淺埋暗挖隧道超長管棚施工技術(shù)

王國玉 （中鐵十七局集團第二工程有限公司，陜西 西安 710043）

1 工程概況

機場站站后配線段隧道起訖里程為 Y（Z）DK27+784.55～Y（Z）DK28+046，總長 261.45m。配線段隧道接近終點處設置地下風機房，風機房中線交正線里程為YDK28+025.4，與正線相交里程范圍YDK27+019.3～YDK28+031.5。除風機房影響段采用明挖法施工外，其余均采用淺埋暗挖法施工，襯砌結(jié)構(gòu)為單洞雙線馬蹄形斷面。

原設計 Y（Z）DK27+904～Y（Z）DK27+910和 Y（Z）DK27+975～Y（Z）DK27+981設置兩處管棚工作室，拱部150°范圍相向各打設一環(huán)Φ159大管棚，壁厚6mm，大管棚長35m，外插角0～1。，因風機房未完成施工，無法兩端施工。變更為單向施工管棚，單根長度為65m。管棚距離行包通道灰土墊層距離僅為1.94m。

圖1 區(qū)間隧道下穿地下行包房位置關(guān)系剖面圖

2 施工特點

2.1 埋深淺、干擾大

①地面高程介于474.6～475.3m之間，拱頂設計高程介于463.507～465.020之間，距離機場行包通道灰土墊層最近僅為1.94m。

②隧道上部為機場主要交通道路，車流量大，動載對土體產(chǎn)生擾動，增加沉降量。

2.2 施工精度高、難度大

管棚在Y（Z）DK27+967處距離行包通道灰土墊層為2.02m，角度要求控制在0～1°又要防止管棚串孔、上揚或是下?lián)稀?/p>

隧道上部地表允許沉降量為30mm，報警值為70%。超前支護質(zhì)量對沉降量控制至關(guān)重要。

原設計中管棚工作室需等到各個導洞完成后開始施做混凝土導向墻，各導洞之間相距15m，全部施工到同一斷面最少需要等待15d。經(jīng)協(xié)商變更為各導洞單獨施工導向墻，斷面尺寸小，設備較大，開展施工較困難，施工用水較多，需妥善處理[1]。

3 總體施工方案

3.1 導向墻施工

原設計中導向墻為整體混凝土結(jié)構(gòu)，因工期要求及施工難易程度限制，變更為各導洞單獨施工導向墻。

導向墻內(nèi)工字鋼拱架以連接板形式與中隔壁連接，預埋導向管，導向管安全需全站儀放樣。并牢固焊接。

模板混凝土采用噴射混凝土，下部采用模板封閉，墻厚1m，采用分層噴射，保證混凝土密實性。

3.2 管棚施工

管棚直徑為159mm，環(huán)向間距0.4m，單根長度65m。150。范圍內(nèi)設置，共42根。

3.2.1 設備安裝

設備長約6m，加上鋼管后重約2.5t，左右洞室采用工字鋼與中隔墻、中隔板連接形成臺架，拱部初支預留吊鉤，采用手動葫蘆調(diào)整和安裝儀器。臺架的高度和位置應滿足所有管棚的施工空間。中間洞室空間較大，直接采用工字鋼焊接門型支架、拱部預留吊鉤即可。

3.2.2 管棚施工

管棚采用水平導向頂管法施工，采用鋼管代替鉆桿，頭部為楔形鉆頭（見圖2），鉆渣由水流帶出。管與管之間采用絲套管連接，外部焊接，加強鋼管連接段剛度。

圖2 楔形鉆頭

3.2.3 鉆桿方向及角度調(diào)整

在鉆孔過程中鋼管內(nèi)設置導航定向裝置（見圖3），通過外部顯示器顯示鉆桿方向及角度，例如當發(fā)現(xiàn)鋼管下行，將楔形頭調(diào)整指向上部，利用設備的推力將鉆頭相上推進，根據(jù)顯示器數(shù)據(jù)確定頂進距離，待調(diào)整至適當位置，繼續(xù)開鉆。反復調(diào)整，直到管棚完成。鉆孔時采用隔孔鉆孔，并及時注漿加固，防止?jié){液串孔孔。

