不良地質(zhì)隧道大管棚施工技術(shù)

　　關(guān)鍵詞：地鐵,隧道,大管棚,施工,工藝

　　前言

　　西安市城市快速軌道交通二號(hào)線一期工程，是西安市重點(diǎn)工程，是西安市廣大市民矚目的項(xiàng)目，建設(shè)意義重大，施工需充分體現(xiàn)“節(jié)約地鐵、精準(zhǔn)地鐵、藝術(shù)地鐵、和諧地鐵、安全地鐵、人文地鐵、科技地鐵、綠色地鐵”的理念。

　　西安地鐵韋曲南站站后配線工程，項(xiàng)目繁多，內(nèi)容龐雜，施工專業(yè)多，工序銜接緊，互相干擾大是其重要特點(diǎn)。涉及土建、給排水與消防、通風(fēng)空調(diào)與采暖、場內(nèi)綜合管線、低壓配電與照明、工藝設(shè)備、氣體滅火系統(tǒng)、路基、隧道、土方等專業(yè)，故而要求施工單位具有較高的綜合施工資質(zhì)和豐富的施工組織經(jīng)驗(yàn)、強(qiáng)大的專業(yè)施工實(shí)力和高度的協(xié)調(diào)指揮能力。

　　1、工藝原理

　　在隧道開挖前沿開挖輪廓線鉆設(shè)與隧道軸線平行的鉆孔，然后插入不同直徑的鋼管，并向管內(nèi)注漿，固結(jié)管周圍的圍巖形成棚架支護(hù)體系。主要作用是提高管周圍巖體的抗剪強(qiáng)度，達(dá)到加固圍巖壓力的作用；大管棚結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪功能可有效承載局部松弛的地層荷重，適時(shí)提供隧道開挖后而支護(hù)施作或發(fā)揮作用前所需的支撐力，使隧道開挖面得以安全穩(wěn)定并同支護(hù)和結(jié)構(gòu)形成空間支撐系統(tǒng)。

　　2、工藝特點(diǎn)

　　施工機(jī)具設(shè)備簡單，施工簡便。可用于特殊不良地質(zhì)隧道的開挖。

　　3、定義及適用范圍

　�。�1）定義

　　大管棚超前支護(hù)就是為了保證隧道開挖的安全，利用隧道管棚機(jī)在隧道開挖工作面的拱部外周鉆設(shè)水平孔，插入直徑為φ70～180mm的鋼管，并注漿固結(jié)地層使隧道拱頂形成一傘狀保護(hù)環(huán)。

　　（2）適用范圍

　�、偎淼蓝纯跍\埋地段或軟弱破碎圍巖段進(jìn)洞施工。

　　②富水軟弱破碎地質(zhì)、砂礫地層、巖溶地質(zhì)不良等不良地質(zhì)地段的隧道開挖輔助措施

　�、圩鳛榈罔F、鐵路、公路或地下結(jié)構(gòu)物下方修建隧道的輔助工法。

　�、芩淼捞�方的處理。

　　4、施工工藝流程

　　施工工藝流程見大管棚施工工藝流程圖1。

　　5、施工操作要點(diǎn)

　　大管棚必須在洞身開挖前完成。洞口開挖時(shí)應(yīng)預(yù)留管棚施工臺(tái)階，搭設(shè)管棚施工工作室，鉆機(jī)腳手架平臺(tái)應(yīng)支撐在穩(wěn)固的地基上。在軟弱圍巖地段，立柱底應(yīng)加設(shè)墊板或墊梁。

　　在施作大管棚預(yù)支護(hù)的過程中應(yīng)設(shè)置必要的監(jiān)測項(xiàng)目，根據(jù)監(jiān)測反饋信息及時(shí)采取相應(yīng)的措施以保證施工安全和施工質(zhì)量。

　�。�1）施工準(zhǔn)備（套拱施工）

　�、倩炷�土護(hù)拱作為長管棚的導(dǎo)向墻，在開挖廓線以外拱部144o范圍內(nèi)施作，斷面尺寸為2.0×0.5～1.0m，護(hù)拱內(nèi)埋設(shè)型鋼拱架，拱架與管棚孔口管連接成整體。導(dǎo)向墻環(huán)向長度可根據(jù)具體工點(diǎn)實(shí)際情況確定，要保證其基礎(chǔ)穩(wěn)定性。

　�、诳卓诠茏鳛楣芘锏膶�(dǎo)向管，它安設(shè)的平面位置、傾角、外插角的準(zhǔn)確度直接影響管棚的質(zhì)量。用全站儀以坐標(biāo)法在工字鋼架上定出其平面位置；用水準(zhǔn)尺配合坡度板設(shè)定孔口管的傾角；用前后差距法設(shè)定孔口管的外插角�？卓诠軕�(yīng)牢固焊接在工字鋼上，防止?jié)仓�混凝土�(xí)r產(chǎn)生位移。

