淺談地鐵暗挖法大管棚施工應用及注意事項

摘 要：隨著經濟的發(fā)展，我國各大城市的地鐵建設工程也多了起來，為了提高工程施工質量，在地鐵的建設中施工中多采用大棚管施工技術，大棚管施工技術經過實踐證明是成熟的技術，地鐵工程施工中采用這種技術可以提高工程質量，保證工程在投入使用后不會產生質量方面的問題。

關鍵詞：地鐵；暗挖法；管棚；施工控制

1 地鐵暗挖法大管棚施工工藝流程

1.1 大管棚施工工藝

在大管棚施工過程中，在施工前首先要做好三通一平工作，然后人員以及設備按照順序依次進場，首先完成測量放線工作，在測量工作中要求工作耐心準確，然后鋪設“H”鋼軌道在鋪設時嚴格執(zhí)行相關的鋪設要求，使軌道能夠在施工中正常使用。然后進行相關設備的組裝調試工作，對孔口管進行準確埋設，調試施工設備鉆機的方位與傾角使鉆機進入工作狀態(tài)，把調整好的施工設備鉆具組裝進已經打好的孔內，然后一邊使用沖洗液循環(huán)一邊進行使用鉆機進行導向鉆進，接下來要對線路進行補接也就是進行接口補焊，接線工作，也就是所說的進行回次加尺，使用相應的工具對孔口的斜度進行測量，在獲得準確的數(shù)據基礎上，使用鉆機設備進行導向鉆進，使鉆進深度達到設計標準，停止鉆進回取探頭盒，清理鉆孔，完成最后一道工序向管內以及環(huán)狀間隙灌注調配好水泥漿，注漿完成后，把設備移至下一孔位。

1.2 大管棚的相關參數(shù)

建造大管棚需要的鋼材規(guī)格比較高，在建造中主要使用φ108熱軋無縫鋼管，而且在同一斷面內鋼管的接頭數(shù)量不能超過總鋼管數(shù)的百分之五十，使用的鋼管壁厚必須達到五毫米，而且要使用以外徑95毫米的內套管進行連接，使用的鋼管壁要切割注漿孔，呈梅花形排列，尾端50厘米范圍內部要切割出大小適度的孔洞作為止?jié){段。

2 注漿灌注的技術要求

大管棚施工時一定要跳孔施工，然后終孔跟蹤注漿，注漿也不是隨便灌注就合格，注漿時必須保證管內的環(huán)狀間隙注滿不能有空隙，這樣才會保證施工的質量，要跳打三至五個孔后再回去補打。如果不跳打，要再打下一個孔。要注意如果打設時遇到的地層軟硬不均，鋼管鉆進時就很容易偏斜，從而使施工質量受到影響，要做出高質量的工程管棚打設時一定要按照施工圖紙設計進行操作。這樣才會建造出高質量的工程，工程投入使用后的使用壽命也會相應延長。大管棚注漿要采用水泥漿，在和水泥漿時要注意水與灰的比例為一比一，注漿的多少要根據鋼管內與鋼管外的環(huán)狀間隙進行計算，在實際施工時還要根據其他情況確定注漿量，如還要看地層滲漏的情況確定鋼管的注漿量。注漿不能一次完成，第一次注漿時要求管內注漿由管外排出泥漿才算合格，然后停十五至三十分鐘再進行二次補漿，經過兩次注漿之后才能確保管內外填充質量，達到施工設計的要求。另外注漿注漿時要控制好注漿壓力、注漿量等環(huán)節(jié)，使每一環(huán)節(jié)都做到精益求精，保質保量的完成施工任務。

3 地鐵暗挖法大管棚施工方案選定

鉆機設備在施工時常常會遇到一些比較特殊的巖層，如鉆進中遇到堅硬的巖石，在這種情況下如果采用潛孔錘鉆進法，就會解決遇到的難題，這種方法對在施工地層中遇到的粗砂、礫石以及花崗巖破碎帶也有比較好的效果。

在施工時，遇到的土層如果粘土層或者是含卵石的粘土層，常用的方法也不能適應這種土層，可以采用水切割鉆進法，解決這一難題，在鉆進的同時還可以跟管，是兩項任務一次完成，上一工序完成后向管內灌注水泥漿直至向管外反漿才算完成。否則影響施工質量，這樣才會使管棚強度與土體連接緊密，施工中水泥漿的合理配方是：水與灰比為一比一，這種比例才符合施工的最佳要求，注漿壓力要達到0.5-1.0mpa。注漿才會飽滿。