圖3 導向裝置

3.2.4 施工用水處理

根據(jù)圖紙，該圍巖屬自重濕陷性黃土，黃土濕陷性等級為III級（嚴重），因此嚴格對水體的滲透控制至關(guān)重要，現(xiàn)場采取了以下措施：

①掌子面封閉，采用從C25早強混凝土將掌子面封閉，厚度≥10cm。

②施工用水采用塑料桶存放。

③在工作區(qū)域鋪設雙層防水塑料布，端頭并用沙袋堵塞，防止外流。水坑內(nèi)設置污水泵及時將渣水抽出洞外。

3.2.5 注漿

注漿漿液采用M20水泥砂漿，先將導向管與管棚的空隙用水泥漿封堵，后用球閥將管頭封堵，漿液拌制好后及時注漿，當壓力值為0.5MPa時停止注漿，持壓15min壓力未見明顯下降時停止注漿。注漿完成后及時關(guān)閉球閥[2]。

4 技術(shù)要點

①根據(jù)施工情況提出合理變更

原設計中管棚導向墻為全段面施工，澆筑混凝土施工，雙側(cè)壁導坑加臨時仰拱法上部各導洞安全距離分別為15m，若等待各導洞到達同一斷面最少需要15d時間，管棚施工完成后，各導洞需要拉開安全距離，其他導洞仍需要等待7.5～15d時間，極大浪費了工期。

經(jīng)過與設計院、業(yè)主、監(jiān)理單位協(xié)商變更為各導洞單獨施工導向墻，單獨施工導向墻導致施工場地狹小，無法滿足混凝土澆筑場地要求，變更為噴射混凝土分層噴射，內(nèi)部鋼拱架與臨時中隔壁采用鋼板+螺栓連接。

綜合考慮儀器搬運和安裝等時間，該變更節(jié)約施工工期 10～15d。

②頂管法作業(yè)

管棚施工常采用頂管法、拉管法、送管法等施工方法，頂管法作業(yè)較其他兩種方法性價比高，適用于軟弱地層。

③定向糾偏技術(shù)

為保證施工精度和質(zhì)量，管內(nèi)端頭安裝導向裝置，通過外接顯示儀及時了解管棚端頭位置和角度，發(fā)現(xiàn)偏差及時停止鉆進。調(diào)整楔形鉆頭角度，采用鉆機頂力實現(xiàn)糾偏。

④預留上抬量

長管棚施工鋼管會出現(xiàn)一定的下?lián)希聯(lián)狭考s為管棚長度的1/200～1/300，根據(jù)管棚長度，實際施工中將管棚設計位置上抬15～20cm。確保管棚不侵入初支內(nèi)部。

⑤鉆孔和注漿順序

鉆孔采用從下往上隔孔施工，成孔立即注漿，防止塌孔和串漿現(xiàn)象發(fā)生。

5 結(jié)語

綜上所述，通過站后配線淺埋暗挖隧道穿機場行包通道長度為65m的φ159管棚施工總結(jié)了以下經(jīng)驗：

①應根據(jù)現(xiàn)場實際情況，確定切實可行、安全有效的施工方案；

②頂管法作業(yè)能夠較好的完成長管棚、軟弱圍巖的施工要求；

③導向糾偏技術(shù)效果良好，開挖過程中未發(fā)現(xiàn)管棚侵限現(xiàn)象；

④預留上抬量15～20cm后可保證鉆機水平推進；

⑤管棚超前支護作用明顯，可有效避免掌子面坍塌、減少地面沉降，對前方地質(zhì)起到探明作用，其地質(zhì)資料可作為指導后期施工措施的依據(jù)。

總之，通過下穿行包通道隧道開挖后的洞內(nèi)外沉降數(shù)據(jù)和管棚施工效果驗證，管棚施工控制情況良好，由于預先設置的外插角和上抬量，管棚未出現(xiàn)侵限現(xiàn)象，確保了機場運營安全和隧道施工正常進行，具有明顯的社會效益，施工中總結(jié)的經(jīng)驗對同類工程具有較強的借鑒和參考價值。