　�。�2）搭鉆孔平臺(tái)安裝鉆機(jī)

　　①鉆機(jī)平臺(tái)用鋼管腳手架搭設(shè)，搭設(shè)平臺(tái)應(yīng)一次性搭好，鉆孔由1～2臺(tái)鉆機(jī)由高孔位向低孔位進(jìn)行。

　�、谄脚_(tái)要支撐于穩(wěn)固的地基上，腳手架連接要牢固、穩(wěn)定，防止在施鉆時(shí)鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻下沉、擺動(dòng)、位移而影響鉆孔質(zhì)量。

　　③鉆機(jī)定位：鉆機(jī)要求與已設(shè)定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機(jī)位置。用經(jīng)緯儀、掛線、鉆桿導(dǎo)向相結(jié)合的方法，反復(fù)調(diào)整，確保鉆機(jī)鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

　�。�3）鉆孔

　　①為了便于安裝鋼管，鉆頭直徑采用Φ127mm。

　�、趲r質(zhì)較好的可以一次成孔。鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生坍孔、卡鉆時(shí)，需補(bǔ)注漿后再鉆進(jìn)。

　�、坫@機(jī)開鉆時(shí)，應(yīng)低速低壓，待成孔10m后可根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速及風(fēng)壓。

　　④鉆進(jìn)過程中經(jīng)常用測斜儀測定其位置，并根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)的狀態(tài)判斷成孔質(zhì)量，及時(shí)處理鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的事故。

　�、葶@進(jìn)過程中確保動(dòng)力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進(jìn)。

　�、拚J(rèn)真作好鉆進(jìn)過程的原始記錄，及時(shí)對(duì)孔口巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷、描述，作為洞身開挖時(shí)的地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)參考資料，從而指導(dǎo)洞身開挖。

　�。�4）清孔驗(yàn)孔

　�、儆玫刭|(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭進(jìn)行反復(fù)掃孔，清除浮渣，確�？讖健⒖咨罘�合要求，防止堵孔。

　�、谟酶邏猴L(fēng)從孔底向孔口清理鉆渣。

　�、塾媒�(jīng)緯儀、測斜儀等檢測孔深、傾角、外插角。

　�。�5）安裝管棚鋼管

　�、黉摴茉趯Ｓ玫墓艽采霞庸ず媒z扣，導(dǎo)管四周鉆設(shè)孔徑10～16mm注漿孔(靠孔口2.5m處的棚管不鉆孔)，孔間距15～20cm，呈梅花型布置。管頭焊成圓錐形，便于入孔。

　�、谂锕茼斶M(jìn)采用裝載機(jī)和管棚機(jī)鉆進(jìn)相結(jié)合的工藝，即先鉆大于棚管直徑的引導(dǎo)孔(Φ127mm)，然后用裝載機(jī)在人工配合下頂進(jìn)鋼管。

　�、劢娱L鋼管應(yīng)滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應(yīng)前后錯(cuò)開。同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯(cuò)開1m。

　�。�6）注漿

　�、俟芘锸┕ね瓿珊箝_始注漿，注漿前對(duì)所有孔眼安裝止?jié){塞，同時(shí)對(duì)管口與孔口外側(cè)進(jìn)行密封處理。

　　②注漿材料：注漿材料為M20水泥漿或水泥砂漿。

　�、鄄捎米�漿機(jī)將砂漿注入管棚鋼管內(nèi)，初壓0.5～1.0MPa，終壓2MPa，持壓15min后停止注漿。

　　注漿量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限，未達(dá)到壓力要求，應(yīng)調(diào)整漿液濃度繼續(xù)注漿，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。

　　注漿時(shí)先灌注“單”號(hào)孔，再灌注“雙”號(hào)孔。

　　6、設(shè)備機(jī)具配置

　　結(jié)合正常施工需要，管棚施工機(jī)械設(shè)備配置如下：

　　管棚鉆機(jī)1～2臺(tái)、電動(dòng)空壓機(jī)1臺(tái)、注漿機(jī)1臺(tái)、ZJ-400高速制漿機(jī)1臺(tái)、混凝土拌合站一座、混凝土振動(dòng)棒2個(gè)、鋼模板、木模板、J3G-400A型型材切割機(jī)1臺(tái)、型鋼彎制機(jī)1臺(tái)、BX1－400型交流弧焊機(jī)2臺(tái)、砼攪拌運(yùn)輸車（3.5m3）1輛、ZLC50C裝載機(jī)1輛。

　　7、質(zhì)量控制及檢驗(yàn)

　　（1）質(zhì)量控制

　�、巽@孔前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角，并對(duì)每個(gè)孔進(jìn)行編號(hào)。

　�、阢@孔外插角1°～3°以為宜，工點(diǎn)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作調(diào)整。鉆孔仰角的確定應(yīng)視鉆孔深度及鉆桿強(qiáng)度而定，一般控制在1°～1.5°。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆機(jī)下沉量及左右偏移量。

