超前大管棚施工工藝控制

郭 峰

（中咨工程建設(shè)監(jiān)理有限公司， 北京 100048）

超前大管棚施工是隧道施工中對(duì)隧道前方圍巖進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)的主要措施之一，在軟弱、破碎、溶洞等不良地質(zhì)條件下的隧道施工中應(yīng)用較多。北京地鐵3 號(hào)線一期1 標(biāo)工程因工期緊、進(jìn)口段圍巖地質(zhì)條件差，在隧道進(jìn)口淺埋段施工中，采用了40m 大管棚作為超前預(yù)支護(hù)體系，確保了北京地鐵3 號(hào)線一期1 標(biāo)工程順利進(jìn)洞施工。

1 導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)打設(shè)管棚的方法原理

1） 一般短管棚施工，用棚管代替鉆桿，其最前端加裝楔型導(dǎo)向鉆頭，后續(xù)棚管之間采用絲扣或焊接進(jìn)行連接，利用管棚鉆機(jī)，依據(jù)預(yù)設(shè)角度，將鋼管依次打入土體中，其后再注漿；2） 長(zhǎng)管棚施工借鑒水平定向鉆進(jìn)技術(shù)發(fā)展而來(lái)。水平定向鉆進(jìn)是非開(kāi)挖施工的一種方法，要旨在：鉆進(jìn)過(guò)程中能準(zhǔn)確測(cè)定鉆頭在地下的位置和方向，利用能進(jìn)行方向調(diào)節(jié)的導(dǎo)向鉆頭改變鉆進(jìn)方位，其后再進(jìn)行擴(kuò)孔、拉管等工序，完成地下管線的鋪設(shè)。

2 超前大管棚施工

2.1 管棚加工

1） 超前大管棚選用外徑Φ108 壁厚6mm 的熱軋無(wú)縫鋼管，分別加工成3m 和6m 兩種長(zhǎng)度；2） 鋼筋籠主要是由四根主筋和固定環(huán)組成。主筋為HPB400 直徑18mm 的鋼筋，短環(huán)接頭采用固定環(huán)，它與主筋焊接，在焊接過(guò)程中，要確保焊縫的寬度和長(zhǎng)度。按1m 間距相隔布置。3） 在導(dǎo)管上鉆注漿孔，鉆孔直徑為10mm，呈梅花形交錯(cuò)布置，尾部留120cm 的不鉆孔的止?jié){段。4） 為了防止?jié){料從管道中回流，每個(gè)管棚的尾端用止?jié){閥和排氣閥焊接。5） 將管頭加工成錐形，為保證接頭質(zhì)量，選用一根長(zhǎng)40cm 的外徑Φ121 壁厚6mm 的帶絲扣壁厚無(wú)縫鋼管連接。

2.2 施作導(dǎo)向墻

1） 砼套拱作為管棚的導(dǎo)向墻，在明洞外輪廓線以外施作，導(dǎo)向墻縱向長(zhǎng)1m，導(dǎo)向墻內(nèi)埋設(shè)2 榀I18 工字型鋼支撐，鋼支撐與管棚孔口管焊成整體；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(zhǔn)確度直接影響管棚的質(zhì)量。鋼拱架支立完畢，用全站儀以坐標(biāo)法在鋼拱架上定出其平面位置；用水準(zhǔn)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?？卓诠茉阡摴凹苌虾附永喂?，防止?jié)仓艜r(shí)產(chǎn)生偏移；3） 導(dǎo)向墻砼澆筑。

2.3 鉆孔

配備風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)，鉆孔順序先起拱線以上，后拱部，在鉆孔過(guò)程中必須經(jīng)常采用儀器測(cè)量其孔口的孔向是否正確，防止鉆桿發(fā)生偏斜。鉆孔開(kāi)始時(shí)先低壓低速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)4m 后提高壓力和速度，當(dāng)遇到圍巖軟硬變化段、夾層或孤石時(shí)，鉆頭易跑位，必須減小鉆速和頂進(jìn)壓力。在具體施工中由于地質(zhì)、操作等各種原因，經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆、掉鉆等情況。當(dāng)出現(xiàn)卡鉆后，若卡鉆較淺(小于20m），可試著用拔管機(jī)硬性將管拔出，操作時(shí)，注意對(duì)拉力的控制，防止出現(xiàn)安全事故。

