Φ299長大管棚回拖法在穿越高鐵路基施工中的應用

【摘要】南昌市新龍崗大道下穿向莆鐵路框架橋頂進工程，設計φ299mm管棚長110m，管棚中對中間距50cm，穿越南昌西客站城際場10股道及2組18號道岔，路基覆土厚1.7-2.0m，在傳統工藝基礎上進行細化改進，采用管棚回拖法施工，保證了高速鐵路列車行車安全，并取得了良好應用。

【關鍵詞】長大管棚；回拖法；導向鉆孔

淺埋地段長大管棚下穿高速鐵路施工屬國內同類工程中施工工藝復雜、施工難度較大的工程，受地質條件影響，鉆孔回拖法本身施工工藝較復雜，再加上覆土薄，要嚴格控制路基沉降，防止鐵路線路幾何尺寸變化，危及列車行車安全，這就要求我們從施工工藝細節入手，盡量減少對路基本體破壞。

1、回拖法施工工藝簡介

1.1工藝原理

管棚“回拖法”又稱“導向擴孔回拖法”，是指在地表測出管棚軸線，通過導向儀控制鉆頭沿著軸線鉆通管棚位置，再逐級回拖擴孔，過程中水鉆泵漿護壁，當孔徑達到合適孔徑后，再把鋼管從導通側回拖至起始端。

1.2工藝流程

工作準備 →測量放線→泥漿調配→Φ120導向鉆孔→Φ180一級擴孔→一級清孔→Φ320二級擴孔→二級清孔→焊管→拉管→結束

2、回拖法施工工藝要點

2.1泥漿配合比

一般地段施工泥漿由水和膨潤土拌合就滿足要求，但鉆孔、清孔過程中造漿、排漿、護壁效果不好，泥漿粘稠度不足，孔內殘存干性土體較多，且孔壁粗糙，在清孔、拉管過程中強行擠壓孔壁，造成管棚上方覆土隆起、開裂，進而改變上方線路幾何尺寸，行成安全隱患。為了增加泥漿粘稠度，在泥漿中加入纖維素及活堿，纖維素，起到很好的增稠、增粘、穩定等作用。活堿增加孔壁潤滑作用，兩種外加劑和水、膨潤土拌合成粘稠度較大的泥漿，以增加井壁顆粒間的膠結力，粘性較大的泥漿滲入孔壁地層中，可以明顯增強砂、礫之間的膠結力，以此使孔壁的穩定性增強，起到護壁潤滑作用，減小對孔壁周圍土體的破壞。現場 總結其配合比（重量比）為，水：膨潤土：活堿：釬維素=2500：125：1：0.5，泥漿比重1.05。

2.2 鉆頭直徑及鉆頭形狀

為了減小拉管時未排凈泥漿對孔壁的擠壓力，就要盡量排凈孔內殘碴，保證拉管時孔內通暢，對鉆頭直徑及形狀做了如下調整：將Φ180mm和Φ320mm二級鉆孔，調整為Φ200mm、Φ300mm和Φ360mm三級擴孔。

鉆頭調整后主要優點有：

（1）分級擴孔減小了單次泥漿排出量，利于清孔；

（2）鉆頭直徑逐級增加減小了鉆機扭矩，進而減小了鉆頭對孔壁周圍土體的破壞；

（3）每次清孔總是不能絕對清理干凈，增大孔徑為殘存泥漿留下膨脹空間，減小對孔壁擠壓。

為增加最后一次清孔效果，將Φ360mm鉆頭由原橄欖式中空鉆頭調整為橄式封閉鉆頭，兩端封閉鉆頭有利于泥漿排出，降低泥漿殘存量，如圖1、圖2所示。

圖1橄欖式中空鉆頭 圖2橄欖式封閉鉆頭

2.3 擴孔、清孔工藝流程

施工過程中，擴孔、清孔效果可以從孔口泥漿排出量判斷，孔口排出的泥漿排出量大、流動性較好說明清孔效果好，反之則清孔不徹底，為此我們對擴孔、清孔工藝做調整，調整后的流程圖如圖3所示。

2.4 鋼管焊接質量及平直度控制

由于場地限制，110m長管棚由多節無縫鋼管焊接而成，而本項目由于地形條件限制，部分鋼管僅能使用3m鋼管，相鄰鋼管如不能保證平直度，則多節鋼管組合軸線必形成一波浪線，如誤差多重疊加，甚至形成弓背形，拉管時鋼管弓起位置與孔壁接觸或頂起，則大大增加拉管阻力，甚至頂起覆土層。為此平直度是焊管重要把控項目，具體處理措施如下：

（1）管棚焊接采用二氧化碳氣體保護焊，因二氧化碳氣體保護焊效能高、抗銹能力強、焊接變形小、不用清理焊碴等優點，施工中既能保證焊接質量又能保證效率。管棚焊接質量不過關，容易出現管棚拉斷現象，在長大管棚施工中如出現管棚拉斷現象，鋼管在孔內進出都非常困難。

（2）在焊管前，對相應鋼管的管口斷面進行平整度的測量，管口平整度不合要求的鋼管，要對管口進行修邊處理，防止焊接后鋼管平直度不合要求。

（3）加強焊接過程中鋼管平直度檢查，鋼管對位及點焊固定時用水平尺檢查平直度。

2.5 拉管時拉力及拉速控制

在拉管過程中，拉力變動常常是一瞬間的或者是在某一很短時段內，當拉管速度在0.2m/s-0.125m/s時，鉆機拉力一般為11Mpa～16Mpa，當拉管速度大于0.2m/s時，拉力會產生突變，由于拉管速度的增大，孔內應力得不到足夠的釋放時間，很容易對地層造成破壞。同時拉管受到較大的土體阻力時，拉力也會突然增大，這兩點如同時發生很難區分，所以高速拉管很容易造成路基覆土隆起變形。所以施工中應以控制拉力為主拉速為輔的原則，具體如下：

（1）拉管速度v控制在0.2m/s以內，且拉管要保證勻速拉管；

（2）選用專業的管棚機械操作員；

（3）派遣專職施工員在現場監控管棚施工拉力及速度；

（4）如發現鉆機拉力異常，立即停止施工，組織技術人員分析原因。

3結語

《鐵路局客運專線施工維修管理辦法》中規定所有影響鐵路，客運專線行車設備穩定、設備使用和行車安全的施工、維修、檢查、檢測等作業，必須在天窗時間內進行，嚴禁利用列車間隔進行作業。而目前國內薄覆土情況下長大管棚下穿高速鐵路施工在國內尚居首例。通過技術改進，加強施工過程監控，實現了管棚施工法在穿越高鐵路基工程中的應用，并且不影響線路幾何尺寸，保證列車運行安全。

參考文獻

[1]《上海鐵路局 300～350km/h 客運專線施工維修管理辦 法（暫行）》

[2]二氧化碳氣體保護焊用戶手冊

[3]黃敏 章和平 南昌市新龍崗大道下穿向莆鐵路工程管棚施工專項方案.2013

[4]馮衛星 岳祖潤.機場滑行道下箱涵頂進長大管棚施工方案.鐵道建筑技術.2006（5）