超前大管棚施工工藝控制

郭 峰

（中咨工程建設監理有限公司， 北京 100048）

超前大管棚施工是隧道施工中對隧道前方圍巖進行超前預支護的主要措施之一，在軟弱、破碎、溶洞等不良地質條件下的隧道施工中應用較多。北京地鐵3 號線一期1 標工程因工期緊、進口段圍巖地質條件差，在隧道進口淺埋段施工中，采用了40m 大管棚作為超前預支護體系，確保了北京地鐵3 號線一期1 標工程順利進洞施工。

1 導向跟管鉆進打設管棚的方法原理

1） 一般短管棚施工，用棚管代替鉆桿，其最前端加裝楔型導向鉆頭，后續棚管之間采用絲扣或焊接進行連接，利用管棚鉆機，依據預設角度，將鋼管依次打入土體中，其后再注漿；2） 長管棚施工借鑒水平定向鉆進技術發展而來。水平定向鉆進是非開挖施工的一種方法，要旨在：鉆進過程中能準確測定鉆頭在地下的位置和方向，利用能進行方向調節的導向鉆頭改變鉆進方位，其后再進行擴孔、拉管等工序，完成地下管線的鋪設。

2 超前大管棚施工

2.1 管棚加工

1） 超前大管棚選用外徑Φ108 壁厚6mm 的熱軋無縫鋼管，分別加工成3m 和6m 兩種長度；2） 鋼筋籠主要是由四根主筋和固定環組成。主筋為HPB400 直徑18mm 的鋼筋，短環接頭采用固定環，它與主筋焊接，在焊接過程中，要確保焊縫的寬度和長度。按1m 間距相隔布置。3） 在導管上鉆注漿孔，鉆孔直徑為10mm，呈梅花形交錯布置，尾部留120cm 的不鉆孔的止漿段。4） 為了防止漿料從管道中回流，每個管棚的尾端用止漿閥和排氣閥焊接。5） 將管頭加工成錐形，為保證接頭質量，選用一根長40cm 的外徑Φ121 壁厚6mm 的帶絲扣壁厚無縫鋼管連接。

2.2 施作導向墻

1） 砼套拱作為管棚的導向墻，在明洞外輪廓線以外施作，導向墻縱向長1m，導向墻內埋設2 榀I18 工字型鋼支撐，鋼支撐與管棚孔口管焊成整體；2） 孔口管作為管棚的導向管，它安設的平面位置、傾角、外插角的準確度直接影響管棚的質量。鋼拱架支立完畢，用全站儀以坐標法在鋼拱架上定出其平面位置；用水準尺配合坡度板設定孔口管的傾角；用前后差距法設定孔口管的外插角。孔口管在鋼拱架上焊接牢固，防止澆筑砼時產生偏移；3） 導向墻砼澆筑。

2.3 鉆孔

配備風動潛孔鉆機，鉆孔順序先起拱線以上，后拱部，在鉆孔過程中必須經常采用儀器測量其孔口的孔向是否正確，防止鉆桿發生偏斜。鉆孔開始時先低壓低速鉆進，鉆進4m 后提高壓力和速度，當遇到圍巖軟硬變化段、夾層或孤石時，鉆頭易跑位，必須減小鉆速和頂進壓力。在具體施工中由于地質、操作等各種原因，經常出現卡鉆、掉鉆等情況。當出現卡鉆后，若卡鉆較淺(小于20m），可試著用拔管機硬性將管拔出，操作時，注意對拉力的控制，防止出現安全事故。

2.4 安裝管棚鋼管

1） 鋼管安裝前先將鋼管管壁四周鉆φ8mm 出漿孔，間距15cm×15cm，梅花形布置；管頭焊成尖錐形，便于入孔。靠近孔口留不打孔的1.1m 止漿段；2） 棚管頂進采用大孔引導和挖掘機頂進相結合的工藝，即先鉆大于棚管直徑的引導孔（φ135mm），然后用挖掘機推力低速頂進鋼管；3） 相鄰鋼管的接頭應前后錯開，鋼管接頭采用厚壁管箍，上滿絲扣，絲扣長度不小于30cm。同一橫斷面的接頭數不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯開1m。

2.5 管棚注漿

為確保注漿效果，防止串漿，施工時每打一個注漿管，就應該及時注漿。設計的管棚環向間距為40cm，隨著漿液的擴散，必須保證其擴散半徑不小于0．4m。管道注漿結束標準:當注漿壓力逐步升高并達到設計終壓值過后，壓力穩定10min;注漿量應不小于設計注漿量的80%;注漿速度為開始注漿速度的1/4。注漿機械選用擠壓式單液注漿泵，注漿時一般總是先注無水孔，后注有水孔。無水地段從拱腳起開始注漿。

2.6 注意事項

1） 先將孔位編號，編號為奇數的孔先進行下鉆，注漿后再鉆編號為偶數的孔；2） 在施工過程中，鉆機在鉆進方向上必須準確，以確保孔向不會出現偏差，每鉆完一孔過后，將鋼管頂推到設計部位。由全站儀測量鋼管的偏斜度，發現偏斜超過設計要求時，應及時糾正偏差；3） 鋼管連接處不能在同一截面上，以免產生受力薄弱面。

3 施工質量與效果評定

1） 導向管外插角1°～3°，中至中間距40cm，滿足設計與規范要求，為保證管棚的制作、安裝精度創造了條件；2）管棚鉆孔過程中無偏孔。根據下管記錄，因卡鉆等原因僅有4 根共計7.8m 未頂進。根據開挖所揭示的情況，管棚制作、安裝達到了預計效果，在開挖線外面起了穩固的護拱棚架作用；3） 管棚注漿過程中有漿液從掌子面的裂隙中滲出，說明洞口段的圍巖裂隙發育，同時也表明水泥漿液已經擴散到圍巖的裂隙中起到固結周邊圍巖的作用。

4 結語

在工程項目施工中，如何控制淺埋段超前大管棚鉆孔的施工精度是決定工程施工質量的一項關鍵因素。基于對作業現場的實際條件，應當采取科學適當的施工作業方法，嚴格按照施工工藝和規范要求進行施工，避免出現掉鉆、卵石層滲漏漿等問題，保證施工的順利進行。