為了確保管棚施工的質量，可以采用有線異向儀對施工質量進行監(jiān)測，安裝時要用楔掌斜板鉆頭，然后把探棒安裝在鉆頭后面二百毫米的部位，在操作臺的顯示屏上接上有線，調試成功后就可以利用有線異向儀隨時監(jiān)控孔內鋼管的仰俯角與方位角。

非開挖管線施工中有一種方法那就是水平定向鉆進方法，這種方法的優(yōu)點是鉆進過程中能準確測定鉆頭在地下的位置與方向，從而達到工程施工的要求，這種方法的工作特點是首先要確定鉆頭在工作中的位置，然后看現(xiàn)在的位置與設計要求到達的位置之間的差異，確定了相對位置后改變鉆頭的鉆進方向，使其鉆進方向與設計圖紙吻合，按施工設計要求完成管線的鋪設。在地面上可以確定鉆頭的方向與位置是因為鉆頭內安裝了特制的傳感器，傳感器把鉆頭的傾角也就是水平角度以及面向角傳送到地面。由地面人員對鉆頭位置進行調整，如果鉆頭的打設角度偏下，由地面人員操作把鉆頭調到12點方向，鉆頭就會直接頂進，此時由于一個向上的力作用在導向板底板的斜面上，鉆頭就會改變行進方向向上運行。要想讓鉆頭向下運行，就要在六點鐘方向糾正就可以了，鉆頭就可以準確的向下運行，糾正左、右偏方向分別在九點、三點鐘方向進行糾正就可以了，如果需要鉆頭平直前進只要鉆機采用合適的角度，并且勻速旋轉鉆進就可以。從以上我們可以看出對糾編起關鍵作用的是鉆頭。

ф108鋼管的連接采用絲扣進行連接，連接的每個管頭要預留出60毫米的扣長，保證連接時不會脫扣，為了使連接緊密，避免發(fā)生同步搭接，大管棚前端的連接鋼管要采用不同的規(guī)格，這樣會加強連接的緊密度，前端的單號第一根打設3M鋼管，在進行下步施工時，雙號第一根打設1.5M鋼管，在打設其它鋼管時就不采用這種方法，使用同一規(guī)格的鋼管就可以。打設鋼管時不應按打設順序進行施工，這樣進行施工工程的質量得不到保證，打設鋼管時要采用跳打的順序進行施工。以上工序完成后要進行終孔注漿施工，施工工人按照施工要求配好注漿用的水泥漿，從ф108鋼管內注入，水泥漿注入的過程中為了保證質量，注漿時要從鉆頭端注入直至由管外環(huán)狀間隙到孔口反出水泥漿，才會達到施工質量要求，關閉排漿閥，把壓力加到0.5-1.0mpa，注漿結束。

4 施工方法及注意事項

4.1 施工方法

4.1.1 測量定位

根據設計的大管棚位置，分別用全站儀和精密水準儀進行管棚位置的放樣，特別要控制大管棚位置與橫通道頂拱開挖線之間的距離，以免出現(xiàn)大管棚位置浸入橫通道初期支護或襯砌混凝土的現(xiàn)象。定好位置后，開始安裝導向管，安裝要嚴格按照相關操作程序執(zhí)行，一定保證導向管的角度水平以及軸線位置符合設計安裝要求，從而為建設高質量的地鐵工程倒下良好基礎。

4.1.2 大管棚施工中的鉆孔

大管棚施工前應嚴格檢驗已經由導向管控制好的孔位、水平角度以及立軸方向。經檢這些工作都符合施工要求然后才能開鉆，施鉆過程中記錄好每一段的圍巖情況，鉆孔的大管棚孔徑為108毫米，完成這項工作后要把鉆出的孔位用高壓風清理干凈，以便進行下一步工作。畫出相關的草圖，并且對孔位編號、逐孔、逐根檢查并認真填寫施工記錄。做好相關資料的整理收集以便發(fā)現(xiàn)問題，總結經驗。

4.1.3 大管棚施工中的送管

在鉆孔工作完成用高壓風清理過孔洞之后，下一步工作就是要頂進按設計要求加工而成的鋼管。在安裝過程中要注意把同一截面接頭錯開，而且接長時采用95mm內套管進行連接滿足工程質量的要求。

