潛孔錘成孔送管管棚施工技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用

楊猛

【摘 要】本文以晉寧隧道下穿昆玉高速公路，管棚超前支護(hù)施工的技術(shù)控制為例，著重闡述了隧道下穿高速公路，潛孔錘成孔送管管棚施工技術(shù)在隧道管棚施工中的應(yīng)用，希望能對今后同類工程施工有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】隧道施工；潛孔錘成孔；管棚

1.工程概況

1.1工程設(shè)計

晉寧隧道全長2025米，進(jìn)口里程D2K42+930，位于晉寧縣昆陽鎮(zhèn)渠東里村，出口里程D2K44+955，位于晉寧縣上蒜鎮(zhèn)三多村。隧道所處位置屬滇中高原丘陵-中低山區(qū)剝蝕、溶蝕地貌，地形略有起伏，丘槽相間。

隧道于D2K43+295～D2K43+355段下穿昆玉高速，該處隧道埋深46m，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，設(shè)一環(huán)Φ159mm高精度定向大管棚（壁厚8mm）超前支護(hù)，鋼管長度60m，鋼管環(huán)向間距0.4m，共43根。該段采用全環(huán)I22b工字鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù)，鋼架縱向間距0.5m；隧道于D2K43+375～D2K43+405段下穿S102省道，該處隧道埋深43m，設(shè)計采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，設(shè)一環(huán)Φ159mm大管棚（壁厚8mm）超前支護(hù)，鋼管長度40m，鋼管環(huán)向間距0.4m，該段采用全環(huán)I22b工字鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù)，鋼架縱向間距0.5m。

1.2工程地質(zhì)

該段巖層為，黃褐色、灰白色薄～中層狀泥質(zhì)板巖夾炭質(zhì)板巖，弱～強(qiáng)風(fēng)化，局部呈砂土狀；節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎、松散，層間結(jié)合差，層面節(jié)理面上有鐵質(zhì)侵染，掌子面稍濕，圍巖完整性、穩(wěn)定性差。巖層產(chǎn)狀St=95°∠43°。

1.3現(xiàn)場施工情況

晉寧隧道進(jìn)口掌子面里程D2K43+295，隧道進(jìn)尺340m，仰供里程D2K43+276.5，進(jìn)尺321.5m，二襯里程D2K43+254.5，進(jìn)尺299.5m，仰供距掌子面距離18.5m，二襯距掌子面距離40.5m。

現(xiàn)場已按設(shè)計完成管棚工作室及管棚工作室加強(qiáng)支護(hù)工作。

2.施工方案

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，該管棚施工宜采用潛孔錘沖擊成孔后再送管的施工方法，即利用風(fēng)動力驅(qū)動潛孔錘沖擊器震動沖擊，利用水平鉆機(jī)及特制鉆桿先打設(shè)水平孔，水平孔形成后，，再將管棚鋼管送入孔內(nèi)達(dá)設(shè)計長度，然后進(jìn)行注漿加固圍巖的施工方法。

2.1 潛孔沖擊鉆進(jìn)方法簡介

用φ73鉆桿為鉆具，前端裝有潛孔沖擊器和潛孔錘頭，潛孔錘沖擊器后緊跟3米長的φ146鉆桿（φ146鉆桿起扶正器的作用，防止水平孔往下墜），φ146鉆桿后面跟φ73鉆桿，φ73鉆桿與回轉(zhuǎn)動力頭聯(lián)接，如下圖所示，用空壓機(jī)排出的壓縮空氣使?jié)摽族N頭產(chǎn)生錘擊振動，將鉆桿依次打入，直至達(dá)到設(shè)計長度。

2.2 送管方法簡介

水平孔打設(shè)完成后，將φ73鉆桿及潛孔錘頭拔出，把φ159管棚鋼管鉆頭做成20度斜口，管棚鋼管之間采用絲扣連接，管棚鋼管通過變徑與回轉(zhuǎn)動力頭連接，如圖所示，鉆機(jī)將管棚鋼管依次送入水平孔中，將單根管棚所有鋼管送入孔內(nèi)后利用有線導(dǎo)向儀進(jìn)行測斜，保證管棚鋼管不侵入開挖線，若發(fā)現(xiàn)水平孔進(jìn)入了開挖線，則已送入的管棚鋼管拔出注漿后重打，且根據(jù)前面的打設(shè)數(shù)據(jù)調(diào)整水平孔的入孔角度。

