地鐵礦山法隧道管棚施工

紀(jì)永峰

中鐵七局集團(tuán)第三工程有限公司，陜西西安 710032

1 工程概況

杭州地鐵湘湖停車場位于錢塘江南岸蕭山區(qū)湖頭陳村附近，東側(cè)為風(fēng)情大道，南側(cè)有禮帽山、西側(cè)為湖頭陳村的道路、北側(cè)有規(guī)劃擴(kuò)建的湘西路，河道水系密布，地勢基本平坦。禮帽山一側(cè)為湖頭陳村公墓，規(guī)模較大。場址所在地地面為西高東低，標(biāo)高為5.00m～5.50m。

本標(biāo)段出入場線隧道為單孔雙線馬蹄形斷面，牽出線隧道為單孔單線馬蹄形斷面，設(shè)計(jì)為礦山法隧道。1#進(jìn)出場隧道位于王家湖山北部山坳內(nèi)，里程為DK0+559.16～DK1+423，全長863.84m，出入口為V級圍巖；2#進(jìn)出場隧道位于DK1+465～DK1+558，全長93m，出入口為V級圍巖；3#牽出線隧道位于QDK0+153.64～QDK0+211.81，進(jìn)口為V級圍巖。

隧道進(jìn)出口段均為V級圍巖,地質(zhì)條件較差,為了確保進(jìn)洞施工安全,洞口V級圍巖均設(shè)計(jì)加強(qiáng)段,采用長管棚預(yù)注漿進(jìn)行超前支護(hù),并且設(shè)計(jì)1m長,1m厚度的混凝土套拱作為管棚導(dǎo)向墻。單孔雙線隧道洞口管棚長度為40m，牽出線隧道洞口管棚長度為10m。

2 地質(zhì)特征

2.1 地質(zhì)

1）1#隧道進(jìn)洞口，隧道底板高程約-8m，圍巖類型主要為強(qiáng)風(fēng)化含泥質(zhì)石英砂巖，巖體較破碎，該處山體坡度較陡，坡度45°，山體表部為第四系殘破積層，厚約3.0m，該處強(qiáng)風(fēng)化層厚約15m,巖層走向與洞軸線呈小角度相交,傾角約70°；1#隧道出洞口,隧道底板高程約3m,山體坡度35°,下緩上陡,現(xiàn)場山體邊坡穩(wěn)定,洞軸線大致垂直于地形等高線,圍巖主要為強(qiáng)風(fēng)化含泥質(zhì)石英砂巖,巖體較破碎,巖層走向與洞軸線呈約60°相交,傾角25° ～33° ；

2）2#隧道進(jìn)洞口，隧道底板高程約6m，圍巖類型主要為強(qiáng)風(fēng)化，中等風(fēng)化與微風(fēng)化含泥質(zhì)石英砂巖層，巖體較破碎～較完整，該處山體皮度相對較緩，坡度30°左右，山體表部為第四系殘坡積層，厚約5.0m，該處強(qiáng)風(fēng)化層厚約3m，巖層走向與洞軸線呈50°相交；2#隧道出洞口，隧道底板高程約4m，山體坡度30°～40°，下緩上陡，現(xiàn)場山體邊坡穩(wěn)定，洞軸線大致垂直于地形等高線，圍巖主要為強(qiáng)風(fēng)化，中等風(fēng)化含泥質(zhì)石英砂巖，巖體較破碎～較完整，巖層走向與洞軸線呈約60°相交，傾角25° ～30° ；

3）牽出線隧道洞口，隧道底板高程約5m，山體坡度30°～40°，下緩上陡，現(xiàn)場山體邊坡穩(wěn)定，洞軸線大致垂直于地形等高線，圍巖主要為強(qiáng)風(fēng)化，中等風(fēng)化含泥質(zhì)石英砂巖，巖體較破碎～較完整，巖層走向與洞軸線約60°相交，傾角25° ～30°。

3 總體施工方案

3.1 施工準(zhǔn)備

依據(jù)設(shè)計(jì)測量放樣隧道口臨時(shí)邊仰坡，整修臨時(shí)邊仰坡，實(shí)施洞口仰坡截水溝，初始噴護(hù)臨時(shí)邊仰坡，放樣管棚準(zhǔn)確位置，施作作業(yè)平臺。

3.2 施工方案

混凝土護(hù)拱作為管棚的導(dǎo)向墻，在管棚輪廓線以外拱部出入場線130°、遷出線120°范圍內(nèi)施作，斷面尺寸為1.0m×1.0m，護(hù)拱內(nèi)設(shè)鋼筋支撐，鋼筋與管棚口連接成整體，導(dǎo)向墻基礎(chǔ)確保穩(wěn)定?？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；用先后差距法設(shè)定孔口管的外插角，孔口管要牢固焊接在工字鋼上，防止?jié)沧⒒炷習(xí)r產(chǎn)生位移。

4 施工方法及施工工藝

4.1 測量放線

根據(jù)套拱設(shè)計(jì)圖，考慮襯砌內(nèi)輪廓比設(shè)計(jì)尺寸放大5cm以保證隧道凈空、并且考慮預(yù)留沉落量及施工誤差，套拱比明洞襯砌外輪廓放大15cm進(jìn)行施工。

