城市地鐵隧道管棚支護施工要點探討

周堯

深圳市市政工程質量安全監督總站 廣東 深圳 518000

1 地鐵隧道管棚支護施工技術要點

1.1 護拱施工

為有效確保管棚施工的精度，確保鉆進時保持一定的角度與方向鉆進。須在鉆進作業前，按要求在作業平臺澆筑管棚導向護拱，護拱內安設導向管，導向管按要求與護拱內鋼筋骨架進行焊接固定。而為確保導向管的焊接精度，須在焊接前細致測量每根導向管的位置坐標，護拱內鋼筋骨架采取三排鋼拱架進行連接，以有效保證其穩定性，防止因鋼筋骨架失穩而導致管棚下垂侵入隧道限界。

1.2 管棚加工

在進行管棚的設計時，要在斷面的拱門部位120°范圍內進行注漿工作，并采用動態管理理念，根據施工現場即時鉆孔探測工作對注漿區域進行調整。其中，單號管可以選用無縫鋼管，需要在管口位置預留有2m左右作為止漿段，另沿環形方向安排四排注漿孔洞，縱向孔洞按梅花形布置；雙號孔采用熱軋無縫鋼管。管架采用6m、3m、6m三種規格，通過套管直接予以連接，在一端的連接處通過銅管插入鋼管交接處進行固定，并采用電焊焊接牢固[1]。若出現不同規格管架，可以采用變徑器進行連接，將管架接頭和合金鉆頭之間進行安裝連接。

1.3 鉆孔施工

（1）鉆機定位。在進行管棚支護施工時，根據前期設計的相關參數和設計方案，結合跟管鉆進的施工方法，并依照由高孔位向低孔位的順序實施鉆進。鉆孔時，結合地鐵隧道施工實際選用型號規格相匹配的電動鉆機，開鉆時須嚴格控制上挑角度為3°～5°。

（2）鉆進成孔。①整個鉆孔過程中，須確保鉆孔平臺底座穩固，控制好鉆機與掌子面間的距離應＜2m，并按照先單號孔后雙號孔的順序進行鉆進。②鉆孔時須保持勻速鉆進，及時進行鉆孔檢測，一旦發現鉆至夾砂土層或者硬石位置時，必須要嚴格控制鉆進速度，避免鉆偏或出現夾鉆破壞鉆頭而影響后續施工。③開孔鉆進時應保持低速低壓，當成孔深度達到1m時方可提升壓力至1.0Mpa左右，若正常鉆進過程中發現軟質圍巖或穩定性不高的流塑狀黏土，則須及時降低壓力選擇低壓鉆進。

1.4 管棚施工

（1）管棚頂進。待鉆孔完成后及時進行管棚的安設，以免出現坍孔；管棚安設時通過鉆機推進器將鋼管棚架頂進，鋼管節段之間通過絲扣進行連接，頂進時選擇6m、3m長度的管節交替使用；完成管棚的頂進后及時將管棚架與孔壁間的空隙填實，鋼管外露端焊接法蘭盤與止漿閥，并對焊接強度及填充密實度進行檢查。

（2）漿液配制。注漿漿液主要采用水灰比為1∶1的水泥-水玻璃混合液，質量比應在1∶0.32～0.36之間為宜，其中，水玻璃濃度與模數應進行精準控制，濃度為35，模數為2.4，注漿時的壓力控制在0.5～2.0MPa之間，同時，要注意對注漿過程予以嚴密觀測，并控制初始壓力為0.5～1.0Mpa，終止壓力為2.0Mpa[2]。

（3）管棚注漿。①在進行管棚注漿作業前，應首先對注漿管路與注漿設備進行檢查，確認無誤后按要求進行壓漿試驗，明確注漿的各項參數，并以此為依據進行注漿作業；②按照間隔的形式進行注漿，邊注漿邊觀察孔口、鄰近孔及斜面層的較薄位置處是否存在串漿現象，一旦檢查發現存在串聯現象，應立即停止注漿工作，并采用凝固錨劑、水泥砂漿等材料對串漿部位進行封堵，直至無串漿時方可繼續進行注漿作業。③注漿量應根據鉆孔大小，通常為鉆孔圓柱體積的1.5～2倍。若注漿量已經滿足漿液的注入要求，但管內壓力仍然達不到標準壓力值時，則應調整漿液濃度、提升注漿壓力繼續進行注漿，確保鉆孔與鋼管四周的空隙填充密實。在注漿壓力達到2.5MPa，持壓5min后停止注漿，并封堵注漿口。

2 地鐵隧道管棚支護施工質量控制

為確保地鐵隧道管棚支護的作業成效，務須嚴抓緊控，抓好細節，對管棚支護作業全程給予著重管控。

（1）若在管棚施工中遇到松散軟弱地層，應將鋼管布置的間距減小，可將鋼管間距控制在0.1～0.2m之間，或按照鋼管直徑的2～2.5倍尺寸來進行估算。

（2）在進行作業面的掘進時須保持合理的掘進步距，避免因步距過小、工序轉換復雜而降低掘進施工的作業效率，同時，還要避免因掘進步距過大而造成的安全事故。通常，掘進步距須控制在1～2m之間，并根據地質勘察結果及相應計算予以合理調整。

（3）確定好適宜的隧道管棚支護長度。根據以往隧道管棚支護施工經驗與規律，管棚支護長度越長，所需的輔助時間越少，則施工效率越高。但是需要注意的是，在施工現場往往會受到鉆孔機具、鉆孔作業方案、鋼管材質等多方面因素的制約，如若管棚支護長度過長還會影響現場管棚布置的角度與排列，因此，通常需要根據施工現場地質條件及現場施工機具將管棚支護長度控制在10～20米之間為宜。

（4）確定好適宜的鋼拱架間距。若隧道洞口段的地質條件為淺埋段，則在洞口段采用工字鋼架更為適宜；如若隧道洞口段地質情況為碎裂帶或軟弱地質情況時，則宜采用格柵鋼架或工字鋼架與格柵鋼架聯合間隔使用。注意做好間距控制，一般I類圍巖地段鋼架間距在0.6～0.75米之間為宜，遇到特殊情況或地質條件較差時須采取相應的加密處理措施。

（5）確保搭接長度符合相應要求。管棚之間的搭接長度通常需要根據隧道開挖高度以及開挖地段的圍巖情況予以綜合確定，對于縱向方向的管棚搭接，長度必須大于1.5米，根據以往經驗可確定在2～4米之間[3]。

3 結束語

作為時下地鐵隧道或公路、鐵路隧道開挖施工中極為常見的支護結構，管棚支護的施作成效事關后續工序的安全順利進行，因此，相應施工、監管人員務須對管棚支護的施作全程給予著重關注，多措共舉，齊抓共管，竭力促使其施作質量優質達標。