淺埋暗挖隧道超長管棚施工技術

王國玉 （中鐵十七局集團第二工程有限公司，陜西 西安 710043）

1 工程概況

機場站站后配線段隧道起訖里程為 Y（Z）DK27+784.55～Y（Z）DK28+046，總長 261.45m。配線段隧道接近終點處設置地下風機房，風機房中線交正線里程為YDK28+025.4，與正線相交里程范圍YDK27+019.3～YDK28+031.5。除風機房影響段采用明挖法施工外，其余均采用淺埋暗挖法施工，襯砌結構為單洞雙線馬蹄形斷面。

原設計 Y（Z）DK27+904～Y（Z）DK27+910和 Y（Z）DK27+975～Y（Z）DK27+981設置兩處管棚工作室，拱部150°范圍相向各打設一環Φ159大管棚，壁厚6mm，大管棚長35m，外插角0～1。，因風機房未完成施工，無法兩端施工。變更為單向施工管棚，單根長度為65m。管棚距離行包通道灰土墊層距離僅為1.94m。

圖1 區間隧道下穿地下行包房位置關系剖面圖

2 施工特點

2.1 埋深淺、干擾大

①地面高程介于474.6～475.3m之間，拱頂設計高程介于463.507～465.020之間，距離機場行包通道灰土墊層最近僅為1.94m。

②隧道上部為機場主要交通道路，車流量大，動載對土體產生擾動，增加沉降量。

2.2 施工精度高、難度大

管棚在Y（Z）DK27+967處距離行包通道灰土墊層為2.02m，角度要求控制在0～1°又要防止管棚串孔、上揚或是下撓。

隧道上部地表允許沉降量為30mm，報警值為70%。超前支護質量對沉降量控制至關重要。

原設計中管棚工作室需等到各個導洞完成后開始施做混凝土導向墻，各導洞之間相距15m，全部施工到同一斷面最少需要等待15d。經協商變更為各導洞單獨施工導向墻，斷面尺寸小，設備較大，開展施工較困難，施工用水較多，需妥善處理[1]。

3 總體施工方案

3.1 導向墻施工

原設計中導向墻為整體混凝土結構，因工期要求及施工難易程度限制，變更為各導洞單獨施工導向墻。

導向墻內工字鋼拱架以連接板形式與中隔壁連接，預埋導向管，導向管安全需全站儀放樣。并牢固焊接。

模板混凝土采用噴射混凝土，下部采用模板封閉，墻厚1m，采用分層噴射，保證混凝土密實性。

3.2 管棚施工

管棚直徑為159mm，環向間距0.4m，單根長度65m。150。范圍內設置，共42根。

3.2.1 設備安裝

設備長約6m，加上鋼管后重約2.5t，左右洞室采用工字鋼與中隔墻、中隔板連接形成臺架，拱部初支預留吊鉤，采用手動葫蘆調整和安裝儀器。臺架的高度和位置應滿足所有管棚的施工空間。中間洞室空間較大，直接采用工字鋼焊接門型支架、拱部預留吊鉤即可。

3.2.2 管棚施工

管棚采用水平導向頂管法施工，采用鋼管代替鉆桿，頭部為楔形鉆頭（見圖2），鉆渣由水流帶出。管與管之間采用絲套管連接，外部焊接，加強鋼管連接段剛度。

圖2 楔形鉆頭

3.2.3 鉆桿方向及角度調整

在鉆孔過程中鋼管內設置導航定向裝置（見圖3），通過外部顯示器顯示鉆桿方向及角度，例如當發現鋼管下行，將楔形頭調整指向上部，利用設備的推力將鉆頭相上推進，根據顯示器數據確定頂進距離，待調整至適當位置，繼續開鉆。反復調整，直到管棚完成。鉆孔時采用隔孔鉆孔，并及時注漿加固，防止漿液串孔孔。

圖3 導向裝置

3.2.4 施工用水處理

根據圖紙，該圍巖屬自重濕陷性黃土，黃土濕陷性等級為III級（嚴重），因此嚴格對水體的滲透控制至關重要，現場采取了以下措施：

①掌子面封閉，采用從C25早強混凝土將掌子面封閉，厚度≥10cm。

②施工用水采用塑料桶存放。

③在工作區域鋪設雙層防水塑料布，端頭并用沙袋堵塞，防止外流。水坑內設置污水泵及時將渣水抽出洞外。

3.2.5 注漿

注漿漿液采用M20水泥砂漿，先將導向管與管棚的空隙用水泥漿封堵，后用球閥將管頭封堵，漿液拌制好后及時注漿，當壓力值為0.5MPa時停止注漿，持壓15min壓力未見明顯下降時停止注漿。注漿完成后及時關閉球閥[2]。

4 技術要點

①根據施工情況提出合理變更

原設計中管棚導向墻為全段面施工，澆筑混凝土施工，雙側壁導坑加臨時仰拱法上部各導洞安全距離分別為15m，若等待各導洞到達同一斷面最少需要15d時間，管棚施工完成后，各導洞需要拉開安全距離，其他導洞仍需要等待7.5～15d時間，極大浪費了工期。

經過與設計院、業主、監理單位協商變更為各導洞單獨施工導向墻，單獨施工導向墻導致施工場地狹小，無法滿足混凝土澆筑場地要求，變更為噴射混凝土分層噴射，內部鋼拱架與臨時中隔壁采用鋼板+螺栓連接。

綜合考慮儀器搬運和安裝等時間，該變更節約施工工期 10～15d。

②頂管法作業

管棚施工常采用頂管法、拉管法、送管法等施工方法，頂管法作業較其他兩種方法性價比高，適用于軟弱地層。

③定向糾偏技術

為保證施工精度和質量，管內端頭安裝導向裝置，通過外接顯示儀及時了解管棚端頭位置和角度，發現偏差及時停止鉆進。調整楔形鉆頭角度，采用鉆機頂力實現糾偏。

④預留上抬量

長管棚施工鋼管會出現一定的下撓，下撓量約為管棚長度的1/200～1/300，根據管棚長度，實際施工中將管棚設計位置上抬15～20cm。確保管棚不侵入初支內部。

⑤鉆孔和注漿順序

鉆孔采用從下往上隔孔施工，成孔立即注漿，防止塌孔和串漿現象發生。

5 結語

綜上所述，通過站后配線淺埋暗挖隧道穿機場行包通道長度為65m的φ159管棚施工總結了以下經驗：

①應根據現場實際情況，確定切實可行、安全有效的施工方案；

②頂管法作業能夠較好的完成長管棚、軟弱圍巖的施工要求；

③導向糾偏技術效果良好，開挖過程中未發現管棚侵限現象；

④預留上抬量15～20cm后可保證鉆機水平推進；

⑤管棚超前支護作用明顯，可有效避免掌子面坍塌、減少地面沉降，對前方地質起到探明作用，其地質資料可作為指導后期施工措施的依據。

總之，通過下穿行包通道隧道開挖后的洞內外沉降數據和管棚施工效果驗證，管棚施工控制情況良好，由于預先設置的外插角和上抬量，管棚未出現侵限現象，確保了機場運營安全和隧道施工正常進行，具有明顯的社會效益，施工中總結的經驗對同類工程具有較強的借鑒和參考價值。