礦山法施工在頂管工程中的應(yīng)用

摘要：通過礦山法在頂管施工的應(yīng)用，大大降低了頂管施工過程中的難度，投資小、工期快、對地面影響小，使工程取得了順利進(jìn)展。文章對礦山法在頂管施工中的應(yīng)用做了探討。

關(guān)鍵詞：礦山法；頂管施工；施工工藝；工程流程

中圖分類號：U459文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1009-2374（2009）02-0173-02

一、工程概況

廣州市××工程為城市污水管頂管工程，頂管直徑約為2.0m，污水管采用鋼筋混凝土管。在前期頂管工程施

工過程中，頂進(jìn)時(shí)遇到了漂石，致使無法頂進(jìn)。根據(jù)目前施工情況，為保證工程順利進(jìn)行，能夠繼續(xù)頂進(jìn)，經(jīng)過仔細(xì)研究，擬采用礦山法施工配合頂管。礦山法隧道施工時(shí)的開挖、超前支護(hù)技術(shù)，隧道開挖一個(gè)循環(huán)即進(jìn)行頂管頂推，利用管道作為隧道的初襯。此種方案投資小、工期快、對地面影響小。

二、礦山法工藝流程與施工方法

（一）工藝流程

圖1

（二）施工方法

1．隧道開挖

隧道掘進(jìn)時(shí)，頂部和掌子面按主隧道的斷面形狀開挖，但其尺寸比主隧道斷面大350mm，完成初襯后，便與主隧道開挖尺寸一致。

開挖分上下臺(tái)階共四個(gè)斷面進(jìn)行開挖，拱部開挖前，拱部1500范圍內(nèi)采用φ42小導(dǎo)管超前預(yù)注漿，固化周邊土體。

四個(gè)斷面開挖的進(jìn)程安排為：斷面1掘進(jìn)12m，即完成該斷面掘進(jìn)和初襯后再開始斷面2的開挖，斷面2掘進(jìn)12m并完成初襯后，開挖斷面3，斷面3完成掘進(jìn)和初襯后，開始開挖斷面4。

根據(jù)本工程的情況和土體注漿加固的情況，采用風(fēng)槍和風(fēng)鎬作為掘進(jìn)機(jī)具，用人工進(jìn)行開挖，減少掘進(jìn)對注漿加固土體的擾動(dòng)影響。

隧道臺(tái)階法施工，應(yīng)在拱部初期支護(hù)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定且噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70％以上時(shí)，方可進(jìn)行下部臺(tái)階開挖。

2．隧道初襯施工

（1）噴射混凝土。按濕式噴射混凝土施工法實(shí)施，并摻加速凝劑和早強(qiáng)劑。

噴射混凝土由下向上分段、分片螺旋式噴射，噴射厚度為5cm。噴射混凝土配比、噴射方法按設(shè)計(jì)參數(shù)及施工規(guī)范進(jìn)行。根據(jù)實(shí)際施工情況，若掌子面地下水豐富或掌子面自穩(wěn)能力非常差，則采用鋼筋網(wǎng)、噴射砼封閉。

（2）掛網(wǎng)。格柵鋼架的內(nèi)外側(cè)各有一層縱向連接筋（Φ22）和鋼筋網(wǎng)（φ8@200×200）。施工時(shí)，先打設(shè)短錨桿用于固定鋼筋網(wǎng)，再按設(shè)計(jì)要求加工鋼筋網(wǎng)，隨受噴面起伏鋪設(shè)，同定位錨桿固定牢固，鋼筋網(wǎng)與受噴面的間隙以3cm左右為宜，混凝土護(hù)層大于5cm。

