刘俊
中铁五局电务城通公司
摘要：本文以成都地铁7号线工程神～红右线矿山法隧道段为例，介绍了区间隧道端头采用大管棚施工技术应用及效果，地表下沉监测结果表明，最大沉降值在允许范围内，大管棚施工技术能有效的控制地表沉降，起到端头加固的作用。
关键词：大管棚施工技术；地铁隧道；技术应用
1工程概况
高朋大道站~太平园站右线矿山法隧道位于高朋大道站南端右线端头，7、10号线联络线与右线正线相交位置，位于2.5环武阳大道下方；矿山法隧道段上方东侧有现状两孔规模2.2mx2m砼结构的220KV电力箱涵（埋深约5.9m），与隧道竖向净距约11.1m；有一根直径800mm的污水管（埋深约5.4m），与隧道水平最小净距约7.99m，竖向净距约11.4m；隧道段东侧为下一站都市商住楼（18层），与隧道最小水平净距约为33.27m。隧道埋深约18.3米，地下水位约6.8米，拱顶依次为人工填土、粉土、密实卵石土、中密砂、密实卵石土。由于隧道地质情况较差，为保证隧道进洞安全及上方管线安全，在端头打设大管棚超前支护。
2施工工艺
1.1大型管棚加固的施工过程
(1)管棚施工前,对端头处地下水位的控制非常重要,要求水位降至端头断面底部以下0.5m,降水具体情况已在暗挖隧道施工专项方案详细列出。
(2)管棚布置如图1所示范围，管棚的孔口应在通道拱处开挖时轮廓线外300mm的位置进行布局,钢管环朝中心线间距300mm,外插角约1-3°。结合钻机平台孔位的布置情况分析可知,理论上计算得到的管棚数量大约为43个,钻机平台的位置也可以由各种机具和工艺条件来确定。
(3)钢管选择108mm,壁厚8mm的无缝钢管,并进行分节式安装。单个管棚的总长度应该是5m,管棚的各个分节长度应该是3m和4m。两节之间以丝扣形式连接,丝扣螺纹段的长度应大于150mm,相邻两根钢化管的连接端要保证不允许超过小于1.0m的距离。
(4)排水管棚的基层注浆施工材料均尽量采用优质改性水泥砂浆,注浆的量与压力高度比例为0.6-1.,施工中一定要根据现场实际的土壤地质情况状态,并应先通过高度试验再对其作高度调整。
(5)直线钻孔的横向水平高度偏差等距应在线沿两端相邻的钻孔钢管内侧方向上升高不小于100mm,竖向水平偏差等距应在线两端沿钻孔隧道内侧方向上升不应小于100mm。
1.2大管棚工程施工的设计方法
主要是根据整体工程设计,结合工程施工基地的内部地面整体地理条件、工程棚内土壤的水文地质与其他工程水文地质条件情况。首先通过有线成型打孔和定向埋设的管道棚内一次性将施工全部完成,在基本上已经完成了外部跟管推进钻孔的一定深度后,撤出内部的有线导向打孔钻具,然后通过外部封闭的排水管口向内部管外泵入多余的外部水泥砂浆,直到从内部管外泵出回收多余的外部水泥砂浆。
如图 大管棚设计装置
1.3施工工艺应用
(1)在两个拱顶上同时搭设一台可以自行手动调节拱顶高度的钻机。考虑到大管棚施工过程的动态性,对钢架顶部平台以上荷载乘以一个动载系数进行适当放大,以考虑最不利荷载情况进行结构荷载验算,同时确保整个结构有一定的安全储备。
(2)当进行钻机吊车安装设备就位及对中间设有洞口的各种管棚设备进行吊装施工操作时，可利用钻机吊车将各种机械设备进行竖向吊装挂起并将其安放到管棚施工操作平台。
(3)运用锚固式成孔钻的机械设备，该成孔钻机具有钻机结构小且重量轻、钻入钻孔效率高、成型钻孔作业质量好等几大优势。选择11mm,长度150mm的不锈钢管用来制作圆形钻头。全程为自动测量,并确定钻杆的转动方向及旋转角度，准确满足专业工程设计师的需要后，方可才能进行开钻。
(4)采用无缝连接钢管的设计制作及加工安装设备，在插入孔内管的顶棚内均采用外壁直径108×8 mm的无缝钢管，将不锈钢管的管道前导端进行切削并形成圆尖,以利于钢管插入孔道。
