超前支护大管棚施工新工艺

・施工技术与测量技术・　超前支护大管棚施工新工艺　余小军　（中铁资源集团有限公司，北京１０００５５）　【摘要】　以上海地铁６号线浦三路站为例，对软弱地质条件下大管棚施工技术进行了技术方案的改　造与完善。使其更能适应在浅埋、软弱、富水、周边环境复杂等条件下进行地下暗挖工程施工，详细介绍了改　进后的扣管大管棚施工方法及工艺，实践证明其更具实用性。　【关键词】　软弱地质；扣管大管棚；施工工艺　【中图分类号】Ｕ４５５．４９　【文献标识码】Ｂ　＠１ｏ８×１０ｍｍ无缝　１工程概况　上海地铁６号线１５Ａ标浦三路站附属结构１　出入Ｅｌ通　道，通道全长约２３　ｍ。通道设计内净空尺寸６．７　ｍ×３．１　ｍ，　为平顶箱形结构。根据工程地质勘察资料，本工程穿越地层　均属第四纪沉积物，为富水的黏土及粉质黏土。拟建场地浅　部土层中的地下水属潜水类型，其水位动态变化中受控于大　气降水和地面蒸发，并随气候变化而变化，地下水静止水位　埋深在０．６５～１．７５　ｍ之间。１　出入口横跨东方路，周围环　境复杂，通道要穿越地下５条管线。工程施工属于浅埋暗挖　方法，根据其地层性质及地下管线情况，工程施工采用大管　棚超前支护”－２１和掌子面全断面ＷＳＳ注浆（结合水平真空　ｆａ）定向大管棚　１０８　Ｘ　ＩＯｍｍ无缝　降水），初期支护采用钢拱架＠４００　ｍｍ＋网喷３５０　ｍｍ厚Ｃ２５　混凝土，二次衬砌采用４５０　ｍｍ厚现浇Ｃ３０、ＳＩＯ防水钢筋混　凝土。施工中通过对大管棚施工技术、工艺进行改造、完善，　改进成扣管大管棚施工方法，使其更具实用性。　（ｂ）搭扣大管棚　图１　扣管大管棚结构示意　２扣管大管棚工艺　２．１施工工艺原理　进行ＴＳＳ（Ｗ／ｃ＝０．６，水玻璃：水＝１：０．９８，水玻璃：水泥浆　＝ｌ：１）超前注浆，来填充管扣之间的空隙，以确保管棚之间　能够形成一个闭合的铰接连环拱，构成一个完整的止水帷　幕，避免通道施工时造成外界水土流失和保证施工安全。同　时在４，１ｏ８无缝钢管面向通道侧钻２排４，８　ｍｍ、间距２００　ｍｍ　的注浆孔，用来对通道开挖时进行浆液补注。　扣管大管棚分两次间隔施工，第一次施工做具有导向功　能的定向大管棚，每根管棚由两根开口管（４，５０×４　ｔ＇ｌ＇ｌｍ）和一　根大管（，／，ｌｏ８×１０　ｍｍ）焊接而成，如图１（ａ）所示，兼做第二　次剩余大管棚施工的导向架。定向大管棚采用放置在通道　接收井内的水平导向钻机（德国生产的＇１３＂４０）进行施工，即　先钻导向孑Ｌ、再回拖钢丝绳、最后利用钢丝绳进行回拖已加　工完成放置在通道出发井内的具有导向功能的扣管钢管棚。　第二次施工剩余大管棚由两根注浆花管（４，３８×４　ｍｍ）、两块　钢板和一根大管（４，１ｏ８×１０　ｍｍ）焊接而成（如图１（ｂ）所　图２扣管管棚连接示意　２．３施工工艺流程　示），利用第一次施工的具有导向功能的扣管大管棚做为导　向架，利用卷扬机配合ＴＩ＇１４５夯管锤进行施工。　２．２施工技术参数　扣管大管棚施工工艺流程见图３所示。　３扣管大管棚施工　３．１总体施工顺序　沿通道全断面设置４，Ｊｏ８普通热扎无缝钢管大管棚，壁　厚１０　ｍｍ，单节长４．５　ｍ及３．０　ｍ。单管节之间采用内丝扣　连接，总长２５　ｍ。管棚两侧焊接４，３８　Ｘ４　ｍｍ、４，５０　Ｘ４　ｍｍ无　缝钢管，在施工过程中形成搭扣形式（如图２所示）。４，３８无　缝钢管管身呈梅花型钻４排　ｍｍ、间距２００　ｍｍ的注浆孔，　施工扣管管棚的总体顺序是：首先沿管棚设计线路（中　线、标高）位置对设备进行定位，再用水平导向钻机按设计线　［收稿日期］２００９—０９—２ｌ　２２０　四川建筑第３０卷２期２０１０．