（3）格柵鋼架安裝。格柵鋼架沿縱向每0.5m設(shè)置一道。

3．小導(dǎo)管超前預(yù)注漿施工

（1）注漿管施工。小導(dǎo)管采用Ф42×3.25無縫鋼管，管長2.5m,一端呈尖頭形，另一端焊上鐵箍，注漿孔沿管壁布置，間距100～200mm，梅花形布設(shè)，孔位互成90°，孔徑6～8mm。在開挖輪廓線范圍內(nèi)全斷面布置，小導(dǎo)管外插角12°，環(huán)向間距為200mm，縱向間距1.5m，搭接長度為1.0m。小導(dǎo)管制作如圖2所示。小導(dǎo)管布置如圖3所示。由于隧道圍巖地質(zhì)多為軟流塑砂層，小導(dǎo)管采用風(fēng)鎬直接打入，注漿采用注漿泵。

圖2圖3

小導(dǎo)管布置示意圖

（2）超前注漿。注漿施工包括封閉工作面、鉆孔、安設(shè)導(dǎo)管、注漿、效果檢驗(yàn)等工序。

注漿材料采用1：1水泥漿液，注漿壓力根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)而定。注漿材料、注漿方式及配合比將根據(jù)現(xiàn)場圍巖情況調(diào)整。

（3）小導(dǎo)管注漿的工序流程，如圖4所示：

圖4

4．防水層施工

暗挖隧道外防水采用PVC防水卷材，防水板兩側(cè)采用400g/m2無紡布作為緩沖層及保護(hù)層。

PVC防水板施工主要程序如下：基面處理→鋪設(shè)緩沖層材料→粘貼防水卷材→粘結(jié)防水卷材接縫→收頭處理→檢查修補(bǔ)→保護(hù)層施工。

5．二次襯砌施工

二次襯砌采用C30模筑混凝土，主要工序有：模筑前的準(zhǔn)備工作、拱（墻）架與模板、混凝土制備與運(yùn)輸、混凝土灌筑工藝、混疑土養(yǎng)護(hù)與拆模等。該襯砌在圍巖加初期支護(hù)穩(wěn)定后及時(shí)施作，此時(shí)隧道已成型，二次襯砌在平面上分3段施工，每段長度為10m，施工縫采用快易收口網(wǎng)作模板，并加設(shè)250mm寬塑料止水帶。豎向采用順作法，即按仰拱→邊墻→拱部的順序由下到上分縫進(jìn)行施工，施工縫加設(shè)250mm寬塑料止水帶。

（1）模筑襯砌施工前的準(zhǔn)備工作。在模筑襯砌施工開始前，應(yīng)進(jìn)行清理場地、進(jìn)行中線和水平施工測量、檢查開挖斷面是否符合設(shè)計(jì)要求，對欠挖部分加以修鑿，然后放線定位，架設(shè)襯砌模板支架或架立拱架等。同時(shí)，準(zhǔn)備襯砌材料、機(jī)具、勞動(dòng)力組織計(jì)劃安排等。

（2）拱（墻）架與模板施工。模筑襯砌的拱（墻）架的間距為1m，拱架、墻架采用鋼軌、型鋼、鋼管加工制作，模板采用普通鋼模板。模板安裝時(shí)，拱架腳鋪木板或方木塊。

架設(shè)拱架、墻架和模板，應(yīng)位置準(zhǔn)確，連接牢固，嚴(yán)防走動(dòng)，并應(yīng)認(rèn)真做好以下工作：

1）拱架、曲墻架在使用前應(yīng)先在樣臺(tái)上試拼裝，重復(fù)使用時(shí)應(yīng)注意檢查，如有變形超限應(yīng)及時(shí)修理調(diào)整。在拱架外緣沿徑向用支撐與圍巖頂緊，以防止?jié)仓^程中拱架變形；

2）架設(shè)前應(yīng)按隧道中線、標(biāo)高及允許施工誤差和預(yù)留沉落量，對開挖斷面進(jìn)行復(fù)核，圍巖突出部位應(yīng)清除、整修；

