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隧道前方圍巖進行超前預(yù)支護的主要措施之一，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 號線一期1 標工程因工期緊、進口段圍巖地質(zhì)條件差，在隧道進口淺埋段施工中，采用了40m 大管棚作為超前預(yù)支護體系，確保了北京地鐵3 號線一期1 標工程順利進洞施工。

1 導(dǎo)向跟管鉆進打設(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行連接，利用管棚鉆機，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） 長管棚施工借鑒水平定向鉆進技術(shù)發(fā)展而來。水平定向鉆進是非開挖施工的一種方法，要旨在：鉆進過程中能準確測定鉆頭在地下的位置和方向，利用能進行方向調(diào)節(jié)的導(dǎo)向鉆頭改變鉆進方位，其后再進行擴孔、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 的熱軋無縫鋼管，分別加工成3m 和6m 兩種長度；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，在焊接過程中，要確保焊縫的寬度和長度。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40cm 的外徑Φ121 壁厚6mm 的帶絲扣壁厚無縫鋼管連接。

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，用全站儀以坐標法在鋼拱架上定出其平面位置；用水準尺配合坡度板設(shè)定孔口管的傾角；用前后差距法設(shè)定孔口管的外插角。孔口管在鋼拱架上焊接牢固，防止?jié)仓艜r產(chǎn)生偏移；3） 導(dǎo)向墻砼澆筑。

2.3 鉆孔

配備風動潛孔鉆機，鉆孔順序先起拱線以上，后拱部，在鉆孔過程中必須經(jīng)常采用儀器測量其孔口的孔向是否正確，防止鉆桿發(fā)生偏斜。鉆孔開始時先低壓低速鉆進，鉆進4m 后提高壓力和速度，當遇到圍巖軟硬變化段、夾層或孤石時，鉆頭易跑位，必須減小鉆速和頂進壓力。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。當出現(xiàn)卡鉆后，若卡鉆較淺(小于20m），可試著用拔管機硬性將管拔出，操作時，注意對拉力的控制，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） 棚管頂進采用大孔引導(dǎo)和挖掘機頂進相結(jié)合的工藝，即先鉆大于棚管直徑的引導(dǎo)孔（φ135mm），然后用挖掘機推力低速頂進鋼管；3） 相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯開，鋼管接頭采用厚壁管箍，上滿絲扣，絲扣長度不小于30cm。同一橫斷面的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯開1m。

2.5 管棚注漿

為確保注漿效果，防止串漿，施工時每打一個注漿管，就應(yīng)該及時注漿。設(shè)計的管棚環(huán)向間距為40cm，隨著漿液的擴散，必須保證其擴散半徑不小于0．4m。管道注漿結(jié)束標準:當注漿壓力逐步升高并達到設(shè)計終壓值過后，壓力穩(wěn)定10min;注漿量應(yīng)不小于設(shè)計注漿量的80%;注漿速度為開始注漿速度的1/4。注漿機械選用擠壓式單液注漿泵，注漿時一般總是先注無水孔，后注有水孔。無水地段從拱腳起開始注漿。

2.6 注意事項

1） 先將孔位編號，編號為奇數(shù)的孔先進行下鉆，注漿后再鉆編號為偶數(shù)的孔；2） 在施工過程中，鉆機在鉆進方向上必須準確，以確保孔向不會出現(xiàn)偏差，每鉆完一孔過后，將鋼管頂推到設(shè)計部位。由全站儀測量鋼管的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜超過設(shè)計要求時，應(yīng)及時糾正偏差；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)量與效果評定

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

4 結(jié)語

在工程項目施工中，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)量的一項關(guān)鍵因素。基于對作業(yè)現(xiàn)場的實際條件，應(yīng)當采取科學適當?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法，嚴格按照施工工藝和規(guī)范要求進行施工，避免出現(xiàn)掉鉆、卵石層滲漏漿等問題，保證施工的順利進行。