地鐵礦山法隧道管棚施工

紀永峰

中鐵七局集團第三工程有限公司，陜西西安 710032

1 工程概況

杭州地鐵湘湖停車場位于錢塘江南岸蕭山區湖頭陳村附近，東側為風情大道，南側有禮帽山、西側為湖頭陳村的道路、北側有規劃擴建的湘西路，河道水系密布，地勢基本平坦。禮帽山一側為湖頭陳村公墓，規模較大。場址所在地地面為西高東低，標高為5.00m～5.50m。

本標段出入場線隧道為單孔雙線馬蹄形斷面，牽出線隧道為單孔單線馬蹄形斷面，設計為礦山法隧道。1#進出場隧道位于王家湖山北部山坳內，里程為DK0+559.16～DK1+423，全長863.84m，出入口為V級圍巖；2#進出場隧道位于DK1+465～DK1+558，全長93m，出入口為V級圍巖；3#牽出線隧道位于QDK0+153.64～QDK0+211.81，進口為V級圍巖。

隧道進出口段均為V級圍巖,地質條件較差,為了確保進洞施工安全,洞口V級圍巖均設計加強段,采用長管棚預注漿進行超前支護,并且設計1m長,1m厚度的混凝土套拱作為管棚導向墻。單孔雙線隧道洞口管棚長度為40m，牽出線隧道洞口管棚長度為10m。

2 地質特征

2.1 地質

1）1#隧道進洞口，隧道底板高程約-8m，圍巖類型主要為強風化含泥質石英砂巖，巖體較破碎，該處山體坡度較陡，坡度45°，山體表部為第四系殘破積層，厚約3.0m，該處強風化層厚約15m,巖層走向與洞軸線呈小角度相交,傾角約70°；1#隧道出洞口,隧道底板高程約3m,山體坡度35°,下緩上陡,現場山體邊坡穩定,洞軸線大致垂直于地形等高線,圍巖主要為強風化含泥質石英砂巖,巖體較破碎,巖層走向與洞軸線呈約60°相交,傾角25° ～33° ；

2）2#隧道進洞口，隧道底板高程約6m，圍巖類型主要為強風化，中等風化與微風化含泥質石英砂巖層，巖體較破碎～較完整，該處山體皮度相對較緩，坡度30°左右，山體表部為第四系殘坡積層，厚約5.0m，該處強風化層厚約3m，巖層走向與洞軸線呈50°相交；2#隧道出洞口，隧道底板高程約4m，山體坡度30°～40°，下緩上陡，現場山體邊坡穩定，洞軸線大致垂直于地形等高線，圍巖主要為強風化，中等風化含泥質石英砂巖，巖體較破碎～較完整，巖層走向與洞軸線呈約60°相交，傾角25° ～30° ；

3）牽出線隧道洞口，隧道底板高程約5m，山體坡度30°～40°，下緩上陡，現場山體邊坡穩定，洞軸線大致垂直于地形等高線，圍巖主要為強風化，中等風化含泥質石英砂巖，巖體較破碎～較完整，巖層走向與洞軸線約60°相交，傾角25° ～30°。

3 總體施工方案

3.1 施工準備

依據設計測量放樣隧道口臨時邊仰坡，整修臨時邊仰坡，實施洞口仰坡截水溝，初始噴護臨時邊仰坡，放樣管棚準確位置，施作作業平臺。

3.2 施工方案

混凝土護拱作為管棚的導向墻，在管棚輪廓線以外拱部出入場線130°、遷出線120°范圍內施作，斷面尺寸為1.0m×1.0m，護拱內設鋼筋支撐，鋼筋與管棚口連接成整體，導向墻基礎確保穩定。孔口管作為管棚的導向管，它安設的平面位置、傾角、外插角的準確度直接影響管棚的質量。用全站儀在工字鋼架上定出其平面位置，用水準尺配合坡度板設定孔口管的傾角；用先后差距法設定孔口管的外插角，孔口管要牢固焊接在工字鋼上，防止澆注混凝土時產生位移。

