廣州市軌道交通十號(hào)線天河路站工程中的大管棚施工工藝

邢 偉

中鐵十六局集團(tuán)有限公司 北京 100018

1 工程概況

廣州市軌道交通十號(hào)線天河路站工程，起終點(diǎn)里程YCK6+895.400～YCK7+147.100，有效站臺(tái)中心里程YCK7+063.600。車站外包總長251.7m，地下二層島式站臺(tái)車站，軌面埋深約33m，拱頂覆土約19m。車站主體暗挖施工，附屬部分明挖，拱頂處聯(lián)合應(yīng)用小導(dǎo)管和大管棚施工工藝，起到加固的作用，從而保證拱頂?shù)姆€(wěn)定性。

2 大管棚施工工藝

2.1 導(dǎo)向墻的施作

管棚施工過程中，采用C40 混凝土設(shè)洞門環(huán)梁，環(huán)向長度為主體結(jié)構(gòu)中導(dǎo)洞+ 邊導(dǎo)洞長度，要求成型的洞門環(huán)梁具有足夠的穩(wěn)定性。環(huán)梁內(nèi)按照0.3m 的間距依次設(shè)置導(dǎo)向管，為了準(zhǔn)確地控制導(dǎo)向管的位置，在導(dǎo)向管下部安裝長度2m 的定位筋，并采取固定措施。導(dǎo)向管材料選用的是壁厚為4mm 的φ133 鋼管。管棚材料則選用的是壁厚為6mm 的φ108 鋼管。

（1）洞門環(huán)梁混凝土施工之前，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案搭設(shè)盤扣架體，制作合適尺寸的模板，按圖紙進(jìn)行鋼筋綁扎。組織測量放線工作，得到準(zhǔn)確且清晰的導(dǎo)向管布設(shè)位置和輪廓線。鋼筋主筋采用φ32 的鋼筋，上下各設(shè)置8 根，水平筋采用φ20 的鋼筋，間距設(shè)置為300mm，箍筋采用φ14 的鋼筋，加密區(qū)（柱子兩側(cè)2m 范圍加密）間距為150mm，非加密區(qū)間距為200mm；導(dǎo)向管選用的是壁厚為4mm 的導(dǎo)向管，單根長度1.2m，環(huán)向間距30cm，安裝傾角控制在1°～3°。

（2）采用立模法施工洞門環(huán)梁，準(zhǔn)確測放洞門環(huán)梁的里程位置，澆筑材料選用的是C40 混凝土。

（3）鋼筋提前進(jìn)行下料，在加工廠統(tǒng)一加工并進(jìn)行配送，在現(xiàn)場完成組裝，最終構(gòu)成完整的環(huán)梁鋼筋體系；同時(shí)，配套連接鋼板，加工時(shí)在鋼板上預(yù)留螺栓孔，后續(xù)安裝時(shí)設(shè)置M27×80 螺栓，以此實(shí)現(xiàn)有效的連接。

（4）鋼筋安裝到位后，方可組織導(dǎo)向管的安裝作業(yè)，以鋼筋實(shí)際位置為準(zhǔn)，在其外緣標(biāo)出導(dǎo)向管的布設(shè)位置，在導(dǎo)向管周邊進(jìn)行鋼筋加密處理，利用手持坡度儀檢測，精細(xì)控制導(dǎo)向管的外插角。在保證導(dǎo)向管位置準(zhǔn)確性的前提下，以焊接的方法將其固定在環(huán)梁鋼筋上，提升穩(wěn)定性，以防發(fā)生位移。為了避免堵管問題，混凝土澆筑前對(duì)管口做封堵處理。

（5）以φ60 盤扣架為基礎(chǔ)材料，根據(jù)設(shè)計(jì)要求搭設(shè)穩(wěn)定可靠的架體支撐體系，待該架體搭設(shè)成型后，于上方鋪設(shè)木模板。底模采用厚度15mm、寬度50cm 的膠合板并配合10cm×10cm 的方木進(jìn)行加固；側(cè)模采用與底模相同的材料。為了保證模板的穩(wěn)定性，采用方木及鋼管做支撐處理。模板拼裝環(huán)節(jié)，板間粘貼雙面膠，從而使相鄰兩板穩(wěn)定結(jié)合，以免在混凝土澆筑期間漏漿。環(huán)梁兩側(cè)采用ф48 鋼管配頂托對(duì)頂加固，間距控制在50cm×50cm。為確保架體問題，縱向3 跨1.8m，豎向每隔2 跨3m，采用φ48 鋼管通過扣件與盤扣腳手架連接，使環(huán)框梁與橫通道對(duì)側(cè)初支形成對(duì)撐，增加架體穩(wěn)定性。經(jīng)計(jì)算滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。

（6）導(dǎo)向管安裝工作落實(shí)到位后，對(duì)前期設(shè)置的各類材料做詳細(xì)檢查，若無誤則正式組織混凝土澆筑作業(yè)。為了提高混凝土的密實(shí)度，加強(qiáng)振搗，此環(huán)節(jié)的施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制振搗器的作業(yè)點(diǎn)位，既要滿足振搗要求，又要避免碰觸摸板等既有材料的情況，否則容易導(dǎo)致局部材料偏位、受損的情況。

