廈門嘉禾園地下車庫項目湖光路出入通道工程管棚施工技術

張天色

（廈門協誠工程建設監理有限公司,福建廈門 361012）

1 工程概況

某工程是采用超前大管棚的方法對下穿湖濱中路段(A0+177～A0+204)進行預支護。管棚長度27 m，用Φ133熱軋無縫鋼管、壁厚6 mm。鋼管沿開挖輪廓線外放300 mm，以外插角0.3～0.5°打設。鋼管內外注超細水泥漿—水玻璃，水泥水玻璃的水灰比為0.6:1～1：1,注漿壓力0.5～0.8 M Pa。

通道頂板穿越第四系松散層粉質粘性土及回填土，工程采用水平有線導向直接將鋼管打入的方法施工。

2 施工難點及相應的技術措施

（1）根據地質勘察報告，管棚所在位置地層復雜，管棚在打設時極易抱鉆及侵限。采用專用大扭矩、大推力管棚鉆機能有效地解決上述問題。

（2）此次管棚施工單孔深度超過30 m，對管棚打設的定向要求高，要求偏差控制在0.5%mm以內。采用導向鉆進方法控制鉆進的方向。

（3）該工程地下水位高，在鉆進時出現涌水導致孔壁坍塌，需密切監視出漿量。

（4）采用通常的先成孔后下鋼管的方法，易引起地面沉降，同時下管也非常困難，很難達到設計深度。采用將鋼管直接打入。

3 施工方法

3.1 鉆進工法

由于采用直接將鋼管打入的鉆進法，鋼管安裝和鉆機進尺是同一過程。鉆頭采用與鉆管等徑的楔型鉆頭，楔板回轉半徑略大于鉆管半徑，鉆頭前端有Φ10－12 mm的水眼，當鉆頭正常回轉鉆進時鉆管沿直線前進。當鉆頭由于某種原因偏離預定軌跡偏向某一方向時，就需要糾偏。方法是把鉆頭楔面調至已經偏斜的方向，鉆機停止回轉加力頂進，鉆頭由于斜面的作用就會向相反的方向偏斜，以此調整鉆進的方向。面向角的朝向和鉆頭的偏斜方位都是由裝在鉆頭后部的導向探頭監測的，通過穿過鉆管的導線連接到位于鉆機操作臺的顯示屏，機手可以方便地調整鉆進方向。這樣終孔偏差可以控制在5‰。

圖1為鉆頭示意圖。

圖1 鉆頭示意圖

如圖1所示：鉆頭內裝有特制的傳感器，傳感器直接由15V直流供電。顯示屏顯示鉆頭的傾角(水平角度)、面向角(導向板的方向：導向板朝上即為12點，如同鐘面)。打設角度如果偏下，可以把鉆頭調到12點，即導向板朝上，直接頂進，此時由于導向板底板斜面面積大。受到一個向上的力，鉆頭軌跡就會朝上運動。同理在6點糾偏可以使鉆頭軌跡朝下，9點、3點分別是為左、右糾偏方向。如果角度合適，鉆機會勻速旋轉鉆進，此時鉆桿軌跡一般是平直的。所以導向鉆頭是上下糾偏的關鍵。至于左右偏差根據傳感器尾端的發光裝置來定，通過儀器測量參數來糾偏。

Φ133鋼管采用絲扣連接，扣長60 mm，為了避免鋼管同步搭接，大管棚前端第一根可以采用兩種規格，單號第一根打設3 m鋼管，雙號第一根打設6 m鋼管，其它鋼管應該一個規格。為了保證質量，打設時采用跳打的施工順序。終孔注漿，根據地質情況，該工程屬于淤泥地層，終孔后需要立即注漿，從Φ133鋼管內注入，從鉆頭端由管外環狀間隙到孔口反出水泥漿，關閉排漿閥，壓力達0.5～0.8 M Pa，注漿結束。

3.2 施工要點

（1）每個孔位都要仔細調整鉆機方位，確保每根鋼管以準確的方向鉆進。

（2）泥漿配比應根據現場土質和水質進行試用確定。

（3）大管棚打設時必須跳孔打，終孔跟蹤注漿，注漿必須保證管內外環狀間隙注滿填充實，跳打3-5個孔再回去補打。如果不跳打，接著再打下一個孔，地層軟硬不均，鉆進時鋼管很難控制偏斜，無法保證大管棚質量。

（4）大管棚注漿采用水泥漿-水玻璃漿液，水灰比為0.6:1～1：1，注漿量根據鋼管內和鋼管外的環狀間隙計算多少立方，然后看地層滲漏情況確定每一根鋼管的注漿量。注漿要求管內注漿由管外排出泥漿，等管內外泥漿排凈排出水泥漿，出現水泥漿后關閉排漿閥，泵壓控制在0.8～1.2 M Pa以內停止注漿，停15～30 min進行二次補漿，確保管內外填充質量。注漿必須控制好注漿量、注漿壓力等每一個環節，保證達到設計要求為標準。

