廣州市軌道交通十號線天河路站工程中的大管棚施工工藝

邢 偉

中鐵十六局集團有限公司 北京 100018

1 工程概況

廣州市軌道交通十號線天河路站工程，起終點里程YCK6+895.400～YCK7+147.100，有效站臺中心里程YCK7+063.600。車站外包總長251.7m，地下二層島式站臺車站，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)合應用小導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 導向墻的施作

管棚施工過程中，采用C40 混凝土設洞門環(huán)梁，環(huán)向長度為主體結構中導洞+ 邊導洞長度，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 的間距依次設置導向管，為了準確地控制導向管的位置，在導向管下部安裝長度2m 的定位筋，并采取固定措施。導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，嚴格按照設計方案搭設盤扣架體，制作合適尺寸的模板，按圖紙進行鋼筋綁扎。組織測量放線工作，得到準確且清晰的導向管布設位置和輪廓線。鋼筋主筋采用φ32 的鋼筋，上下各設置8 根，水平筋采用φ20 的鋼筋，間距設置為300mm，箍筋采用φ14 的鋼筋，加密區(qū)（柱子兩側2m 范圍加密）間距為150mm，非加密區(qū)間距為200mm；導向管選用的是壁厚為4mm 的導向管，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）鋼筋提前進行下料，在加工廠統(tǒng)一加工并進行配送，在現(xiàn)場完成組裝，最終構成完整的環(huán)梁鋼筋體系；同時，配套連接鋼板，加工時在鋼板上預留螺栓孔，后續(xù)安裝時設置M27×80 螺栓，以此實現(xiàn)有效的連接。

（4）鋼筋安裝到位后，方可組織導向管的安裝作業(yè)，以鋼筋實際位置為準，在其外緣標出導向管的布設位置，在導向管周邊進行鋼筋加密處理，利用手持坡度儀檢測，精細控制導向管的外插角。在保證導向管位置準確性的前提下，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，混凝土澆筑前對管口做封堵處理。

（5）以φ60 盤扣架為基礎材料，根據(jù)設計要求搭設穩(wěn)定可靠的架體支撐體系，待該架體搭設成型后，于上方鋪設木模板。底模采用厚度15mm、寬度50cm 的膠合板并配合10cm×10cm 的方木進行加固；側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)定結合，以免在混凝土澆筑期間漏漿。環(huán)梁兩側采用ф48 鋼管配頂托對頂加固，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)框梁與橫通道對側初支形成對撐，增加架體穩(wěn)定性。經(jīng)計算滿足強度、剛度及穩(wěn)定性要求。

（6）導向管安裝工作落實到位后，對前期設置的各類材料做詳細檢查，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度，加強振搗，此環(huán)節(jié)的施工人員應嚴格控制振搗器的作業(yè)點位，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4 排，間距為300mm，孔徑10mm，但末端2m 范圍內(nèi)不設置，孔位遵循梅花形布置原則。

2.3 鉆孔平臺的搭設和鉆機的安裝

（1）以枕木或者鋼管腳手架為基礎材料，搭設穩(wěn)定可靠的鉆機平臺，以便鉆機的穩(wěn)定運行，由其從高孔位開始施工，逐步向低孔位以對稱的方式推進。在該作業(yè)流程下可以縮短移動鉆機與搭設平臺的時間，更有利于提高鉆機定位的準確性。

（2）平臺支撐必須緊貼地面，各構件的連接必須具有足夠的穩(wěn)定性，否則鉆機運行時可能會發(fā)生下沉、擺動等現(xiàn)象，隨之影響到鉆孔質(zhì)量。

（3）切實提高鉆機定位的準確性，需要與孔口管方向保持平行。聯(lián)合應用掛線、經(jīng)緯儀檢測多種方法，科學判斷鉆機的實際就位情況，根據(jù)實測數(shù)據(jù)與設計要求的差值對鉆機做合理的調(diào)整。此外，鉆機鉆桿軸線應與孔口管軸線重合，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。預埋的φ152 孔口管作為導向管，以便鉆孔作業(yè)的順利進行。