4.1.4 工程施工中對管口注漿孔的要求

管棚堵頭鋼板與注漿口之間是管口注漿孔，它采用材料是30cm長φ20鍍鋅鋼管，注漿孔的一頭與一個有開口的管棚堵頭鋼板焊接，鋼板上的開口的大小與鍍鋅管內徑相同，以方便注漿，鍍鋅鋼管的另一頭接注漿管。鍍鋅管上還設置有排氣孔。

4.1.5 調試注漿設備的壓水試驗

想要使注漿工作順利進行，必須先對注漿設備進行調試，可以通過做壓水試驗的方法檢查注漿設備的管路是否暢通，也可以用這種方法疏通堵塞的管道，在實驗中記錄好用水量、流量、壓力等參數(shù)，以便為設備調試做參考依據。使設備在施工中順利運行。

4.1.6 注漿施工的操作要點

第一，大棚管施工中使用的注漿材料最合適，施工效果做好的配方為：水灰比例為一比一的水泥砂漿，這種砂漿在灌注成型后強度適中，灌注時要注意最大壓力不超過2Mpa。第二，注漿時注漿量的計算，灌注單根鋼花管的注漿量的計算公式：Q=πR2kLη式，其中取R2k=0.6Lo；R為漿液擴散半徑；Lo為注漿鋼花管中至中的距離；L為鋼花管長；η為圍巖空隙率，下面是在各種地層條件下的圍巖空隙率的參考值：砂土為百分之四十，斷層破碎帶為百分之五，粘土為百分之二十。第三，注漿時不能使壓力馬上就使用最高壓力，而是使壓力應逐漸升高，在壓力達到設計最終壓后還要繼續(xù)注漿10min以上，使注漿達到施工要求，注漿過程中記錄好注漿持續(xù)時間、每孔進漿量等數(shù)據。第四，完成注漿的鋼管在注漿完成后為了防止?jié){液外流，使前期工作不至于因為這一環(huán)節(jié)的失誤而白做，要立即堵塞孔口。

4.2 注意事項

4.2.1 施工工程中使用的管棚鋼管每個的規(guī)格都不太相同，應按照設計圖紙的要求分節(jié)加工，否則組裝就會發(fā)生問題，施工時要要認真做好每一環(huán)節(jié)，安裝管棚鋼管是一定要在開挖輪廓線上按照施工圖設計位置，按照需要的角度打入。如果由于實際情況復雜做不到準確施工，則打入孔位誤差不得超過5厘米；管棚鋼管打入角度誤差最大不得超過2度。

4.2.2 在使用鉆機鉆孔時，一開始鉆機要可低速低壓，經過一段時間鉆孔到達一定深度后，可以在地質條件允許的情況下逐漸調整風壓以及鉆速。在鉆孔過程中應使鉆機保持勻速運行，使鉆機工作順暢，當遇到特殊地層，特別是鉆頭運行在夾泥夾砂層時，為使鉆進工作順利鉆孔速度不宜過快否則就會發(fā)生夾鉆現(xiàn)象影響鉆進速度。

4.2.3 注漿時應由小到大逐漸增壓，可以先用用小壓力進行注漿，待水泥砂漿注滿孔洞后，封閉排氣孔繼續(xù)加壓直至設計終壓持續(xù)10min以上。持續(xù)加壓可以使注漿中的空隙被填滿，使注入孔眼的水泥漿液飽滿密實，漿液擴到灌注孔隙的整個空間散范圍達到設計標準。

4.2.4 使用鉆機設備進行打孔施工還要注意鉆桿不能太長、如多鉆桿過長在鉆進的過程中鉆頭會因自重太大產生下垂致使鉆孔位置偏斜，或者在鉆進過程中遇到獨石鉆進方向產生偏斜，改變這種現(xiàn)象可以在開鉆時上挑角度控制1°～3°之間，并且在鉆進施工中用測斜儀并隨時監(jiān)測鉆頭鉆進的角度與鉆進方向，保證鉆孔符合施工要求。

4.2.5 在進行大管棚的施工過程中，為了保質保量的完成工程施工，還要基坑收斂、周邊建筑沉降以及路面等進行檢測，及時獲得相關的變化數(shù)據，根據檢測數(shù)據反饋信息及時采取相應措施保證施工安全和質量。

5 結束語

大管棚施工技術的應用解決了以往在施工過程中難以解決的技術難題，是我國地鐵施工技術的一大進步，可以在今后的地鐵施工中廣泛使用，使得我國地鐵建造水平與技術不斷提高，建造出高質量的惠民工程。