2.2 管棚鋼花管的加工

（1）采用連接套對(duì)管棚鋼管做有效的連接處理。

（2）管棚鋼花管的鉆孔布置情況為縱向設(shè)4 排，間距為300mm，孔徑10mm，但末端2m 范圍內(nèi)不設(shè)置，孔位遵循梅花形布置原則。

2.3 鉆孔平臺(tái)的搭設(shè)和鉆機(jī)的安裝

（1）以枕木或者鋼管腳手架為基礎(chǔ)材料，搭設(shè)穩(wěn)定可靠的鉆機(jī)平臺(tái)，以便鉆機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，由其從高孔位開始施工，逐步向低孔位以對(duì)稱的方式推進(jìn)。在該作業(yè)流程下可以縮短移動(dòng)鉆機(jī)與搭設(shè)平臺(tái)的時(shí)間，更有利于提高鉆機(jī)定位的準(zhǔn)確性。

（2）平臺(tái)支撐必須緊貼地面，各構(gòu)件的連接必須具有足夠的穩(wěn)定性，否則鉆機(jī)運(yùn)行時(shí)可能會(huì)發(fā)生下沉、擺動(dòng)等現(xiàn)象，隨之影響到鉆孔質(zhì)量。

（3）切實(shí)提高鉆機(jī)定位的準(zhǔn)確性，需要與孔口管方向保持平行。聯(lián)合應(yīng)用掛線、經(jīng)緯儀檢測多種方法，科學(xué)判斷鉆機(jī)的實(shí)際就位情況，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求的差值對(duì)鉆機(jī)做合理的調(diào)整。此外，鉆機(jī)鉆桿軸線應(yīng)與孔口管軸線重合，否則也容易產(chǎn)生鉆孔偏差。

2.4 鉆孔

（1）對(duì)坡面噴素混凝土，形成止?jié){墻，在此處理方式下，可以避免在注漿期間出現(xiàn)漏漿、坍塌問題。預(yù)埋的φ152 孔口管作為導(dǎo)向管，以便鉆孔作業(yè)的順利進(jìn)行。

（2）正式鉆孔前，應(yīng)該全面檢查鉆機(jī)的性能；鉆孔期間，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場實(shí)際情況的觀察，必要時(shí)加泥漿鉆進(jìn)，待鉆進(jìn)所處部位恰好為砂層時(shí)，鑒于該處具有易塌孔的特點(diǎn)，應(yīng)先采取泥漿護(hù)壁措施，在此前提下繼續(xù)鉆進(jìn)[1-2]。

（3）施鉆時(shí)頂進(jìn)掌子面，鉆機(jī)鉆進(jìn)初期以慢速運(yùn)行狀態(tài)為宜，待深度達(dá)到20cm 并且無異常狀況后，可將速度提高至正常狀態(tài)，繼續(xù)完成剩余部分的鉆孔作業(yè)。鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)注重鉆機(jī)糾偏工作，以此保證最終成孔質(zhì)量。

（4）首節(jié)鉆桿鉆入巖層尾部，僅剩余20～30cm 時(shí)，不再繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆機(jī)以低速反轉(zhuǎn)的狀態(tài)運(yùn)行，安全地脫開鉆桿，若無異常狀況，則鉆機(jī)沿導(dǎo)軌退回原位，將第二節(jié)鉆桿安裝到位，做接長處理。換鉆桿時(shí)，需要全方位檢查鉆桿，判斷其是否彎曲、受損，若有不滿足要求的鉆桿，及時(shí)進(jìn)行換新。受推力和振動(dòng)力的作用，鉆桿可能會(huì)有顫動(dòng)現(xiàn)象，若在此條件下鉆進(jìn)，鉆孔可能缺乏足夠的垂直度，為此將扶直器套在鉆桿上，用于維持鉆桿姿態(tài)的合理性。

2.5 頂管

（1）先鉆引導(dǎo)孔，再借助鉆機(jī)將管棚（帶有工作管頭）沿引導(dǎo)孔鉆進(jìn)，根據(jù)施工進(jìn)度及時(shí)對(duì)管棚做接長處理，有序施工，最終到達(dá)孔底部位。

（2）管棚接長是一項(xiàng)精細(xì)化的工作，需要將首根鋼管頂入鉆好的孔內(nèi)，再有序接長。相鄰管的接頭前后錯(cuò)開，接頭不可共處相同的截面，否則易出現(xiàn)受力異常的狀況。

（3）頂管過程中，加強(qiáng)對(duì)各節(jié)鋼管所處位置的檢查，第一節(jié)鋼管進(jìn)入孔內(nèi)同時(shí)孔外部分為30～40cm 時(shí)，安裝第二節(jié)，鉆機(jī)以低速的運(yùn)行狀態(tài)將鋼管頂進(jìn)，避免鋼管偏位、受損。為有序完成接管、推進(jìn)作業(yè)，提前對(duì)鋼管編號(hào)。

