jié)了成功的施工實(shí)踐。

關(guān)鍵詞:長(zhǎng)管棚 超前支護(hù)地下暗挖

Abstract: Guangzhou Kexiang electric tunnel project near the Ukrainian Chung near the complicated geologic condition. In the process of construction with diameter of 2.5m due to underground sewage pipes and a large number of communications cable and other pipeline cannot by open excavation construction method, this paper introduces the long pipe shed advanced support construction technology for underground excavation, summarizes the successful practice.

Key words: long Guan Peng, pre-support, underground excavation

中圖分類號(hào)：TD353文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編碼：

1 工程概況

1.1地理位置

科翔路電力電纜隧道工程位于科翔路與烏涌交接處，本隧道要在直徑2.5m污水管道下穿越、污水管道上面有大量光纜 及電纜。

1.2地質(zhì)情況

①-1層粘性素填土:該層厚度1.00～6.50m，平均3.05m。

①-4層壓實(shí)中粗砂填土：棕色,稍濕-飽和,松散,主要由中粗砂組成,混粘性土約10%左右。厚度1.50～4.80m，實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)7.0～9.0擊，平均7.6擊。

②-2層粉質(zhì)粘土：棕黃色,灰黃色,局部灰綠色，可塑,較勻質(zhì)。厚度0.50～8.00m，平均3.23m；層頂埋深1.20～16.20 m，平均5.26m；層頂標(biāo)高10.91～27.210m，平均21.89m。

②-2A層中砂: 棕黃色,飽和,稍密,含少量粘粒。厚度1.60～5.10m，平均3.10m；層頂埋深3.50～4.20m，平均3.73m；層頂標(biāo)高22.37～27.24m，平均23.78m。該層進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)4次，實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)10.0 ～11.0擊，平均10.8擊。

②-4層中粗砂：棕黃色,淺灰色,飽和,稍密-中密,混少量角礫,含少量粘粒。厚度1.00～17.90m，平均7.55m；層頂埋深1.50～15.60m，平均8.36m；層頂標(biāo)高10.37～28.38m，平均19.85m。該層進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)82次，實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)10.0～26.0擊，平均16.1擊。

1.3管棚超前支護(hù)施工技術(shù)

該段暗挖隧道穿越地層為Ⅰ類，Ⅱ類圍巖，覆土厚度約5m左右，Ⅰ類，Ⅱ類圍巖具有“高壓縮性、高靈敏度、低強(qiáng)度”的特點(diǎn)，極易產(chǎn)生蠕動(dòng)現(xiàn)象，開挖后自穩(wěn)能力極差，易坍塌，地面沉降難以控制，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生涌水、涌砂現(xiàn)象，使施工無法進(jìn)行。針對(duì)這種軟弱地層，施工中采用了25.3米長(zhǎng)大管棚超前預(yù)支護(hù)，管棚間距為0.4m,施工時(shí)設(shè)6m長(zhǎng)的管棚

工作室；注漿采用HC-T凝結(jié)時(shí)間可調(diào)注漿材料或水泥-水玻璃雙液漿。

2、施工工藝及操作要點(diǎn)

大管棚施工工藝流程詳見下圖7-2。

圖7-2大管棚施工工藝流程

2 .1開挖管棚工作室

2.2 管棚工作室長(zhǎng)6m，跨度約為5.15m,在軟弱圍巖中開挖,必須及時(shí)施作初期支護(hù)。為便于架設(shè)鉆機(jī),安設(shè)鋼管，工作室應(yīng)挖至區(qū)間隧道開挖輪廓線以外0.8m。

2.3 導(dǎo)向管是控制成孔方向使其不發(fā)生偏斜的主要手段，導(dǎo)向管長(zhǎng)度不小于2.0m，采用ф127mm鋼管加工，經(jīng)精確測(cè)量后焊接在鋼拱架上并噴混凝土固定。

2.4由于I類，Ⅱ類圍巖段隧道長(zhǎng)度為25.3m，根據(jù)現(xiàn)有水平孔鉆進(jìn)技術(shù)條件，隧道一次施作管棚。注漿后進(jìn)行隧道掘進(jìn)。

3、搭設(shè)平臺(tái)、安裝鉆機(jī)、測(cè)定孔位

3.1 鉆機(jī)平臺(tái)采用枕木搭建，平臺(tái)滿鋪松木板。根據(jù)管棚孔的位置，分層加高鉆機(jī)平臺(tái)。鉆機(jī)平臺(tái)搭設(shè)好以后進(jìn)行鉆孔。

3.2 安裝鉆機(jī)。進(jìn)鉆前，以坐標(biāo)法在掌子面標(biāo)定管棚孔位。鉆機(jī)平臺(tái)要穩(wěn)固，鉆機(jī)要安裝牢固，防止施鉆時(shí)鉆機(jī)不均勻下沉、移動(dòng)而影響鉆孔質(zhì)量。

3.3 鉆機(jī)定位。鉆孔方位要求根據(jù)線路中線與管棚工作室的位置確定，必須精確核定鉆機(jī)位置。架立鉆機(jī)時(shí)用全站儀和掛線相配合的方法，確保鉆機(jī)軸線與管棚設(shè)計(jì)軸線相吻合。

4、管棚孔鉆進(jìn)

4.1管棚孔開孔：開孔前必須檢查設(shè)備，保證設(shè)備狀況良好，對(duì)組合好的鉆具要檢查絲扣聯(lián)接是否緊密。由于考慮到鉆孔時(shí)鉆具下沉，必須計(jì)算管棚打設(shè)的仰角及外插角，在架好鉆機(jī)、調(diào)整好孔位的水平偏角及仰角后，開始下步工序。