3）模板接頭應(yīng)整齊平順；

4）擋頭板應(yīng)按襯砌斷面制作，擋頭板與圍巖巖壁間隙應(yīng)嵌堵緊密。

拱架應(yīng)在垂直于隧道中線方向架設(shè)。架設(shè)的夾板、螺栓、拉桿等應(yīng)安裝齊全。拱架（包括拱板）的標(biāo)高應(yīng)預(yù)留沉落量，其數(shù)值可符合如下要求：拱部模板應(yīng)預(yù)留沉落量10～30mm，其高程允許偏差為設(shè)計(jì)高程加預(yù)留沉落量0～10mm；施工中應(yīng)隨時(shí)觀測、調(diào)整，使其符合要求。

另外，考慮到測量和施工都有誤差，以及灌筑混凝土?xí)r拱腳內(nèi)技，為保證設(shè)計(jì)凈空，拱架（包括模板）的拱腳每側(cè)應(yīng)加寬5～10cm，拱頂應(yīng)加高5cm。

（3）模筑襯砌混凝土施工?；炷敛捎幂斔捅幂斔?，坍落度為：仰拱及墻體100～120mm，拱部160～180mm；振搗不得觸及防水層、鋼筋、預(yù)埋件和模板。混凝土澆筑前，必須清除模板上的泥污雜物，且須用水濕潤，確保模板不漏漿。

1）仰拱施工

①仰拱澆筑前應(yīng)清除積水、雜物、虛碴；

②使用模扳澆筑仰拱混凝土。

③混凝土應(yīng)振搗密實(shí)。

2）邊墻襯砌混凝土。邊墻襯砌混凝土施工應(yīng)符合下列要求：

①仰拱的施工縫應(yīng)鑿毛并清理干凈；

②混凝土應(yīng)振搗密實(shí)。

3）拱圈混凝土襯砌?；炷烈r砌施工應(yīng)符合下列要求：

①拱圈澆筑順序應(yīng)從兩側(cè)拱腳向拱頂對稱進(jìn)行，間歇及封頂?shù)膶用鎽?yīng)成輻射狀；

②拱圈澆筑時(shí)，應(yīng)使混凝土充滿所有角落，并應(yīng)充分進(jìn)行搗固密實(shí)。

4）拱圓封頂。拱圈封頂應(yīng)隨拱圈的澆筑及時(shí)進(jìn)行。封頂?shù)幕炷辆鶓?yīng)適當(dāng)降低水灰比，并搗固密實(shí)，不得漏水。

5）拱墻背后回填。拱墻背后的空隙必須用混凝土回填密實(shí)。

6）襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)與拆模。襯砌混凝土灌筑后10～12h應(yīng)開始灑水養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土良好的硬化條件。養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)襯砌施工地段的氣溫、空氣相對濕度和使用的水泥品種確定，使用硅酸鹽水泥時(shí)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般為7～14天。

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5Mpa以上時(shí)即可拆除模板。

6．隧道襯砌背后注漿

襯砌施工時(shí)（含初襯與二襯），在拱頂及兩肩處各布置一根注漿管，其縱向間距為2m，初襯施工時(shí)預(yù)埋注漿管長度為0.55m，二襯施工時(shí)預(yù)埋注漿管長度為0.60m。注漿管采用φ42無縫鋼管，注漿液采用水泥漿。初襯與二襯施工后，分別進(jìn)行注漿，以填充襯砌與墻背及兩次襯砌間的空隙。

三、結(jié)語

本工程通過礦山法配合頂管在頂管施工中的應(yīng)用，解決了頂管過程中的頂進(jìn)困難，并大大節(jié)約了施工工期和成本。實(shí)踐證明，此方法在頂管施工過程中是科學(xué)合理的，能滿足設(shè)計(jì)施工的要求，在以后類似的工程施工中可以作為借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]關(guān)寶樹．地下工程[M]．高等教育出版社，2007．

[2]童華煒．土木工程施工[M]．科學(xué)出版社，2006．

作者簡介：霍廣煉，供職于廣州市污水治理有限責(zé)任公司。