（4）采取的是機(jī)械作業(yè)的方法，節(jié)段間設(shè)置20cm 絲扣，起到連接的作用。管棚頂?shù)轿缓?，用速凝水泥填補(bǔ)鋼管與導(dǎo)向管的間隙，確保在后續(xù)的注漿施工期間不存在漏漿現(xiàn)象。堵塞時(shí)，設(shè)進(jìn)漿孔和排氣孔，以滿足后續(xù)施工要求。頂管后，逐根檢查，若無誤則安排清孔，以免雜物堵塞而出現(xiàn)注漿順暢性不足甚至無法注漿的情況[3]。

3 管棚注漿

（1）部分孔的出水量較小，可一次性注漿到位；部分注漿孔出水量略大，較為適宜的是分段后退式注漿的方法；還有部分孔的成孔難度較大，為此以分段前進(jìn)式的方法完成注漿作業(yè)。

（2）漿液必須具有均勻性，攪拌時(shí)間3min，將拌制好的漿液用濾網(wǎng)處理，過濾其中的雜物，隨即轉(zhuǎn)至儲(chǔ)漿桶內(nèi)，以便壓漿。嚴(yán)格控制各類原材料的用量，以水泥、水為例，各自的稱量誤差均不可超過5%。

（3）注漿管與管棚接口的連接部位安裝安全閥。

（4）注漿期間對(duì)現(xiàn)場做全方位的觀察，例如孔口、鄰孔，確保無串漿問題，若存在異常則確定串漿口，以間歇式注漿的方法加以處理，或是用錨固劑封堵，經(jīng)過相應(yīng)的處理后，若無串漿問題，可恢復(fù)正常注漿作業(yè)。

（5）注漿壓力是注漿施工的重點(diǎn)控制指標(biāo)，遵循注漿壓力穩(wěn)定性的原則，不可忽然增加或減小注漿壓力[4-6]。若注漿期間壓力有異常升高的情況，意味著注漿管遭到堵塞，漿液無法順暢流動(dòng)，此時(shí)隨即暫停注漿，停機(jī)檢查，確定堵塞的部位，進(jìn)行疏通。注漿壓力達(dá)到1.5MPa 后，安排持壓，時(shí)間至少為5min，同時(shí)觀測實(shí)際注漿量，待該值達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%后，可以結(jié)束注漿作業(yè)，此時(shí)盡快完成注漿口的封堵處理，以免外部空氣混入其中。

（6）注漿施工中，注漿時(shí)間、壓力等各項(xiàng)參數(shù)均要得到完整的采集與記錄，形成完善的《注漿記錄表》，作為質(zhì)量分析的關(guān)鍵依據(jù)[7-8]。此外，監(jiān)控連通裝置及各類與注漿有關(guān)的部位，若有問題則及時(shí)處理，以免影響到注漿效果。

4 超前小導(dǎo)管作業(yè)

（1）小導(dǎo)管的加工制作。作為地下隧道工程中的一種預(yù)支工法，超前小導(dǎo)管的支護(hù)作用不容小覷。介于支護(hù)所用的小導(dǎo)管都屬前期加工制作而成的一個(gè)整體，故在具體的制作過程中，技術(shù)人員通常會(huì)選用直徑在38～50mm 的無縫鋼管進(jìn)行制作；并在小導(dǎo)管的前端做成大概10cm 長的圓錐狀，于尾端焊接直徑6～8mm 的鋼筋箍，按照梅花形布設(shè)溢漿孔。

（2）鉆孔與頂進(jìn)操作。制作完成后，緊接著要以鉆孔的方式將其頂進(jìn)到相應(yīng)的支護(hù)位置。此時(shí)技術(shù)人員務(wù)必要以工程的實(shí)際情況為依據(jù)，借助風(fēng)鉆展開鉆孔作業(yè)，所用鉆頭的孔徑也要較設(shè)計(jì)的導(dǎo)管管徑大20mm 以上方算合格。由此才可具備鉆孔和頂進(jìn)的施工條件。

（3）注漿。為確保混凝土的穩(wěn)固與干燥效果，超前小導(dǎo)管支護(hù)中，注漿操作屬于一個(gè)非常細(xì)致的工作，因此建議施工人員要選用特定型號(hào)的注漿泵來實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥漿和泥砂漿原料的壓注作用。并在注漿前期，先將原有的掌子面用混凝土密封，建立一定量的止?jié){盤，便于后期混凝土由上到下噴射的實(shí)際操作。注漿過程中要時(shí)刻觀察壓力值的參數(shù)變化，確保在0.5～1MPa 之間即為注漿合格。

5 結(jié)語

綜上所述，在隧道開挖施工中，需要采取支護(hù)措施來保證施工的安全性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。大管棚施工工藝作為現(xiàn)階段較為典型的一種支護(hù)形式，其應(yīng)用效果良好，加固可靠性較佳，可在類似工程中廣泛運(yùn)用。經(jīng)過分析后提出鉆孔、頂管、注漿等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的具體作業(yè)要點(diǎn)，最終保證了工程的整體質(zhì)量，起到了良好的加固效果。