2.4 安裝管棚鋼管

1） 鋼管安裝前先將鋼管管壁四周鉆φ8mm 出漿孔，間距15cm×15cm，梅花形布置；管頭焊成尖錐形，便于入孔。靠近孔口留不打孔的1.1m 止?jié){段；2） 棚管頂進(jìn)采用大孔引導(dǎo)和挖掘機(jī)頂進(jìn)相結(jié)合的工藝，即先鉆大于棚管直徑的引導(dǎo)孔（φ135mm），然后用挖掘機(jī)推力低速頂進(jìn)鋼管；3） 相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開(kāi)，鋼管接頭采用厚壁管箍，上滿絲扣，絲扣長(zhǎng)度不小于30cm。同一橫斷面的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯(cuò)開(kāi)1m。

2.5 管棚注漿

為確保注漿效果，防止串漿，施工時(shí)每打一個(gè)注漿管，就應(yīng)該及時(shí)注漿。設(shè)計(jì)的管棚環(huán)向間距為40cm，隨著漿液的擴(kuò)散，必須保證其擴(kuò)散半徑不小于0．4m。管道注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)注漿壓力逐步升高并達(dá)到設(shè)計(jì)終壓值過(guò)后，壓力穩(wěn)定10min;注漿量應(yīng)不小于設(shè)計(jì)注漿量的80%;注漿速度為開(kāi)始注漿速度的1/4。注漿機(jī)械選用擠壓式單液注漿泵，注漿時(shí)一般總是先注無(wú)水孔，后注有水孔。無(wú)水地段從拱腳起開(kāi)始注漿。

2.6 注意事項(xiàng)

1） 先將孔位編號(hào)，編號(hào)為奇數(shù)的孔先進(jìn)行下鉆，注漿后再鉆編號(hào)為偶數(shù)的孔；2） 在施工過(guò)程中，鉆機(jī)在鉆進(jìn)方向上必須準(zhǔn)確，以確?？紫虿粫?huì)出現(xiàn)偏差，每鉆完一孔過(guò)后，將鋼管頂推到設(shè)計(jì)部位。由全站儀測(cè)量鋼管的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過(guò)設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾正偏差；3） 鋼管連接處不能在同一截面上，以免產(chǎn)生受力薄弱面。

3 施工質(zhì)量與效果評(píng)定

1） 導(dǎo)向管外插角1°～3°，中至中間距40cm，滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，為保證管棚的制作、安裝精度創(chuàng)造了條件；2）管棚鉆孔過(guò)程中無(wú)偏孔。根據(jù)下管記錄，因卡鉆等原因僅有4 根共計(jì)7.8m 未頂進(jìn)。根據(jù)開(kāi)挖所揭示的情況，管棚制作、安裝達(dá)到了預(yù)計(jì)效果，在開(kāi)挖線外面起了穩(wěn)固的護(hù)拱棚架作用；3） 管棚注漿過(guò)程中有漿液從掌子面的裂隙中滲出，說(shuō)明洞口段的圍巖裂隙發(fā)育，同時(shí)也表明水泥漿液已經(jīng)擴(kuò)散到圍巖的裂隙中起到固結(jié)周邊圍巖的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

在工程項(xiàng)目施工中，如何控制淺埋段超前大管棚鉆孔的施工精度是決定工程施工質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。基于對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)適當(dāng)?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法，嚴(yán)格按照施工工藝和規(guī)范要求進(jìn)行施工，避免出現(xiàn)掉鉆、卵石層滲漏漿等問(wèn)題，保證施工的順利進(jìn)行。