０４　・施工技术与测量技术・　路施作导向孔，施作完成导向孔后马上进行回拖钢丝绳，然　后分两批进行大管棚施工，第一批利用钢丝绳回拖具有导向　绳，然后利用卷扬机配合夯管锤回拖定向扣管大管棚，以确　保施工完成的管棚精度、质量达到更佳效果。　功能的定向用大管棚，第二批扣管大管棚利用夯锤施做。　导向孔钻进施工原理：导向钻进使用射流辅助切削钻　头，钻头带有一个斜面，因此当钻杆不停地回转时则钻出一　个直孔，而当钻头朝着某个方向推进而不回转时，钻孔发生　偏斜。导向钻头内装一发射器，当钻孔向前推进时，发射器　发射出来的信号被地表接收器所接收和追踪，因此可以监视　方向、深度和其他参数。　导向孔精度控制：利用钻机钻头上安装的无线导向棒，　发出信号，在地面上采用Ｅｃｌｉｐｓｅ地下定位系统进行跟踪，反　馈钻头所处的准确位置，并及时进行纠正。　３．２．２　Ｔ￣４０水平导向钻机施工流程　（１）在竖井衬砌完成后，按照设计成孔顺序准确安装水　平导向钻机，应确保钻机安装牢固，管路连接准确无误后方　可操作。　（２）导向仪器严格遵守使用技术规程，细心调试，直到精　度测量误差小于１０　ｃｍ为止。　（３）配置泥浆，准备钻进施工。　（４）钻机钻进时采用“快旋慢推”的方法，保证导向孔的　成孔质量。　（５）导向孔钻孔完成后，通过分动头回拖已张拉完成且　做好标记的钢丝绳。　图５为施工示意图。　图３扣管大管棚施工工艺流程　＿　图５导向孔施工示意　图４　导向孔施工工艺流程　３．２导向孔施工方法　图６管棚施工连接示意　导向钻机布置在通道接收井内，施工时利用雷达导向钻　机从始发孔钻入，钻进过程中通过设在钻头上的雷达波发射　器和地面的雷达波接收器随时监视钻头所处的位置，发现偏　３．３定向大管棚施工方法　３．３．１施工工艺　定向大管棚采用预埋的钢丝绳进行回拖。机械布置在　差及时纠正，当钻头接近接收孑Ｌ（设置在通道出发竖井内）时　精确校正钻头位置，确保钻头从对应的接收孔钻出，每一根　管棚接收竖井内。为了确保管棚在回拖工程中不发生偏转，　每根管棚布置两根钢丝绳，分别预埋在，￣１ｏ８管子两侧的扣　管内，通过一根４，５０　Ｘ４　ｍｍ、２００　ｍｍ长的无缝钢管横担在管　棚上（如图６所示）。张拉过程中，应确保两根钢丝绳受力均　匀、运转同步。在管棚运行过程中，应确保其匀速、缓慢行　大管棚钻两个导向孔。导向孔施工工艺见流程图４。　３．２．１导向孔施工工艺原理　本工法是运用Ｔｒ４ｏ水平钻机施工导向孔、再回拖钢丝　四川Ｉ建筑第３０卷２期２０１０．０４　２２ｌ　・施工技术与测量技术・　（１）定向管棚施工完成后，按照设计顺序准确安装夯管　锤基座与钢管导轨，孔位对正，安装牢固，管路连接准确　无误。　进，并及时清理管棚内的泥土，以此来减小对周围土体的　扰动。　３．３．２定向管棚施工流程　（１）按照设计成孔顺序准确安装管棚回拖设备，应确保　设备安装牢固，高度及位置准确无误后方可操作；在施工过　程中，应及时对机械进行必要的纠偏及加固；　（２）钢丝绳调直及安装：用“张拉拉锯法”调直钢丝绳，　（２）调试高压空气压力，确保风路畅通，准备进行夯击。　（３）测量复合导轨安装方向，导轨精度误差严格控制在　规定允许范围之内。　（４）连接夯管锤和管钢，采用张紧带使夯管锤和管钢紧　密连接，必要时可在接口处采用点焊加固。　（５）每一根管棚第一节及西２　４００　ｍｍ雨水管轴线５　Ｉｎ范　围内采用低频夯进，其余管节再采用标准夯击频率进行　夯进。　由于用雷达导向钻机钻出的导向孔其轴心线仍然不是一条　直线，因此还必须用“张拉拉锯法”来调直钢丝绳。