Φ299長大管棚回拖法在穿越高鐵路基施工中的應用

【摘要】南昌市新龍崗大道下穿向莆鐵路框架橋頂進工程，設計φ299mm管棚長110m，管棚中對中間距50cm，穿越南昌西客站城際場10股道及2組18號道岔，路基覆土厚1.7-2.0m，在傳統(tǒng)工藝基礎上進行細化改進，采用管棚回拖法施工，保證了高速鐵路列車行車安全，并取得了良好應用。

【關(guān)鍵詞】長大管棚；回拖法；導向鉆孔

淺埋地段長大管棚下穿高速鐵路施工屬國內(nèi)同類工程中施工工藝復雜、施工難度較大的工程，受地質(zhì)條件影響，鉆孔回拖法本身施工工藝較復雜，再加上覆土薄，要嚴格控制路基沉降，防止鐵路線路幾何尺寸變化，危及列車行車安全，這就要求我們從施工工藝細節(jié)入手，盡量減少對路基本體破壞。

1、回拖法施工工藝簡介

1.1工藝原理

管棚“回拖法”又稱“導向擴孔回拖法”，是指在地表測出管棚軸線，通過導向儀控制鉆頭沿著軸線鉆通管棚位置，再逐級回拖擴孔，過程中水鉆泵漿護壁，當孔徑達到合適孔徑后，再把鋼管從導通側(cè)回拖至起始端。

1.2工藝流程

工作準備 →測量放線→泥漿調(diào)配→Φ120導向鉆孔→Φ180一級擴孔→一級清孔→Φ320二級擴孔→二級清孔→焊管→拉管→結(jié)束

2、回拖法施工工藝要點

2.1泥漿配合比

一般地段施工泥漿由水和膨潤土拌合就滿足要求，但鉆孔、清孔過程中造漿、排漿、護壁效果不好，泥漿粘稠度不足，孔內(nèi)殘存干性土體較多，且孔壁粗糙，在清孔、拉管過程中強行擠壓孔壁，造成管棚上方覆土隆起、開裂，進而改變上方線路幾何尺寸，行成安全隱患。為了增加泥漿粘稠度，在泥漿中加入纖維素及活堿，纖維素，起到很好的增稠、增粘、穩(wěn)定等作用?；顗A增加孔壁潤滑作用，兩種外加劑和水、膨潤土拌合成粘稠度較大的泥漿，以增加井壁顆粒間的膠結(jié)力，粘性較大的泥漿滲入孔壁地層中，可以明顯增強砂、礫之間的膠結(jié)力，以此使孔壁的穩(wěn)定性增強，起到護壁潤滑作用，減小對孔壁周圍土體的破壞?，F(xiàn)場 總結(jié)其配合比（重量比）為，水：膨潤土：活堿：釬維素=2500：125：1：0.5，泥漿比重1.05。

2.2 鉆頭直徑及鉆頭形狀

為了減小拉管時未排凈泥漿對孔壁的擠壓力，就要盡量排凈孔內(nèi)殘碴，保證拉管時孔內(nèi)通暢，對鉆頭直徑及形狀做了如下調(diào)整：將Φ180mm和Φ320mm二級鉆孔，調(diào)整為Φ200mm、Φ300mm和Φ360mm三級擴孔。

鉆頭調(diào)整后主要優(yōu)點有：

（1）分級擴孔減小了單次泥漿排出量，利于清孔；

（2）鉆頭直徑逐級增加減小了鉆機扭矩，進而減小了鉆頭對孔壁周圍土體的破壞；

（3）每次清孔總是不能絕對清理干凈，增大孔徑為殘存泥漿留下膨脹空間，減小對孔壁擠壓。

為增加最后一次清孔效果，將Φ360mm鉆頭由原橄欖式中空鉆頭調(diào)整為橄式封閉鉆頭，兩端封閉鉆頭有利于泥漿排出，降低泥漿殘存量，如圖1、圖2所示。

圖1橄欖式中空鉆頭 圖2橄欖式封閉鉆頭

2.3 擴孔、清孔工藝流程

施工過程中，擴孔、清孔效果可以從孔口泥漿排出量判斷，孔口排出的泥漿排出量大、流動性較好說明清孔效果好，反之則清孔不徹底，為此我們對擴孔、清孔工藝做調(diào)整，調(diào)整后的流程圖如圖3所示。

2.4 鋼管焊接質(zhì)量及平直度控制

由于場地限制，110m長管棚由多節(jié)無縫鋼管焊接而成，而本項目由于地形條件限制，部分鋼管僅能使用3m鋼管，相鄰鋼管如不能保證平直度，則多節(jié)鋼管組合軸線必形成一波浪線，如誤差多重疊加，甚至形成弓背形，拉管時鋼管弓起位置與孔壁接觸或頂起，則大大增加拉管阻力，甚至頂起覆土層。為此平直度是焊管重要把控項目，具體處理措施如下：

（1）管棚焊接采用二氧化碳氣體保護焊，因二氧化碳氣體保護焊效能高、抗銹能力強、焊接變形小、不用清理焊碴等優(yōu)點，施工中既能保證焊接質(zhì)量又能保證效率。管棚焊接質(zhì)量不過關(guān)，容易出現(xiàn)管棚拉斷現(xiàn)象，在長大管棚施工中如出現(xiàn)管棚拉斷現(xiàn)象，鋼管在孔內(nèi)進出都非常困難。

（2）在焊管前，對相應鋼管的管口斷面進行平整度的測量，管口平整度不合要求的鋼管，要對管口進行修邊處理，防止焊接后鋼管平直度不合要求。

（3）加強焊接過程中鋼管平直度檢查，鋼管對位及點焊固定時用水平尺檢查平直度。

2.5 拉管時拉力及拉速控制

在拉管過程中，拉力變動常常是一瞬間的或者是在某一很短時段內(nèi)，當拉管速度在0.2m/s-0.125m/s時，鉆機拉力一般為11Mpa～16Mpa，當拉管速度大于0.2m/s時，拉力會產(chǎn)生突變，由于拉管速度的增大，孔內(nèi)應力得不到足夠的釋放時間，很容易對地層造成破壞。同時拉管受到較大的土體阻力時，拉力也會突然增大，這兩點如同時發(fā)生很難區(qū)分，所以高速拉管很容易造成路基覆土隆起變形。所以施工中應以控制拉力為主拉速為輔的原則，具體如下：

（1）拉管速度v控制在0.2m/s以內(nèi)，且拉管要保證勻速拉管；

（2）選用專業(yè)的管棚機械操作員；

（3）派遣專職施工員在現(xiàn)場監(jiān)控管棚施工拉力及速度；

（4）如發(fā)現(xiàn)鉆機拉力異常，立即停止施工，組織技術(shù)人員分析原因。

3結(jié)語

《鐵路局客運專線施工維修管理辦法》中規(guī)定所有影響鐵路，客運專線行車設備穩(wěn)定、設備使用和行車安全的施工、維修、檢查、檢測等作業(yè)，必須在天窗時間內(nèi)進行，嚴禁利用列車間隔進行作業(yè)。而目前國內(nèi)薄覆土情況下長大管棚下穿高速鐵路施工在國內(nèi)尚居首例。通過技術(shù)改進，加強施工過程監(jiān)控，實現(xiàn)了管棚施工法在穿越高鐵路基工程中的應用，并且不影響線路幾何尺寸，保證列車運行安全。

參考文獻

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