4.2管棚孔鉆進(jìn)

a.為了保證鉆孔精度，開孔段鉆進(jìn)是關(guān)鍵。鉆進(jìn)前10～20m時(shí)，要反復(fù)校核鉆桿方向，調(diào)整鉆機(jī)位置，并用全站儀及掛線檢測(cè)偏斜無問題后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。

b.管棚管下入孔內(nèi)前要先配管，保證管棚管的同心度。

c.加接鉆桿和鋼套管：當(dāng)跟管鉆進(jìn)至鋼套末端導(dǎo)向墻孔口約30cm時(shí)停鉆，然后鉆機(jī)反轉(zhuǎn)收偏退鉆、卸桿，動(dòng)力頭后退至末端加接鉆桿或鋼套管，此時(shí)應(yīng)先擰緊鉆桿，然后再擰緊聯(lián)接套管。

5、注漿：

注漿參數(shù)的選擇：

注漿擴(kuò)散半徑：0.3～0.4m；

注漿速度：30～50L／min；

凝結(jié)時(shí)間：30～5；

注漿終壓：0.7～1.5MPa；

W／C：1：1；

HC-T凝結(jié)時(shí)間可調(diào)注漿材料

或水玻璃：波美度40，模數(shù)2.6

水泥漿：水玻璃（體積比）：1：1

平均單孔注漿量：

Q=3.14×R2×L×v×η×n

=3.14×0.32×25.3×0.5×1.25×0.6

=2.68(m3)

式中：Q:單孔注漿量（m3）

L:注漿段長(zhǎng)（m），取25.3m；

R:漿液擴(kuò)散半徑（m）取0.3m；

v:注漿段土層孔隙率，取0.5m；

η:漿液損失率，取1.25；

n:漿液有效填充率，取0.6；

5.1 采用上述設(shè)計(jì)參數(shù)配制漿液。

5.2 注漿采用分段后退式注漿，利用自制的注漿套管與管棚用套絲連接，注漿套管上準(zhǔn)備由出氣管與進(jìn)漿管，由閥門來控制開關(guān)。然后安裝20mm塑料管作為排氣管，連接注漿管等各種管路，利用錨固劑封閉掌子面與管棚間的孔隙，防止漏漿。

5.3關(guān)閉孔口閥門，開啟注漿泵進(jìn)行管路壓水試驗(yàn)，如有泄漏及時(shí)檢修，試驗(yàn)壓力等于注漿終壓。

5.4注漿時(shí)，采取低壓力中流量注入，注漿過程中壓力逐步上升，流量逐漸減少，當(dāng)壓力升至注漿終壓時(shí)，繼續(xù)壓注10分鐘，才結(jié)束注漿。

5.5 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)及效果檢查。

5.6單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：每段注漿都正常進(jìn)行，注漿終壓達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80％，或雖未達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，但注漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，即可結(jié)束本孔注漿。

5.7全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)的所有注漿孔均達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，無漏注現(xiàn)象。

5.8注漿效果檢查：采用分析法，注(壓)水試驗(yàn)，開挖取樣等方法進(jìn)行。

5.9達(dá)不到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)補(bǔ)充重新注漿直到滿足要求為止。

6、設(shè)備材料及人員組織

設(shè)備材料有：MK—5型工程水平鉆機(jī)兩臺(tái)，BW—150型注漿泵兩臺(tái)，UBJ-3型注漿泵一臺(tái)，自制攪漿機(jī)一臺(tái)，250型攪拌機(jī)一臺(tái)，盛漿桶兩個(gè)，空壓機(jī)一臺(tái)，HC-T 凝結(jié)時(shí)間可調(diào)注漿材料、普通硅酸鹽水泥、40波美度的水玻璃及帶有套絲的Φ108×6mm鋼管若干，方木、鋼扒釘、塑料管、木板、注漿管、三通管若干。

人員組織：可分兩個(gè)工班進(jìn)行作業(yè)，每工班15人。其中：施工指揮1人，施工技術(shù)指導(dǎo)1人，測(cè)量工1人（負(fù)責(zé)布孔、定位、量測(cè)），工人8人（負(fù)責(zé)破孔、移動(dòng)鉆機(jī)、裝卸鉆桿、安裝鋼管、拌漿注漿等），電焊工1人，鉆機(jī)司機(jī)2人，材料調(diào)度1人。

地下暗挖

暗挖通道管線布置

詳見下圖。

圖4-2暗挖通道管線布置圖

短臺(tái)階隧道開挖支護(hù)工法說明

暗挖隧道在施工中采用短臺(tái)階工法開挖。

圖7－1 短臺(tái)階工法開挖支護(hù)施工工序示意圖

首先開挖上臺(tái)階土體，初噴砼封閉，架設(shè)鋼架，設(shè)置鎖腳錨管及臨時(shí)支撐，噴錨支護(hù)，上臺(tái)階實(shí)現(xiàn)封閉，上臺(tái)階掘進(jìn)3~5m后，開挖支護(hù)下臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)全斷面初支封閉；隨著通道初支封閉，根據(jù)監(jiān)測(cè)通道收斂變形的數(shù)據(jù)，在初支變形穩(wěn)定后及時(shí)施工隧道二襯。臺(tái)階法施工順序如表7－2。

表7－2臺(tái)階法施工步驟表

主要的施工技術(shù)說明

暗挖通道部分施工的主要施工技術(shù)有長(zhǎng)管棚超前支護(hù)施工技術(shù)、注漿加固施工技術(shù)、初期支護(hù)施工技術(shù)、二次襯砌施工技術(shù)。初期支護(hù)和二次襯砌聯(lián)合作用，作為隧道永久支護(hù)結(jié)構(gòu)。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。