隧道浅埋段大管棚施工技术

陈德国

（中铁二十一局集团第三工程有限公司   陕西咸阳迎宾路   712000 ）

摘要：本文结合雅宝隧道大管棚施工，细化大管棚施工工艺，利用套拱施工技术，提高大管棚成孔精度，施工偏差控制效果明显，为同类管棚施工提供参考。 

关键词： 浅埋    套拱   大管棚    注浆

1.工程概况

雅宝隧道属深圳市南坪快速路一期工程组成部分，位于雅宝水库与南坑水库之间，整体近东西走向。隧道洞身穿越地层岩性主要为燕山期粗粒花岗岩、第四系坡洪积层、第四系残积层，围岩类别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类,隧道衬砌类型分别为洞口加强段、Ⅲ型衬砌、Ⅳ型衬砌。隧道进口位于人工形成的陡切面上，形成大约25m的高差；隧道出口地质主要为肉红色、褐黄色砾质亚粘土及全风化粗粒花岗岩，地表植被茂密。

隧道出口洞身浅埋段（最大开挖宽度21.10m）设计施工30m超前大管棚支护。管棚设置于衬砌拱部，平行路面中心线布置。单个洞口施工参数为ф127超前大管棚支护，壁厚δ=8mm，环距＠=40cm，每环79根，单根长L=3200cm，大管棚合计2528m。

2.施工方案

雅宝隧道左线出口30米属浅埋，隧道明暗洞交接处覆盖层厚度2-8m，上部覆盖第四季残积亚粘土及风化粉砂岩，风化裂隙十分发育。为确保该段隧道洞身开挖时的稳定性，从现场地形条件和施工工期考虑，采用与洞身开挖平行作业施工，即从隧道出口直接施工大管棚。这样既可以加快施工进度，又可以保证洞身施工安全。

大管棚超前施工时，先对出口场地进行平整，按照设计进行边仰坡开挖修整，将明暗洞交接处修整平顺，施工钢架套拱，以准确定向。右线隧道出口由于工作场地狭小，无法进行混凝土套拱施工，直接利用开挖土体平台进行大管棚施工，在上部施工结束后再进行下部土体开挖和大管棚施工。

3.施工工艺及方法

3.1施工工艺流程图（见图1）

3.2施工方法

3.2.1施工准备：根据设计洞门的里程和标高进行洞口开挖，修整洞门仰坡施做锚杆、挂网、喷射混凝土15cm厚，保证仰坡稳定。

3.2.2套拱定位：洞口位置设置2m套拱，套拱厚度80cm。套拱施工中按设计要求设置4榀20×20.4热扎H钢，采用ф22钢筋纵向连接，连接钢筋环向间距100cm，型钢支撑与架立钢板、连接钢板均采用焊接，连接钢板间采用螺栓连接，同时注意预留保护层。在四榀钢架上按管棚设计位置{间距、标高、仰角（10）}准确焊上ф150mm导管，导管外端焊接法兰盘，用来平衡钻孔和压浆的后座力，内端用胶纸封口。导管的平面直接影响管棚的质量，必须严格按设计安装、焊牢。拱架底部要稳固，必要时加设H20纵梁。模板立设稳固并经过检查报验后即可灌注C25砼。如图2所示。

3.2.3钻孔：套拱砼达一定强度后，搭设脚手架，管棚钻机就位对中后固定，然后开始钻孔。施钻深孔时，钻机顶紧在掌子面上，当第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余20～30cm时停止钻进，接长 

第二根钻杆，用联接套把两根钻杆连接牢固，继续施钻，直至钻孔达到设计深度。按同样方法拆卸钻杆，钻机退回原位。在钻孔时，确保孔径比棚管外径大15～20mm。

3.2.4管棚制作：管口处1.05m钢管不用凿注浆孔，其余管壁部分按20cm间距钻两排ф12mm的注浆孔，尾部焊接ф10加劲箍，端部15cm做成锥状，便于施工时顺利打入。如图3所示。

3.2.5顶管施工：把分段加工好的管节采用丝扣联接套联接固定，然后用管棚钻机将钢管对准已钻好的孔，低速推进钢管，直至达到棚管设计深度。丝扣联接套长度大于15cm。如图4所示。o

3.2.6安装钢筋笼：钢筋笼采用在ф50（δ=5mm）钢管外侧等间距焊接3根Φ22钢筋。钢筋每根总长31.8m。ф50钢管每节长4cm，纵向间距1.5m。钢筋笼分3段加工，接头采用丝扣联接，人工安装，机械配合。

3.2.7注浆:采用注浆机在管棚内注入C30水泥砂浆。注浆管深入管棚底部，待出气孔流浆后，缓缓拔出注浆管，重新封堵管口。注浆顺序由低管向高灌注。

3.2.8质量检测：管棚长度不小于设计；孔位、钻孔深度偏差控制在±50 mm范围内；孔径大于杆体直径+20（根据实际情况可以调整到50mm）；注浆效果采用分析法检测，即根据注浆记录查看每孔的珠江压力/注浆量是否达到要求，要求.注浆量不少于管棚钢管内容积量。

4.施工要点

4.1定位套管必须准确，严格控制上仰角（小于100）和偏角（小于300）。严格控制混凝土套拱拱顶内缘标高，以确保明洞混凝土衬砌厚度。

4.2架立钻机时，要精确核定孔位，保证钻机钻杆线与管棚设计轴线吻合，钻机在钻进时不产生偏移和倾斜。钢管端部（底部）偏离设计位置的施工误差控制在20cm以内。

4.3搭设钻孔操作平台，应根据钻机钻最低眼标高和安钻杆长度的要求设置，宽度为整个洞门。

4.4在钻进时，若出现卡钻、坍孔时，应注浆后再钻。

4.5接长管棚钢管时，接头要采用厚壁管箍，上满扣，确保连接可靠牢固、纵向连接长度不小于15cm。管棚尾端与钢架焊接牢固。

4.6引入水、电、管线。水压力不小于3.5kg／cm2，安装钻机，接通水管。一边钻孔一边高压水将钻碴冲出。随着钻孔进尺要随时检查孔眼的方向与仰角，以免超过误差限度。钻眼达到设计长度后，检查管内钻碴是否冲洗干净，否则再用较小钻头加高压水在管内钻除余碴。

4.7管棚封头堵塞孔要有进料孔和出气孔。

4.8 C30水泥砂浆仅在花管内进行。压浆时应注意将压浆管伸入孔底，保证压浆饱满。待水泥浆达到70%设计强度即可进行洞身拱部开挖。

4.9严格管理，安全施工，文明施工。在2以上高处工作时，要符合高空作业的相关规定。

4.10在直接利用开挖土体平台进行大管棚施工时，可以在洞口定位4-6个方位桩和一个高程桩，以此对大管棚位置进行逐个标定，同时控制调整大管棚的钻孔方向。其施工方法与利用套拱施工方法一致。在暗洞开挖之前必须施工套拱支撑，确保隧道施工安全。

5.结束语

大管棚施工中钻孔质量直接影响管棚的施工质量和施工效果。根据雅宝隧道施工统计，在左线开挖施工中，采用套拱导向定位施工方法，79根大管棚中仅有一根；右线未采用套拱导向定位，后续开挖支护施工中发现有8根侵线，其中3根进行了割除处里。因此采用导向套拱定位施工方法，可以较好的完成大管棚成孔施工，提高钻孔定位精度，保证施工质量。同时由于套拱的支撑作用，使管棚整体形成支撑梁棚护系统，这样隧道洞口浅埋段岩体在洞身围岩开挖时可以受到较好的保护，减小地表沉陷，保证施工安全。