在钢丝绳　两端加拉力将钢丝绳用力拉伸，最终把钢丝绳拉直，可以用　钢丝绳的长度和两孔之间的距离进行比较来确认钢丝绳是　否已被拉直。钢丝绳经检查无误后，将其牢固安装在管　棚上。　（６）夯进过程严格按定向管棚管位施工。夯进过程中应　确保管棚受力均匀，避免发生扭转。　３．５管棚注浆　（３）管棚回拖：两根钢丝绳一端分别与两根开口管相连，　另一端与钢扁担相连，对钢扁担施加足够的拉力则可以把第　一为了补偿地层损失以及填充两管棚之间缝隙进行止水，　管棚施工完成后，需对４，３８　ｍｍ套管进行ＴＳＳ超前预注浆，以　达到良好的止水效果，如图７所示。　序钢管从始发孔拉入再从接收孑Ｌ拉出，在拉力不足的情况　和进行振动减摩，但须注意必须以拉力为主。这样可以对钢　下还可以在钢管的另一端用振动夯管机对钢管辅加顶推力　管起到牵引导向的作用。另外．由于每组钢管都是由两根钢　丝绳同时牵引，因此可以防止钢管转动。　（４）管棚连接：大管长度分为１．０　ｉｎ、１．５　ｍ两种，施工时　交错布置，先用内丝螺杆连接，待较正其轴线后再将接口焊　牢；开口管直接焊接连接，采用坡口焊，只焊外面，必须保证　前后管节顺直，接头不留错台，焊接完成后用砂轮机将管内　接缝磨平，这样才能有利于第二序钢管施工时注浆花管能够　图７管棚注浆　４结束语　对于浅埋、软弱围岩、富水、周边环境复杂等诸多不利因　素影响的地下通道施工，施工的难度与关键主要在于确保地　在开口管内顺利打人；注浆花管也采用焊接连接，坡口焊，只　焊外面，焊接完成后用砂轮机将管外焊缝磨平，这样才有利　于注浆花管在开口管内顺利打入。　上建筑物的安全与拟建结构物的安全。而本工程结合工程　环境特点，经过缜密的分析研究，提出了将大管棚进行工艺　改造的方法一扣管大管棚施工方法，使其更能适应工程的实　际特点，通过改造，既保证了工程施工安全，又为类似工程的　施工提供了理论依据与实践经验。　（５）泥土清理：为了减小管棚在行进过程对土体所造成　的挤压与扰动，管端采用开口形式，以便于部分泥土进人管　道内，来平衡周围土体的体积。随着管棚的推进，应对管棚　内的泥土进行必要的清理，以利于管棚前方泥土能够顺利进　入管棚内，清理方式可采用人工手持洛阳铲进行铲除。　（６）管棚密封：管棚施工完成后，应及时对两个端口进行　密封，以避免造成水土流失、土体沉降。　３．４搭扣大管棚施工方法　［１］　夏光耀，曾进伦．地下工程设计施工手册［Ｍ］．北京：中国建筑　工业出版社，１９９９　版社，２００５　ｏ　出　币　参考文献　第二批搭扣大管棚利用定向大管棚作为导向架，通过管扣　来限制其方位、保证其精度。采用卷扬机配合夯锤法施工，其施　工工艺流程如下：　［２］王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论［Ｍ］．合肥：安徽教育出　尔　乖　矫　乖　乖　乖　乖　乖　带　也　秘２币　不　乔　（上接第２１９页）　［３］　王明波．地铁车站桩基托换施工及监控量测技术［Ｊ］．河北交　通科技，２００６，３（３）：９—１２　２３（４）：３９—４１　［６］杨虎荣，柯在田，邓安雄．大轴力桩基托换监测分析［Ｊ］．中国　铁道科学，２００４，２５（３）：４４—４９　［４］关宝树．隧道工程施工要点集［Ｍ］．北京：人民交通出版　社．２００３　［７］　秦质朴，吕刚，蒋小锐．北京地铁４号线长河白石桥桩基主动　托换技术［Ｊ］．铁道标准设计，２００９（１０）：９７—９９　［５］周志伟．深圳地铁大轴力桩基托换技术［Ｊ］．隧道建设，２００３，　２２２　四川Ｉ建筑第３０卷２期２０１０．０４