(5)具体安装方式注浆排水管及清孔式安装注浆排水管安装采用4 mm镀锌管,采用焊接螺栓与钢丝扣进行连接,由不锈钢管内部直接吊装安放到底座顶端。在注浆前先向孔内注入一定量的清水再进行冲洗孔内,置换好的浓度泥浆。
(6)管棚充填灌注浆管棚的施工顺序为先下后上,全孔采用一次性注浆。注浆材料浇筑工程施工操作步骤流程如下:小型浆液注入搅拌→储浆池→小型注浆泵→小型注浆材料管→小型注入灌浆材料接头注水→小型大棚注浆管→小型注入灌浆材料接头→小型专用灌浆材料接头→大型专用灌浆材料接头注水→利用挖掘机驱动钻头进入出水口→钻头回水驱动阀门内继续进行压力输浆→同时关闭钻头回水驱动阀门→继续提高压力增压→保压→直到注浆工程结束。在注浆过程中,严格控制注浆压力在0.6-1.0Mpa范围内。为了有效防止隧道混凝土灌浆中的喷射注浆混凝浆液不断地从施工隧道内向外扩散,可以根据现场需要施工的隧道实际使用条件,设置有注浆石或砌片石、混凝土以及喷射注浆混凝土等具有多种形式的隧道阻挡性凝土止浆保护墙。
3大管棚施工质量保证措施
（1）必须测量准确,保证钻杆的方向、角度符合设计要求。因为一个钻杆本身就是具有一定引导力的作用,所以根据一个钻杆的移动位置方向来进行确定,对于一个成孔的钻杆质量也就会对其产生直接性的影响。
(2)可预防定位偏以便形成孔。钻机的具体安装位置应尽量做到牢固、平稳，精确地进行测量,准确地对中,瞄准钻进方向。电机测量钻进方向后看清视点,在电机钻进的运行过程中多次重新测量复核相同的钻进方向和相同倾斜的夹角。钻机采用小精度压力缓慢高转速的电动钻进尺来控制参数,控制钻进尺的运行速度;
(3)控制模板的一体成型钻孔率和深度。钻孔的最大深度宜比根据管长或管径设计的孔深大小多0.5-1.0m。
(4)负责排水沟和管棚的施工安装。将不锈钢管按照规格编号后的顺序依次拧紧放入一个丝扣自动联系孔内,丝扣的自动联系阀在孔末端应及时拧松。
(5)负责建筑材料的计量质检。本项目工程中所使用的主要建筑原材料产品例如建筑水泥、钢筋、砂石等均须经严格抽样检验送检,审查检验合格后方可正式投入使用。
(6)受力钢管与每个部位管箍的连接螺丝关节纽扣必须全部上满,
(7)支撑管道注棚周边钢管注浆安装工作完毕后钢管即可继续进行本次注浆,并将其稳定15min,若由于本次注棚灌浆时的容量仍然过高,未完全达到工程规定的注浆压力,仍然可能需要停止继续注浆进行本次注浆,并适当地适时调整本次注棚灌浆的容量,直至注浆符合本次注浆的整体质量标准,方可暂时停止进行注浆,确保支撑管棚与管道周边钢管围岩之间接缝固结紧密,增强其间与注浆的整体性。
4监测方案及监测结果
监控量测项目内容包括地表沉降、管线沉降、地下水位、隧道净空收敛、拱顶下沉。测点布置图如下，监测结果见下表,从表中可以看出地表下沉量控制在20mm之内。
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3结束语：
在隧道工程大量建设的今天，大管棚施工技术端头加固工作也具有着更为重要的意义。在上文中，我们对地铁大管棚施工技术在隧道端头加固设计与施工技术应用进行了一定的研究，需要在实际工作开展中能够联系实际、把握重点，通过科学设计以及施工技术的应用保障工程加固质量，给施工带来方便。
参考文献：
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[2]王松. 软弱地层盾构隧道端头井土体加固与施工技术研究[D]. 西南交通大学, 2014.
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