大管棚施工技術(shù)在地鐵隧道端頭加固應(yīng)用

PAGEPAGE17摘要：本文以成都地鐵7號(hào)線工程神～紅右線礦山法隧道段為例，介紹了區(qū)間隧道端頭采用大管棚施工技術(shù)應(yīng)用及效果，地表下沉監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，最大沉降值在允許范圍內(nèi)，大管棚施工技術(shù)能有效的控制地表沉降，起到端頭加固的作用。關(guān)鍵詞：大管棚施工技術(shù)；地鐵隧道；技術(shù)應(yīng)用1工程概況高朋大道站~太平園站右線礦山法隧道位于高朋大道站南端右線端頭，7、10號(hào)線聯(lián)絡(luò)線與右線正線相交位置，位于2.5環(huán)武陽(yáng)大道下方；礦山法隧道段上方東側(cè)有現(xiàn)狀兩孔規(guī)模2.2mx2m砼結(jié)構(gòu)的220KV電力箱涵（埋深約5.9m），與隧道豎向凈距約11.1m；有一根直徑800mm的污水管（埋深約5.4m），與隧道水平最小凈距約7.99m，豎向凈距約11.4m；隧道段東側(cè)為下一站都市商住樓（18層），與隧道最小水平凈距約為33.27m。隧道埋深約18.3米，地下水位約6.8米，拱頂依次為人工填土、粉土、密實(shí)卵石土、中密砂、密實(shí)卵石土。由于隧道地質(zhì)情況較差，為保證隧道進(jìn)洞安全及上方管線安全，在端頭打設(shè)大管棚超前支護(hù)。2施工工藝1.1大型管棚加固的施工過(guò)程(1)管棚施工前，對(duì)端頭處地下水位的控制非常重要，要求水位降至端頭斷面底部以下0.5m，降水具體情況已在暗挖隧道施工專項(xiàng)方案詳細(xì)列出。(2)管棚布置如圖1所示范圍，管棚的孔口應(yīng)在通道拱處開(kāi)挖時(shí)輪廓線外300mm的位置進(jìn)行布局，鋼管環(huán)朝中心線間距300mm，外插角約1-3°。結(jié)合鉆機(jī)平臺(tái)孔位的布置情況分析可知，理論上計(jì)算得到的管棚數(shù)量大約為43個(gè)，鉆機(jī)平臺(tái)的位置也可以由各種機(jī)具和工藝條件來(lái)確定。(3)鋼管選擇108mm，壁厚8mm的無(wú)縫鋼管，并進(jìn)行分節(jié)式安裝。單個(gè)管棚的總長(zhǎng)度應(yīng)該是5m，管棚的各個(gè)分節(jié)長(zhǎng)度應(yīng)該是3m和4m。兩節(jié)之間以絲扣形式連接，絲扣螺紋段的長(zhǎng)度應(yīng)大于150mm，相鄰兩根鋼化管的連接端要保證不允許超過(guò)小于1.0m的距離。(4)排水管棚的基層注漿施工材料均盡量采用優(yōu)質(zhì)改性水泥砂漿，注漿的量與壓力高度比例為0.6-1.，施工中一定要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的土壤地質(zhì)情況狀態(tài)，并應(yīng)先通過(guò)高度試驗(yàn)再對(duì)其作高度調(diào)整。(5)直線鉆孔的橫向水平高度偏差等距應(yīng)在線沿兩端相鄰的鉆孔鋼管內(nèi)側(cè)方向上升高不小于100mm，豎向水平偏差等距應(yīng)在線兩端沿鉆孔隧道內(nèi)側(cè)方向上升不應(yīng)小于100mm。1.2大管棚工程施工的設(shè)計(jì)方法主要是根據(jù)整體工程設(shè)計(jì)，結(jié)合工程施工基地的內(nèi)部地面整體地理?xiàng)l件、工程棚內(nèi)土壤的水文地質(zhì)與其他工程水文地質(zhì)條件情況。首先通過(guò)有線成型打孔和定向埋設(shè)的管道棚內(nèi)一次性將施工全部完成，在基本上已經(jīng)完成了外部跟管推進(jìn)鉆孔的一定深度后，撤出內(nèi)部的有線導(dǎo)向打孔鉆具，然后通過(guò)外部封閉的排水管口向內(nèi)部管外泵入多余的外部水泥砂漿，直到從內(nèi)部管外泵出回收多余的外部水泥砂漿。