4 管棚施工工藝流程

三通一平→人員設備進場→測量放線→鋪設"H"鋼軌道→設備組裝調試→埋設孔口管→調試鉆機（方位、傾角）→鉆具組裝進孔→沖洗液循環→導向鉆進→回次加尺（接線、接口補焊）→孔斜測量→導向鉆進→直至設計深度終孔→回取探頭盒→管內及環狀間隙注漿→移至下一孔位。

4.1 調試鉆機（方位、傾角）

（1）鉆機入孔的方位角及傾角，必須在測量隊提供的可靠的測量數據上進行；

（2）孔位確需移動時，須計算歸角度；

（3）根據試驗檢驗導向鉆頭的糾偏能力，在施工經驗積累的基礎上，確定開孔方位和傾角是否增加糾偏角；

（4）計算傾角時應將隧道坡度考慮在內，鋼管打設時原則上不允許向內偏斜。

4.2 沖洗液流通系統

（1）沖洗液具體配比由專業泥漿工程師根據具體地層情況確定。泥漿需經充分攪拌，均勻配制而成。

（2）沖冼液必須先配制好后使用，嚴禁使用中同時加清水、加料。

（3）沖洗液流通系統：沖洗液制備→儲漿池→泥漿泵→送水器→鉆具→管外環狀間隙→孔口回水閥門→高吊管→回漿管（溝）。鉆進過程中必須保持上述各流通環節的暢通。

（4）在施工過程中，應根據不同地層，合理調節泵壓、泵量，以免因沖洗液不足引起通道堵塞或因過大導致過量泥沙外排。此工程中，一般宜取中低壓、中小水量。

4.3 導向鉆進

（1）導向鉆進前應對鉆機定位情況、方位、傾角情況，孔口管對中情況，沖洗液流通以及導向儀顯示情況進行全面復檢，確認正常后進行試鉆。

（2）鉆進前須先開泵，待沖洗液流通正常后，方可鉆進。

（3）鉆進時，泵壓應控制在0.4～0.8MPa，泵量為20～50 L/min為宜。保持中低壓力，勻速中速鉆進。

（4）為防止水土流失，控制沉降，必要時需采用孔內保壓措施。要始終保持回水量小于或等于進水量。

（5）導向技術人員隨著不斷鉆進，必須時刻觀察探頭角度變化情況，角度偏差大于0.3°時，應及時糾偏。當糾偏無效、偏差大于0.6°時，應停止鉆進，及時進行調整。

（6）鉆孔出現涌水時，應盡量保持泵壓，泵量不能變小，以平衡孔內壓力。

（7）沖洗液不正常時，嚴禁繼續鉆進。泵工應注意觀察沖洗液變化情況，及時上報有關負責人。

4.4 探頭盒回取及終孔注漿

（1）用Φ8 mm的鋼絲繩將探頭盒取出，取出時應每10 m測量一次孔斜情況；

（2）單孔打設驗收合格后，通過管內壓注水泥漿，對管內及管外環狀間隙進行充填。

5 質量保證措施

（1）單孔開孔間距為300 mm。開孔孔位偏差≤±50 mm，若須移位，應調整開孔角度進行回歸。

（2）開孔孔位距通道開挖線設計為300 mm，不允許向內偏斜。設計向外偏角（放射角）在0.2～0.3°范圍內。

（3）管棚的偏斜應控制在5‰以內，終端最大控制間距為300 mm。

（4）為了保證鋼管連接的同軸性，每根鋼管都必須加車4 mm絲扣，采用絲扣連接。絲扣連接一定要擰緊、到位。

（5）終孔后，管棚的注漿壓力要控制在0.4～0.8 MPa之間，注漿壓力不宜過大。注漿量以出漿口流出水泥漿為準。

（6）管棚打設長度與設計長度誤差不得大于200 mm。

6 地面監控方案

湖濱中路地表沉降測點布置見圖2所示。

沿地下行車通道縱向地表每隔5 m布置一個斷面，橫向每個斷面布置15個測點，根據預測路面沉降特點，其通道軸線上方沉降量大向兩側逐漸減小，因此測點布置為中間間距小，向兩側逐漸增大間距，以便比較準確測出路面沉降曲線。

7 施工體會

圖2 監控量測施工布置圖

該項27 m長管棚下穿公路施工在國內較少見，如何控制管棚施工精度及控制道路沉降尤為關鍵。其中精度控制主要是靠較先進的導向儀器，沉降控制主要是取決于工藝的選擇即是采用干鉆法還是水沖擴孔，由于干鉆法阻力較大管棚施工進度較慢，該工程采用沖水擴孔的工藝；另外一個控制沉降的辦法是及時地對管內回填注漿及掌子面注漿加固。