（2）正式鉆孔前，應該全面檢查鉆機的性能；鉆孔期間，加強對現(xiàn)場實際情況的觀察，必要時加泥漿鉆進，待鉆進所處部位恰好為砂層時，鑒于該處具有易塌孔的特點，應先采取泥漿護壁措施，在此前提下繼續(xù)鉆進[1-2]。

（3）施鉆時頂進掌子面，鉆機鉆進初期以慢速運行狀態(tài)為宜，待深度達到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)。鉆進時，應注重鉆機糾偏工作，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，不再繼續(xù)鉆進，鉆機以低速反轉(zhuǎn)的狀態(tài)運行，安全地脫開鉆桿，若無異常狀況，則鉆機沿導軌退回原位，將第二節(jié)鉆桿安裝到位，做接長處理。換鉆桿時，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，及時進行換新。受推力和振動力的作用，鉆桿可能會有顫動現(xiàn)象，若在此條件下鉆進，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）先鉆引導孔，再借助鉆機將管棚（帶有工作管頭）沿引導孔鉆進，根據(jù)施工進度及時對管棚做接長處理，有序施工，最終到達孔底部位。

（2）管棚接長是一項精細化的工作，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，加強對各節(jié)鋼管所處位置的檢查，第一節(jié)鋼管進入孔內(nèi)同時孔外部分為30～40cm 時，安裝第二節(jié)，鉆機以低速的運行狀態(tài)將鋼管頂進，避免鋼管偏位、受損。為有序完成接管、推進作業(yè)，提前對鋼管編號。

（4）采取的是機械作業(yè)的方法，節(jié)段間設置20cm 絲扣，起到連接的作用。管棚頂?shù)轿缓螅盟倌嗵钛a鋼管與導向管的間隙，確保在后續(xù)的注漿施工期間不存在漏漿現(xiàn)象。堵塞時，設進漿孔和排氣孔，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，為此以分段前進式的方法完成注漿作業(yè)。

（2）漿液必須具有均勻性，攪拌時間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)至儲漿桶內(nèi)，以便壓漿。嚴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)過相應的處理后，若無串漿問題，可恢復正常注漿作業(yè)。

（5）注漿壓力是注漿施工的重點控制指標，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，此時隨即暫停注漿，停機檢查，確定堵塞的部位，進行疏通。注漿壓力達到1.5MPa 后，安排持壓，時間至少為5min，同時觀測實際注漿量，待該值達到設計值的95%后，可以結束注漿作業(yè)，此時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，注漿時間、壓力等各項參數(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)量分析的關鍵依據(jù)[7-8]。此外，監(jiān)控連通裝置及各類與注漿有關的部位，若有問題則及時處理，以免影響到注漿效果。

4 超前小導管作業(yè)

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

（2）鉆孔與頂進操作。制作完成后，緊接著要以鉆孔的方式將其頂進到相應的支護位置。此時技術人員務必要以工程的實際情況為依據(jù)，借助風鉆展開鉆孔作業(yè)，所用鉆頭的孔徑也要較設計的導管管徑大20mm 以上方算合格。由此才可具備鉆孔和頂進的施工條件。

（3）注漿。為確保混凝土的穩(wěn)固與干燥效果，超前小導管支護中，注漿操作屬于一個非常細致的工作，因此建議施工人員要選用特定型號的注漿泵來實現(xiàn)對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際操作。注漿過程中要時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 結語

綜上所述，在隧道開挖施工中，需要采取支護措施來保證施工的安全性和結構的穩(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形式，其應用效果良好，加固可靠性較佳，可在類似工程中廣泛運用。經(jīng)過分析后提出鉆孔、頂管、注漿等關鍵環(huán)節(jié)的具體作業(yè)要點，最終保證了工程的整體質(zhì)量，起到了良好的加固效果。