4 施工方法及施工工藝

4.1 測量放線

根據套拱設計圖，考慮襯砌內輪廓比設計尺寸放大5cm以保證隧道凈空、并且考慮預留沉落量及施工誤差，套拱比明洞襯砌外輪廓放大15cm進行施工。

4.2 套拱施工

本隧道套拱設計長度1m，混凝土厚度100cm。套拱采用組合鋼模板，間距50cm架立2榀I18工字鋼拱架，按照1°～2°的外插角、40cm的環距將37根長度1m的φ140*5mm導向鋼管焊接在鋼拱架上，導向鋼管安設的平面位置、傾角、外插角的準確度直接影響棚的質量，用經緯儀以坐標法在工字鋼架上的定出其平面位置；用水準尺配合度板尺設定孔口傾角；用前后差距法設定導向管的外插角。導向管牢固焊接在工字鋼上，防止澆筑混凝土時候產生位移，然后進行套拱混凝土澆注。套拱拱腳砼基礎設置應穩固。導向管外插角應控制好，并且在混凝土澆注過程中經常檢查防止其移位。

4.3 長管棚施工

1）開挖周邊放樣布孔；

2）搭鉆孔平臺安裝鉆機。

（1）鉆機平臺用鋼管腳手架搭設在穩固的地基上，腳手架連接牢固、穩定，防止在施鉆時鉆機產生不均勻下沉、擺動、位移而影響鉆孔質量。

（2）鉆機定位：鉆機要求與已設定好的導向管方向平行，必須精確核定鉆機位置。用經緯儀、掛線、鉆桿導向相結合的方法，反復調整，確保鉆機鉆桿軸線與導向管軸線相吻合。

3）鉆孔

（1）長管棚施工工作面鉆孔采用兩臺XY-28-300D電動鉆機，巖質較好的可以一次成孔。鉆進時產生塌孔、卡鉆時，需要注漿后再鉆進。

（2）鉆機開鉆時，應低速低壓，呆成孔10m后可以根據地質情況逐漸調整鉆速及其風壓。鉆進過程中經常用傾斜儀測定其位置，并根據鉆機鉆進的狀態判斷成孔質量，及時處理鉆進過程中出現的事故。鉆進過程中確保動力器、合金鉆頭按照同心圓鉆進。

（3）認真做好鉆進過程的原始記錄，及時對孔口巖屑進行地質判斷、描述，作為洞身管棚時的地質預測預報參考資料，從而指導洞身管棚。

4）清孔驗孔

用地質巖芯鉆桿配合鉆頭進行反復掃孔，清除浮渣，確保孔徑、孔深符合要求，防止堵孔。并用高壓風從空底向孔口清理鉆渣。

5）安裝管棚鋼管

長管棚采用φ108mm×6mm的熱扎無縫鋼管，管節長3m、6m，注漿采用1：1水泥漿液。鋼管環向間距40cm布設，仰角1°～3°（不包括線路縱坡），鋼管施工誤差徑向不大于20cm，隧道縱向同一橫斷面內的接頭數不大于50%，相鄰鋼管的接頭至少錯開1m。鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長度30cm。鋼管上每隔15cm交錯鉆孔，眼孔直徑10mm～16mm，尾部1100mm不鉆孔，端部100mm作成尖錐形。

（1）管棚施工時先打有孔鋼花管，注漿后再打無孔鋼管，無孔鋼管可以作為檢查管，檢查注漿質量。鉆機立軸方向準確控制，以保證孔口的孔向正確，每鉆完一孔即頂進鋼管，在鉆進過程中經常采用測斜儀量測鉆進的偏斜度，發現偏斜及時糾正。

（2）為使鋼管接頭錯開，編號為奇數的第一節鋼管采用3m鋼管，編號為偶數的第一節鋼管采用6m長鋼管，以后每節均采用6m長鋼管。

6）注漿

安裝好有孔鋼花管、放入鋼筋籠后即對孔內注漿，漿液由ZJ-400高速制漿機拌制，采用BW-250/50型注漿泵。注漿機將砂漿注入管棚內，初壓0.5MPa～1MPa,終壓2MPa,遲壓10 min后停止注漿。

5 效果評價

本次地鐵隧道采用大管棚作為超前支護，通過注漿將破碎圍巖固結加固，使圍巖和管棚 連成一個整體而受力，在隧道開挖線外形成一個環向的支撐體，有效地阻止了破碎圍巖出現的松散和垮塌情況，為隧道的順利施工創造了條件。

[1]《鐵路隧道設計規范》（TBJ1003-2005）.

[2]杭州地鐵1號線工程施工設計第二十三篇湘湖停車場，第五冊第一分冊，出入場線隧道.

[3]施工現場地質、水文等勘察資料.