3.施工工藝流程

三通一平 → 人員設(shè)備進(jìn)場 → 鋪設(shè)“H”鋼軌道 → 設(shè)備組裝調(diào)試 → 空壓機(jī)安裝調(diào)試→ 調(diào)試鉆機(jī)（方位、傾角）→ 鉆具組裝進(jìn)孔 → 鉆進(jìn) → 回次加尺 → 鉆進(jìn) → 直至設(shè)計深度→ 回取鉆具、錘頭 →送管棚鋼管測量→回次加尺 →送管棚鋼管測量→ 直至設(shè)計深度→終孔管內(nèi)及環(huán)狀間隙注漿 → 移至下一孔位。

4.管棚打設(shè)工法

4.1施工現(xiàn)場準(zhǔn)備

根據(jù)現(xiàn)場情況，應(yīng)將三個臺階分別平整，鉆機(jī)安裝在第二個臺階，油泵、泥漿泵、攪漿桶等安裝在第三個臺階，其他材料應(yīng)堆放在第三個臺階。鉆機(jī)安裝平臺長度不得低于5m，為保證鉆機(jī)穩(wěn)定，場地應(yīng)硬化。因鉆機(jī)距離掌子面較遠(yuǎn)，因此應(yīng)在第一個臺階（最高臺階）處安裝2—3個三角架，架設(shè)準(zhǔn)備打設(shè)的管棚鋼管。

為確保施工安全，兩個臺階之間的坡面應(yīng)噴錨支護(hù)。

4.2設(shè)備組裝前的準(zhǔn)備工作及鉆機(jī)設(shè)備安裝

4.2.1設(shè)備組裝前的準(zhǔn)備工作

（1） 設(shè)備檢查。檢查是否有缺件及好壞程度；電機(jī)、空壓機(jī)、鉆機(jī)、泵等測試，運轉(zhuǎn)是否正常，所有部件是否完好；空壓系統(tǒng)是否通暢泄漏，密封完好度；

（2） 檢查所有焊接部位是否有開焊、牢靠，有則補焊；

（3） 各種部件是否有變形，有則進(jìn)行校正。

4.2.2鉆機(jī)設(shè)備安裝

（1） 鋼墊板規(guī)格 = 長×寬=250×250mm；脹管螺栓直徑 = φ16mm；鋼墊板與基礎(chǔ)固定要牢，強(qiáng)度要高；

（2） H型鋼軌找平誤差<3mm；

（3） 底盤對角線找方誤差±3mm；

（4） 斜拉筋需繃緊，交叉拉力基本相等；

（5） 四柱對角誤差±5mm；

（6） 升降系統(tǒng)：卡瓦等上緊，加強(qiáng)整體性；

（7） 所有螺母必須擰緊，發(fā)現(xiàn)溢扣者必須換掉；

（8） 絲杠、頂杠要頂緊、有效，安裝要牢固，確保不因震動而松動或脫落。

4.2.3調(diào)試鉆機(jī)（方位、傾角）

（1）鉆機(jī)入孔的方位角及傾角，必須在測量隊提供的可靠的測量數(shù)據(jù)上進(jìn)行；

（2） 根據(jù)現(xiàn)場情況，鉆機(jī)距離掌子面較遠(yuǎn)，對孔位時必須拉線對孔，保證孔位精度。

（3）孔位確需移動時，須設(shè)計與監(jiān)理同意，并且計算回歸角度；

（4） 根據(jù)試驗確定開孔方位和傾角，在施工經(jīng)驗積累的基礎(chǔ)上，確定開孔方位和傾角是否增加糾偏角，并以書面形式通知機(jī)臺；

（5） 計算傾角時應(yīng)將隧道坡度考慮在內(nèi)，鋼管打設(shè)時原則上不允許向內(nèi)偏斜。

4.2.4鉆具組裝

（1） 錘頭旋轉(zhuǎn)直徑φ≤180mm；

（2） 鉆具前部的潛孔沖擊器，必須經(jīng)檢驗，保證質(zhì)量合格，性能可靠，安裝齊全。

4.2.5空壓系統(tǒng)連接

（1） 空壓機(jī)使用前要經(jīng)過全面檢修，通氣管連接要可靠；

（2） 在通氣管的端頭另外安裝一小氣管，隨時清理鉆桿內(nèi)孔；

（3） 連接一水管并配起霧裝置用于降塵。

4.2.6鉆進(jìn)

