摘要:近年來，超前大管棚支護(hù)作為一項(xiàng)保證隧道開挖安全、保護(hù)地面建筑以及控制地表沉降等的技術(shù)越來越受到重視，其應(yīng)用也越來越廣泛。隨著隧道超前大管管棚支護(hù)施工的不斷發(fā)展，新工藝、新技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，極大地提高了地下工程的施工安全和施工效率。

關(guān)鍵詞:隧道超前支護(hù) 非開挖技術(shù) 管棚 施工工藝

0 引言

近年來，人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，提倡隧道洞口施工盡量減少對洞口圍巖結(jié)構(gòu)的擾動和地表生態(tài)環(huán)境的破壞，采取超前支護(hù)進(jìn)洞的技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用。管棚支護(hù)，就是沿著隧洞開挖輪廓周線，用特定的機(jī)器把一系列鋼管順著隧道軸線方向按一定次序打人開挖前方的地層內(nèi)，然后向管內(nèi)注漿固結(jié)管子周圍的圍巖，最終形成一個(gè)棚架支護(hù)體系，以支撐來自外側(cè)的圍巖壓力，從而保證其隧洞開挖、襯砌的連續(xù)性和安全性。

1 施工工藝

1.1 施工準(zhǔn)備 在開始施工之前，先對施工區(qū)域地下管線和地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)探測，弄清地下管線位置和是否有障礙物，防止施作時(shí)破壞地下管線及制定相應(yīng)的措施。如在含卵石或有障礙物地層中用夯管錘施作管棚時(shí)，在鋼管夯入頭安裝切削頭，防止鋼管頭變形影響管棚精度;根據(jù)不同地質(zhì)情況，選擇合適的鉆頭、回?cái)U(kuò)器、合適泥漿配置方案以及進(jìn)行鉆進(jìn)曲線設(shè)計(jì)，保護(hù)好地下管線的安全。用水平定向鉆機(jī)直接頂進(jìn)法施工時(shí)，為了加強(qiáng)其頂進(jìn)過程中的導(dǎo)向作用，提高管棚的精度，還需要用制作管棚的鋼管自制一個(gè)楔形鉆頭，鉆頭前要滿焊一塊加工有射水孔的鋼板，孔徑大小根據(jù)管徑大小確定，一般在10—20mm之間。并且在鉆頭里加工一個(gè)裝探棒腔的定位裝置，探棒腔里裝有探棒，用來進(jìn)行導(dǎo)向控制。無線探棒是通過發(fā)射無線信號傳遞導(dǎo)向信息，要在楔形鋼管鉆頭上加工適當(dāng)?shù)目p隙，有利于信號的發(fā)射，增強(qiáng)其導(dǎo)向作用。

1.2 設(shè)備的安裝、就位 按照設(shè)計(jì)要求和施工條件，準(zhǔn)確把設(shè)備進(jìn)行安裝、調(diào)試和就位，使設(shè)備的位置、安裝角度等符合施工要求。

用夯管錘施工時(shí)，牢固鋪設(shè)鋼管導(dǎo)軌和安裝夯管錘基座，在每次安裝出土器、夯管錘以及錐套時(shí)，用測量儀器進(jìn)行檢測，保證三個(gè)部件的中心線在同一直線上。進(jìn)行空壓機(jī)的調(diào)試，以準(zhǔn)備夯擊，同時(shí)要注意導(dǎo)軌地基堅(jiān)固穩(wěn)定，鋪設(shè)的管線越長，地基的穩(wěn)定性越重要。導(dǎo)軌要選用重型槽鋼、工字型鋼，而且作導(dǎo)軌的型鋼必須調(diào)直，對于大直徑鋼管(Φ210mm以上)，一般采用兩根工字鋼作導(dǎo)軌。工字鋼安裝要平直，并根據(jù)鋼管可能的偏斜趨勢適當(dāng)上揚(yáng)或下調(diào)一定角度，以抵消一部分可能的偏斜。一般在軟地層中鋼管容易向下偏斜。

用水平定向鉆機(jī)施工時(shí)，在開始安裝設(shè)備前，先校核探棒的準(zhǔn)確性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，用測量工具準(zhǔn)確定位水平定向鉆機(jī)的位置、方向、角度，并且將鉆機(jī)固定好，防止鉆機(jī)在推力和扭矩的作用下出現(xiàn)傾斜和移動，影響管棚精度。同時(shí)考慮到鋼管自身有撓度、地層的具體情況以及鉆機(jī)在操作過程中產(chǎn)生的誤差，在調(diào)整鉆機(jī)時(shí)一般先放一個(gè)仰角，角度的大小主要是根據(jù)管棚的長度、鋼管壁厚以及地層條件等因素來定，一般在l%-2%。

1.3 導(dǎo)向鉆進(jìn)、擴(kuò)孔 導(dǎo)向孔是回?cái)U(kuò)、回拖管線的基礎(chǔ)，導(dǎo)向孔的質(zhì)量將直接影響到以后各道工序的施工。在鉆進(jìn)過程中，通過導(dǎo)向儀隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，盡量保證鉆進(jìn)軌跡與設(shè)計(jì)的鉆進(jìn)曲線重合。

要根據(jù)地質(zhì)情況及時(shí)調(diào)配泥漿和控制泥漿的流速。有時(shí)為提高泥漿的潤滑性，降低摩擦阻力，增強(qiáng)攜屑效果，需加入增黏劑和潤滑劑。在鉆進(jìn)過程中要根據(jù)地層情況和壓力情況及時(shí)調(diào)整泥漿稠度和鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速，及時(shí)記錄各種技術(shù)參數(shù)。擴(kuò)孔就是把導(dǎo)向孔通過回?cái)U(kuò)頭擴(kuò)至施作鋼管所需要的孔徑大小，滿足鉆機(jī)的工作效率?；?cái)U(kuò)頭的直徑應(yīng)滿足其回?cái)U(kuò)后的孔徑為鋼管直徑的1.3倍。