如圖大管棚設(shè)計(jì)裝置1.3施工工藝應(yīng)用(1)在兩個(gè)拱頂上同時(shí)搭設(shè)一臺(tái)可以自行手動(dòng)調(diào)節(jié)拱頂高度的鉆機(jī)?？紤]到大管棚施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)性，對(duì)鋼架頂部平臺(tái)以上荷載乘以一個(gè)動(dòng)載系數(shù)進(jìn)行適當(dāng)放大，以考慮最不利荷載情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算，同時(shí)確保整個(gè)結(jié)構(gòu)有一定的安全儲(chǔ)備。(2)當(dāng)進(jìn)行鉆機(jī)吊車安裝設(shè)備就位及對(duì)中間設(shè)有洞口的各種管棚設(shè)備進(jìn)行吊裝施工操作時(shí)，可利用鉆機(jī)吊車將各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行豎向吊裝掛起并將其安放到管棚施工操作平臺(tái)。(3)運(yùn)用錨固式成孔鉆的機(jī)械設(shè)備，該成孔鉆機(jī)具有鉆機(jī)結(jié)構(gòu)小且重量輕、鉆入鉆孔效率高、成型鉆孔作業(yè)質(zhì)量好等幾大優(yōu)勢(shì)。選擇11mm，長(zhǎng)度150mm的不銹鋼管用來(lái)制作圓形鉆頭。全程為自動(dòng)測(cè)量，并確定鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及旋轉(zhuǎn)角度，準(zhǔn)確滿足專業(yè)工程設(shè)計(jì)師的需要后，方可才能進(jìn)行開(kāi)鉆。(4)采用無(wú)縫連接鋼管的設(shè)計(jì)制作及加工安裝設(shè)備，在插入孔內(nèi)管的頂棚內(nèi)均采用外壁直徑108×8mm的無(wú)縫鋼管，將不銹鋼管的管道前導(dǎo)端進(jìn)行切削并形成圓尖，以利于鋼管插入孔道。(5)具體安裝方式注漿排水管及清孔式安裝注漿排水管安裝采用4mm鍍鋅管，采用焊接螺栓與鋼絲扣進(jìn)行連接，由不銹鋼管內(nèi)部直接吊裝安放到底座頂端。在注漿前先向孔內(nèi)注入一定量的清水再進(jìn)行沖洗孔內(nèi)，置換好的濃度泥漿。(6)管棚充填灌注漿管棚的施工順序?yàn)橄认潞笊希撞捎靡淮涡宰{。注漿材料澆筑工程施工操作步驟流程如下:小型漿液注入攪拌→儲(chǔ)漿池→小型注漿泵→小型注漿材料管→小型注入灌漿材料接頭注水→小型大棚注漿管→小型注入灌漿材料接頭→小型專用灌漿材料接頭→大型專用灌漿材料接頭注水→利用挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆頭進(jìn)入出水口→鉆頭回水驅(qū)動(dòng)閥門內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行壓力輸漿→同時(shí)關(guān)閉鉆頭回水驅(qū)動(dòng)閥門→繼續(xù)提高壓力增壓→保壓→直到注漿工程結(jié)束。在注漿過(guò)程中，嚴(yán)格控制注漿壓力在0.6-1.0Mpa范圍內(nèi)。為了有效防止隧道混凝土灌漿中的噴射注漿混凝漿液不斷地從施工隧道內(nèi)向外擴(kuò)散，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要施工的隧道實(shí)際使用條件，設(shè)置有注漿石或砌片石、混凝土以及噴射注漿混凝土等具有多種形式的隧道阻擋性凝土止?jié){保護(hù)墻。3大管棚施工質(zhì)量保證措施（1）必須測(cè)量準(zhǔn)確，保證鉆桿的方向、角度符合設(shè)計(jì)要求。因?yàn)橐粋€(gè)鉆桿本身就是具有一定引導(dǎo)力的作用，所以根據(jù)一個(gè)鉆桿的移動(dòng)位置方向來(lái)進(jìn)行確定，對(duì)于一個(gè)成孔的鉆桿質(zhì)量也就會(huì)對(duì)其產(chǎn)生直接性的影響。(2)可預(yù)防定位偏以便形成孔。鉆機(jī)的具體安裝位置應(yīng)盡量做到牢固、平穩(wěn)，精確地進(jìn)行測(cè)量，準(zhǔn)確地對(duì)中，瞄準(zhǔn)鉆進(jìn)方向。電機(jī)測(cè)量鉆進(jìn)方向后看清視點(diǎn)，在電機(jī)鉆進(jìn)的運(yùn)行過(guò)程中多次重新測(cè)量復(fù)核相同的鉆進(jìn)方向和相同傾斜的夾角。鉆機(jī)采用小精度壓力緩慢高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)鉆進(jìn)尺來(lái)控制參數(shù)，控制鉆進(jìn)尺的運(yùn)行速度;(3)控制模板的一體成型鉆孔率和深度。鉆孔的最大深度宜比根據(jù)管長(zhǎng)或管徑設(shè)計(jì)的孔深大小多0.5-1.0m。(4)負(fù)責(zé)排水溝和管棚的施工安裝。將不銹鋼管按照規(guī)格編號(hào)后的順序依次擰緊放入一個(gè)絲扣自動(dòng)聯(lián)系孔內(nèi)，絲扣的自動(dòng)聯(lián)系閥在孔末端應(yīng)及時(shí)擰松。(5)負(fù)責(zé)建筑材料的計(jì)量質(zhì)檢。本項(xiàng)目工程中所使用的主要建筑原材料產(chǎn)品例如建筑水泥、鋼筋、砂石等均須經(jīng)嚴(yán)格抽樣檢驗(yàn)送檢，審查檢驗(yàn)合格后方可正式投入使用。(6)受力鋼管與每個(gè)部位管箍的連接螺絲關(guān)節(jié)紐扣必須全部上滿，(7)支撐管道注棚周邊鋼管注漿安裝工作完畢后鋼管即可繼續(xù)進(jìn)行本次注漿，并將其穩(wěn)定15min，若由于本次注棚灌漿時(shí)的容量仍然過(guò)高，未完全達(dá)到工程規(guī)定的注漿壓力，仍然可能需要停止繼續(xù)注漿進(jìn)行本次注漿，并適當(dāng)?shù)剡m時(shí)調(diào)整本次注棚灌漿的容量，直至注漿符合本次注漿的整體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，方可暫時(shí)停止進(jìn)行注漿，確保支撐管棚與管道周邊鋼管圍巖之間接縫固結(jié)緊密，增強(qiáng)其間與注漿的整體性。4監(jiān)測(cè)方案及監(jiān)測(cè)結(jié)果監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括地表沉降、管線沉降、地下水位、隧道凈空收斂、拱頂下沉。測(cè)點(diǎn)布置圖如下，監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)下表，從表中可以看出地表下沉量控制在20mm之內(nèi)。

