既有管線影響下超前大管棚施工技術(shù)

胡博凌，凌 濤

（中鐵五局集團第一工程有限責任公司，湖南 長沙 410117）

相對高鐵、高速公路隧道而言，城市地鐵的暗挖通道一般具有斷面小、埋深淺、周邊環(huán)境復雜等特點，如何有效控制隧道的沉降和收斂，同時避免管線遷改、減少施工成本、加快施工進度具有重要的工程意義，國內(nèi)外專家學者對此進行了大量的研究和實踐[1-10]。其中，李正耀[1]提出采用跟管鉆進法進行涵洞穿越既有線的管棚施工；朱呈彪[2]提出了在西部黃土地區(qū)采用40m水平旋噴樁加固黃土溜塌的施工技術(shù)；黃倫海、錢七虎[3]結(jié)合數(shù)值計算及相似模擬實驗，研究了大斷面隧道開挖圍巖變形及應力變化規(guī)律，基于此提出先新建再擴建的施工方案。

與以上隧道不同，長沙市軌道交通5號線高橋南站3號出入口暗挖通道橫穿萬家麗路，通道埋深較淺，上層覆蓋危險性較大的管線，對管棚施工精度要求非常高，現(xiàn)場提出的施工方法可供類似工程借鑒。

1 工程概況

高橋南站位于萬家麗路與長沙大道十字路口的南側(cè)，沿萬家麗路南北向敷設(shè)。車站大小里程端接盾構(gòu)區(qū)間，均為盾構(gòu)始發(fā)，南端設(shè)置軌排井。

該站外接附屬結(jié)構(gòu)共有5個出入口、1組風亭、1個消防水池及泵房。1號、2號出入口位于車站東側(cè)；5號風亭組、消防水池及泵房位于車站結(jié)構(gòu)西側(cè)，通過車站預留接口直接對接；3、4、7號出入口位于車站西側(cè)，其中3號出入口位于車站西側(cè)的華晨世紀廣場，通過地下通道橫穿萬家麗道路與車站相連，橫通道部分采用暗挖施工，通道長36.48m。

2 管線調(diào)查與分析

2.1 現(xiàn)場管線布設(shè)情況

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查并結(jié)合設(shè)計圖，3號出入口暗挖通道結(jié)構(gòu)范圍外，存在較多的地下管線，其中包括10kV、110kV電力管線以及雨污合流管線。根據(jù)地勘院、管線權(quán)屬單位提供的管線相關(guān)數(shù)據(jù)可知：10kV、110kV電力管線位于暗挖起始位置，雨污合流管線位于暗挖終點位置。暗挖通道與地下管線位置關(guān)系如圖1、表1所示。

2.2 施工難點

（1）3號口管棚施工長度超過了30m，受地質(zhì)條件影響，管棚打設(shè)時管頭極易朝周邊發(fā)生偏移，朝上偏移，將導致管線被破壞，存在較大安全隱患；朝下偏移，則容易導致侵陷，影響后期通道的開挖及支護，因此要嚴格控制鉆進的方向。

圖1 暗挖通道與地下管線關(guān)系位置圖（單位：mm）

表1 地下管線與暗挖通道結(jié)構(gòu)位置關(guān)系表

（2）暗挖通道埋深較淺，地面萬家麗路為南北向行車主干道，管棚施工過程中由于車輛的擾動影響極易引起地表沉降，需加強監(jiān)測。

（3）由于管棚埋深淺，注漿過程如果壓力控制不到位，地表容易出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，污染城市主要交通干道，造成交通安全隱患，需要加強巡視。

3 管棚施工

大管棚施工工藝流程如圖2所示。

（1）鉆機工作平臺搭設(shè)。根據(jù)暗挖通道施工斷面高度，用I22工字鋼及φ108mm鋼管焊接搭設(shè)超前大管棚的鉆孔平臺架，具體如圖3所示。

（2）測量放線。根據(jù)大管棚的設(shè)計既定位置進行精確點位放樣，確保管棚施工順利進行。

圖2 管棚施工工藝流程圖

圖3 管棚支架搭設(shè)圖（單位：mm）

（3）施作止水墻及導向孔。利用開挖面圍護樁及模筑砼的施工，形成止水墻，在既定的管棚設(shè)計位置進行水鉆開孔作業(yè)，作為管棚施工的導向孔。

（4）管棚的加工。管棚為單節(jié)長4～6m的熱軋無縫鋼管連接而成，鋼管外徑φ108mm、壁厚6mm、間距0.4m。管與管之間采用外徑φ102mm、壁厚6mm的連接鋼管進行連接，且相鄰管棚接頭錯開。

（5）管棚施工。由于施工地層不均，管棚一次打設(shè)長度為暗挖長度，管棚上部分別有電力管、雨污管等管線，要求精度高，因此，管棚采用跟管導向鉆進法，即直接用管棚鋼管做鉆桿，前端加特制導向鉆頭鉆至預定深度，鋼管及鉆頭留在孔內(nèi)，然后注漿。鉆進過程中用安裝于鉆頭后部的導向儀探頭隨時監(jiān)控鉆進方向并及時做出校正。

（6）管棚安裝。超前大管棚鋼管分為管尖段和標準段兩部分。為保證管棚支護效果，管棚孔口中心位置一般為隧道開挖輪廓線上方30cm左右，管棚孔的孔位進行測量定位并用紅油漆標出，鋼管軸線與襯砌外緣線夾角控制在1～3°，鉆孔采用SE-BHD-115A鉆機，跳孔間隔進行。鉆孔過程中要始終注意鉆桿角度的變化，并保證鉆機不移位，以確保鉆孔方向。

（7）注漿。超前大管棚安裝完畢后要對管棚進行注漿處理，漿液采用水灰比為1∶1的水泥漿液，建議采取跳躍式的注漿順序，即注一隔一，避免串漿；注漿壓力逐步增加，控制壓力范圍為0.5～2MPa，根據(jù)實際情況調(diào)整注漿參數(shù)。

4 工程實踐

長沙地鐵5號線一標高橋南站3號出入口暗挖通道大管棚采用φ108mm熱軋無縫鋼管，節(jié)長4～6m，環(huán)向間距為400mm，施工長度同暗挖長度。為確保管線的安全，超前大管棚離開挖輪廓線外200mm沿拱頂周邊布置，管棚施工采用單向打設(shè)，即從出入口敞口段向主體結(jié)構(gòu)方向一次性打設(shè)，考慮電力管線危險性，第一節(jié)鋼管水平打設(shè)，后續(xù)鋼管連接后外插角控制為1°以內(nèi)，施工效果圖如圖4所示。

圖4 管棚施工效果圖

管棚施工完畢后進行注漿，注漿漿液采用水泥漿，水泥漿水灰比為1∶1；注漿壓力為0.5～2.0MPa，管線下方適當減小注漿壓力，確保注漿時管線安全?，F(xiàn)場管棚施工非常順利，注漿過程管線無明顯沉降。

5 結(jié)束語

（1）通過技術(shù)措施控制暗挖通道超前大管棚施工，可以避免管線遷改，減少施工成本，節(jié)約工期。

（2）城市地鐵暗挖通道施工超前大管棚時，考慮到周邊管線的影響，可以在鉆進過程中用導向儀探頭隨時監(jiān)控鉆進方向并及時做出校正，通過調(diào)整管棚外插角確保施工期間的管線安全，同時避免侵陷影響暗挖通道的開挖及支護施工。