1.4 鋼管的施作 根據(jù)選用的施作方法，用相應(yīng)的設(shè)備把鋼管送(水平鉆機(jī)直接推進(jìn)、回拖或者夯管錘夯擊)入土層中，形成管棚支護(hù)系統(tǒng)。

用夯管錘施作管棚時(shí)，由于鋼管是非控向的，所以第一節(jié)鋼管的夯進(jìn)是保證管棚精度的關(guān)鍵。夯進(jìn)第一節(jié)鋼管時(shí)，必須非常慎重，按照管棚設(shè)計(jì)要求，準(zhǔn)確調(diào)節(jié)好第一節(jié)鋼管方向、角度，然后輕微開啟空壓機(jī)閥門，慢慢夯進(jìn)鋼管，保證第一節(jié)鋼管準(zhǔn)確夯入土層。同時(shí)要注意所夯鋼管的長度要與鋼管直徑、壁厚相匹配。一定要采用合適壁厚的鋼管，使鋼管能承受相應(yīng)夯管錘型號的夯實(shí)力，使管棚達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

用水平鉆機(jī)直接推進(jìn)鋼管法施作時(shí)，開始推進(jìn)第一節(jié)鋼管時(shí)，在開孔階段采取低速低壓，待鋼管進(jìn)入一段距離(一般是1m左右)后，壓力逐漸升高，達(dá)到合設(shè)計(jì)值(根據(jù)現(xiàn)場條件而定)，鉆速升致正常轉(zhuǎn)速。在鉆進(jìn)過程中，必須在鋼管內(nèi)注壓力漿，以沖掉鋼管前端泥土，潤滑鋼管外表面，減小鉆進(jìn)阻力和旋轉(zhuǎn)扭矩，使鋼管能順利旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，因此，鋼管不能開注漿孔。在鉆進(jìn)過程中，通過導(dǎo)向儀隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)掌握鉆進(jìn)數(shù)據(jù)。開始鉆進(jìn)時(shí)，在入土處焊一個(gè)定位三角架卡好鋼管，防止由于鋼管旋轉(zhuǎn)帶來的偏移，保證鋼管的中心線在開孔處沿著設(shè)計(jì)軌跡前進(jìn)。

1.5 鋼管的連接 主要有絲扣和電焊兩種方式連接鋼管。根據(jù)不同的施工方式采用不同的連接方式。用夯管錘夯擊鋼管時(shí)一般用滿焊，焊縫處加綁錢的方式連接，使焊縫處能承受較大的夯擊力;用水平鉆機(jī)施作時(shí)一般用絲扣連接，使鋼管接頭處能傳遞較大的軸向力和扭轉(zhuǎn)。不論采取哪種方式，在加裝鋼管時(shí)，都必須注意檢查鋼管是否彎曲，全部管子中心線是否在同一直線上。

1.6 注漿 在管棚施作完成以后，需在鋼管上開注漿孔進(jìn)行注漿，以固結(jié)管子周圍的圍巖，最終形成一個(gè)棚架支護(hù)體系，使管棚能起到支護(hù)作用。在用水平鉆機(jī)直接推過鋼管法施作時(shí)，由于鋼管是當(dāng)鉆桿使用，所以不能在鋼管上開注漿孔。在采用水平鉆機(jī)和夯管錘結(jié)合的方法施工時(shí)，由于是鉆大孔夯小管，所以必須在鋼管上開孔注漿，以減少管棚與孔壁間的間隙，防止產(chǎn)生沉降。

2 適用范圍與應(yīng)用

由于傳統(tǒng)的管棚施工方法存在鋪管方向控制難，現(xiàn)有的管棚設(shè)備已無法滿足長、大管棚的鋪設(shè)要求。使用非開挖技術(shù)進(jìn)行管棚施作，較好地解決了這些不足，既能鋪設(shè)長、大管棚，又能很好的控制管棚的精度。但是不同的地質(zhì)，使用的施工方法和施工設(shè)備各有不同。

使用夯管錘施作管棚時(shí)，適用的管徑范圍較大，根據(jù)管徑與長度匹配表以及地層條件，該方法施作管棚的長度一般在30m以內(nèi)。同時(shí)，該方法對地層的適應(yīng)性強(qiáng)，既適應(yīng)于含水層，也適應(yīng)于卵石層。

水平定向鉆機(jī)直接頂進(jìn)鋼管法一般用于Φ130~Φ175mm，長度小于30m的管棚施工，但是在非粘土層和礫石層中施工困難，一般適用粘土層。水平定向鉆機(jī)回拖鋼管法施工速度快，對地表干擾小，可控制鋪管方向，施工精度高，可以開注漿孔等優(yōu)點(diǎn)，一般適用于Φ108~Φ500mm，長度小于70m的管棚施工。

水平定向鉆機(jī)和夯管錘結(jié)合施工的方法適用于軟土層，不適用于沙層和礫石層。在機(jī)器工作功率滿足施工的情況下，一般適用于Φ108~Φ210mm、長度15~40m的管棚施工。但是該工藝對操作人員的技術(shù)要求較高，輔助施工時(shí)間較長，其施工速度較慢，不適用于工期相當(dāng)較緊的工程。

3 結(jié)語

通過對非開挖技術(shù)施作管棚的幾種工藝進(jìn)行簡單介紹，并對其注意的問題、特點(diǎn)和適用范圍作了說明，對類似工程施工起到參考和指導(dǎo)作用。

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