（1） 鉆進(jìn)前應(yīng)對鉆機(jī)定位情況、方位、傾角情況，孔口管對中情況，空壓機(jī)情況進(jìn)行全面復(fù)檢，確認(rèn)正常后進(jìn)行試鉆；

（2） 鉆進(jìn)前須先開氣，待壓縮空氣流通正常后，方可鉆進(jìn)；

（3） 鉆進(jìn)時，空氣壓力應(yīng)控制在0.6-1.0MPa，泵量為15-20L/min為宜。保持中低壓力，勻速中速鉆進(jìn)；

（4） 現(xiàn)場須及時進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和鉆具前端長度及每次加管長度詳細(xì)記錄；

（5） 每鉆進(jìn)一定距離須排一次沙土以防抱鉆。

4.2.7回次加尺

（1） 每根管在下坑前必須進(jìn)行質(zhì)量檢查。管材不得有彎曲，絲扣四周壁厚均勻，絲扣完好合格。管材內(nèi)的鐵屑、贓物及銹皮等必須清除干凈。下坑時避免與硬物相碰，以免損傷管扣；

（2） 鉆進(jìn)中，每次加尺時要觀察絲扣連接是否可靠.如果較松須拎緊后加焊。

4.2.8錘頭回取送管及終孔注漿

（1）水平孔打設(shè)完成后，下管棚鋼管時要勤測量，若發(fā)現(xiàn)水平孔侵入了開挖線，則終止送管棚鋼管，或拔出已送入的管棚鋼管，注漿重打水平孔；

（2） 單孔打設(shè)驗收合格后，通過管內(nèi)壓注水泥漿，對管內(nèi)及管外環(huán)狀間隙進(jìn)行充填；

（3） 單孔驗收合格后，在現(xiàn)場立即辦理驗收合格簽證，再轉(zhuǎn)入下一孔位施工。

4.2.9施工主要難點

（1） 本區(qū)地層為泥夾孤石狀填充物，夾泥可塑，，不易成孔，易卡鉆；

（2） 沖擊時會產(chǎn)生大量的粉塵，影響施工人員健康。

（3）因現(xiàn)場沒有管棚工作室，為保證管棚質(zhì)量，鉆機(jī)不宜安裝在距離掌子面最近的臺階，而是安裝在第二個臺階上，這樣，露在孔外的鋼管比較長，給施工造成較大難度。

4.2.10施工順序

為探明地層情況，應(yīng)先施工連拱連接處的管棚，該處管棚施工完畢后待地質(zhì)情況了解好即施工中拱頂部管棚，由此向兩側(cè)施工。注漿后土體強(qiáng)度很大，不利再進(jìn)行潛孔沖擊鉆進(jìn)作業(yè)。

5.總結(jié)

晉寧隧道施工中過程中通過應(yīng)用潛孔錘成孔送管管棚施工技術(shù)，最大程度的滿足現(xiàn)場施工需要，減少了工序，節(jié)約了工期，保證了隧道施工的安全，取得了成功。通過實踐證明，在特殊情況下使用潛孔錘成孔送管管棚施工，實現(xiàn)對管棚鉆進(jìn)方向的可控性，準(zhǔn)確性，施工精度更高，減少了隱患的發(fā)生。對以后類同工程施工有一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]史越倩.張成喜.姜楠楠.水平定向鉆穿越工程技術(shù)探討.中國土木工程學(xué)會城市燃?xì)夥謺斉鋵I(yè)委員會2007年會論文集

[2]鐘桂彤.鐵路隧道.北京：中國鐵道出版社，2000

[3]鐵路隧道施工規(guī)范.（TB10204-2002）[s]