　　③嚴(yán)格控制鉆孔平面位置，管棚不得侵入隧道開挖線內(nèi)，相鄰的鋼管不得相撞和立交。

　�、芙�(jīng)常量測孔的斜度，發(fā)現(xiàn)誤差超限及時(shí)糾正，至終孔仍超限者應(yīng)封孔，原位重鉆。

　　⑤掌握好開鉆與正常鉆進(jìn)的壓力和速度，防止斷桿。

　�。�2）質(zhì)量檢驗(yàn)

　　管棚所用鋼管進(jìn)場必須按批抽取試件作力學(xué)性能（屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率）和工藝性能（冷彎）試驗(yàn)，其質(zhì)量必須符合國家有關(guān)規(guī)定及設(shè)計(jì)要求。

　�、贆z驗(yàn)數(shù)量：以同牌號(hào)、同爐罐號(hào)、同規(guī)格、同交貨狀態(tài)的鋼管，每60t為一批，不足60t按一批計(jì)。施工單位每批抽檢一次；監(jiān)理單位按施工單位抽檢次數(shù)的20%進(jìn)行見證取樣檢測或按施工單位抽檢次數(shù)的10%進(jìn)行平行檢驗(yàn)，至少一次。

　�、跈z驗(yàn)方法：施工單位檢查每批質(zhì)量證明文件并進(jìn)行相關(guān)性能試驗(yàn)；監(jiān)理單位檢查全部質(zhì)量證明文件和試驗(yàn)報(bào)告，并進(jìn)行見證取樣檢測或平行試驗(yàn)。

　�。�3）管棚所用鋼管的品種和規(guī)格必須符合設(shè)計(jì)要求。

　�、贆z驗(yàn)數(shù)量：施工單位、監(jiān)理單位全部檢查。

　�、跈z驗(yàn)方法：觀察，鋼尺檢查。

　�。�4）管棚搭接長度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

　�、贆z查數(shù)量：施工單位、監(jiān)理單位全部檢查。

　�、跈z驗(yàn)方法：尺量。

　�。�5）注漿漿液的配合比應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

　�、贆z驗(yàn)數(shù)量：施工單位、監(jiān)理單位全部檢查。

　�、跈z驗(yàn)方法：施工單位進(jìn)行配合比選定試驗(yàn)；監(jiān)理單位檢查配合比選定單，并進(jìn)行見證試驗(yàn)。

　　（6）注漿壓力應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，注漿漿液應(yīng)充滿鋼管及其周圍的空隙。

　　①檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位全部檢查；監(jiān)理單位按施工單位檢查數(shù)量的20%見證檢查。

　�、跈z驗(yàn)方法：施工單位查施工記錄的注漿量和注漿壓力，觀察；監(jiān)理單位見證檢查。

　�。�7）一般項(xiàng)目

　　管棚鉆孔的允許偏差應(yīng)符合下表的規(guī)定：

　　管棚鉆孔允許偏差表

　　序號(hào)項(xiàng)目允許偏差

　　1方向角1o

　　2孔口距±50mm

　　3孔深±50mm

　　①檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位全部檢查。

　　②檢驗(yàn)方法：儀器測量、尺量。

　　8、安全及環(huán)保要求

　　（1）安全要求

　�、偈┕て陂g，應(yīng)對(duì)支護(hù)的工作狀態(tài)進(jìn)行定期和不定期檢查。在不良地質(zhì)地段，應(yīng)由專人每班檢查。

　　②桿簡易臺(tái)架應(yīng)安置應(yīng)穩(wěn)妥。

　　③在注漿過程中如發(fā)生風(fēng)、水、輸料管路堵塞或爆裂時(shí)，必須依次停止風(fēng)、水、料的輸送。

　�、茉诠芘镒�漿過程中，操作人員要避開管棚的軸線延長線方向，在管棚的側(cè)向并遠(yuǎn)離錨桿尾部的位置上操作注漿機(jī)，防止注漿管爆裂傷人。

　�。�2）環(huán)保要求

　�、偕�產(chǎn)中的廢棄物及時(shí)處理，運(yùn)到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門指定的地點(diǎn)棄置。

　　②按環(huán)保部門要求集中處理試驗(yàn)及生活中產(chǎn)生的污水及廢水。

　　9、結(jié)束語

　　中鐵九局在施工過程中，在招標(biāo)文件規(guī)定的工期范圍內(nèi)科學(xué)合理的策劃各專業(yè)工程的施工工序、施工工期及其施工工期內(nèi)須配合的工作項(xiàng)目、要求和標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)在施工程序設(shè)計(jì)上本著先難后易，先下后上，先主后次，先大后小的原則進(jìn)行。

　　本合同段工程于2010年1月1日開工，竣工于2012年8月20日�？偣て谌諝v天數(shù)為963天，實(shí)際完成時(shí)間比業(yè)主要求工期提前11天。