4.2 套拱施工

本隧道套拱設(shè)計(jì)長度1m，混凝土厚度100cm。套拱采用組合鋼模板，間距50cm架立2榀I18工字鋼拱架，按照1°～2°的外插角、40cm的環(huán)距將37根長度1m的φ140*5mm導(dǎo)向鋼管焊接在鋼拱架上，導(dǎo)向鋼管安設(shè)的平面位置、傾角、外插角的準(zhǔn)確度直接影響棚的質(zhì)量，用經(jīng)緯儀以坐標(biāo)法在工字鋼架上的定出其平面位置；用水準(zhǔn)尺配合度板尺設(shè)定孔口傾角；用前后差距法設(shè)定導(dǎo)向管的外插角。導(dǎo)向管牢固焊接在工字鋼上，防止?jié)仓炷習(xí)r候產(chǎn)生位移，然后進(jìn)行套拱混凝土澆注。套拱拱腳砼基礎(chǔ)設(shè)置應(yīng)穩(wěn)固。導(dǎo)向管外插角應(yīng)控制好，并且在混凝土澆注過程中經(jīng)常檢查防止其移位。

4.3 長管棚施工

1）開挖周邊放樣布孔；

2）搭鉆孔平臺安裝鉆機(jī)。

（1）鉆機(jī)平臺用鋼管腳手架搭設(shè)在穩(wěn)固的地基上，腳手架連接牢固、穩(wěn)定，防止在施鉆時(shí)鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻下沉、擺動、位移而影響鉆孔質(zhì)量。

（2）鉆機(jī)定位：鉆機(jī)要求與已設(shè)定好的導(dǎo)向管方向平行，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)鉆桿軸線與導(dǎo)向管軸線相吻合。

3）鉆孔

（1）長管棚施工工作面鉆孔采用兩臺XY-28-300D電動鉆機(jī)，巖質(zhì)較好的可以一次成孔。鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生塌孔、卡鉆時(shí)，需要注漿后再鉆進(jìn)。

（2）鉆機(jī)開鉆時(shí)，應(yīng)低速低壓，呆成孔10m后可以根據(jù)地質(zhì)情況逐漸調(diào)整鉆速及其風(fēng)壓。鉆進(jìn)過程中經(jīng)常用傾斜儀測定其位置，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。鉆進(jìn)過程中確保動力器、合金鉆頭按照同心圓鉆進(jìn)。

（3）認(rèn)真做好鉆進(jìn)過程的原始記錄，及時(shí)對孔口巖屑進(jìn)行地質(zhì)判斷、描述，作為洞身管棚時(shí)的地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)參考資料，從而指導(dǎo)洞身管棚。

4）清孔驗(yàn)孔

用地質(zhì)巖芯鉆桿配合鉆頭進(jìn)行反復(fù)掃孔，清除浮渣，確?？讖?、孔深符合要求，防止堵孔。并用高壓風(fēng)從空底向孔口清理鉆渣。

5）安裝管棚鋼管

長管棚采用φ108mm×6mm的熱扎無縫鋼管，管節(jié)長3m、6m，注漿采用1：1水泥漿液。鋼管環(huán)向間距40cm布設(shè)，仰角1°～3°（不包括線路縱坡），鋼管施工誤差徑向不大于20cm，隧道縱向同一橫斷面內(nèi)的接頭數(shù)不大于50%，相鄰鋼管的接頭至少錯(cuò)開1m。鋼管接頭采用絲扣連接，絲扣長度30cm。鋼管上每隔15cm交錯(cuò)鉆孔，眼孔直徑10mm～16mm，尾部1100mm不鉆孔，端部100mm作成尖錐形。

（1）管棚施工時(shí)先打有孔鋼花管，注漿后再打無孔鋼管，無孔鋼管可以作為檢查管，檢查注漿質(zhì)量。鉆機(jī)立軸方向準(zhǔn)確控制，以保證孔口的孔向正確，每鉆完一孔即頂進(jìn)鋼管，在鉆進(jìn)過程中經(jīng)常采用測斜儀量測鉆進(jìn)的偏斜度，發(fā)現(xiàn)偏斜及時(shí)糾正。

（2）為使鋼管接頭錯(cuò)開，編號為奇數(shù)的第一節(jié)鋼管采用3m鋼管，編號為偶數(shù)的第一節(jié)鋼管采用6m長鋼管，以后每節(jié)均采用6m長鋼管。

6）注漿

安裝好有孔鋼花管、放入鋼筋籠后即對孔內(nèi)注漿，漿液由ZJ-400高速制漿機(jī)拌制，采用BW-250/50型注漿泵。注漿機(jī)將砂漿注入管棚內(nèi)，初壓0.5MPa～1MPa,終壓2MPa,遲壓10 min后停止注漿。

5 效果評價(jià)

本次地鐵隧道采用大管棚作為超前支護(hù)，通過注漿將破碎圍巖固結(jié)加固，使圍巖和管棚 連成一個(gè)整體而受力，在隧道開挖線外形成一個(gè)環(huán)向的支撐體，有效地阻止了破碎圍巖出現(xiàn)的松散和垮塌情況，為隧道的順利施工創(chuàng)造了條件。

[1]《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TBJ1003-2005）.

[2]杭州地鐵1號線工程施工設(shè)計(jì)第二十三篇湘湖停車場，第五冊第一分冊，出入場線隧道.

[3]施工現(xiàn)場地質(zhì)、水文等勘察資料.