地表沉降值（mm）

點(diǎn)位 DB795-1 DB795-2 DB795-3 DB795-4 DB795-5 DB795-6 DB795-7 DBY800 沉降量 18 17 18 18 19 15 14 19 點(diǎn)位 DB805-1 DB805-2 DB805-3 DB805-4 DB805-5 DB805-6 DB805-7 DBY810 沉降量 14 15 17 16 17 16 11 18 點(diǎn)位 DB815-1 DB815-2 DB815-3 DB815-4 DB815-5 DB815-6 DB815-7 DBY820 沉降量 13 16 14 16 17 16 14 18 點(diǎn)位 DB825-1 DB825-2 DB825-3 DB825-4 DB825-5 DB825-6 DB825-7 DBY830 沉降量 12 17 15 16 15 14 15 17 點(diǎn)位 DB835-1 DB835-2 DB835-3 DB835-4 DB835-5 DB835-6 DB835-7 沉降量 12 18 15 16 14 13 16

3結(jié)束語(yǔ)：在隧道工程大量建設(shè)的今天，大管棚施工技術(shù)端頭加固工作也具有著更為重要的意義。在上文中，我們對(duì)地鐵大管棚施工技術(shù)在隧道端頭加固設(shè)計(jì)與施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究，需要在實(shí)際工作開(kāi)展中能夠聯(lián)系實(shí)際、把握重點(diǎn)，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)