超長管棚在礦山法隧道小凈距下穿既有地鐵中的應用

中鐵十一局集團第四工程有限公司，湖北 武漢 430000

近年來，我國各大城市開始修建地鐵以緩解交通壓力，在地鐵建設過程中，經常遇到下穿既有線路的問題。為保證施工順利進行和既有線路正常運營，這就要求在施工時采用一系列措施，包括管棚、管幕、超前注漿等措施，而比較常用的就是管棚施工，文章通過結合廣州市軌道交通22號線礦山法隧道利用超長管棚小凈距下穿既有3號線的實際經驗進行全面分析，希望能夠起到參考作用。

1 工程線路概況

廣州市軌道交通22號線番祈1#豎井至番禺廣場站共55.2m（DK35+009.400～ZDK35+064.600），下穿地鐵既有3號線（如圖1所示）。兩條隧道凈距為2.7m，22號線設計為單洞雙線，隧道寬度為14.3m，高度為11.988m，采用CRD法施工，初支采用35cm厚的C25噴射混凝土，二次襯砌采用厚度為60cm的C35混凝土，拱頂采用Φ108mm管棚進行超前支護，管棚間距為30cm，輔以WSS注漿，確保拱頂地層穩定。

圖1 線路交叉示意圖

為保護既有運營3號線，下穿3號線區間采用Φ108mm超長大管棚一次性穿過，其中由番禺廣場往豎井方向施作管棚50.2m，結合WSS全斷面注漿及其他初期支護措施，對下穿3號線區間進行加固，通過這些措施使得負荷能夠均勻分布，減少土體發生沉降或者變形的概率，有助于提高建筑整體穩定性，減少軸線偏差，確保隧道施工及既有運營3號線的安全性。隧道施工支護參數如表1所示。

表1 隧道施工支護參數表

2 超前大管棚施工技術原理、施工流程及技術要點

為保護既有運營3號線，下穿3號線區間采用Φ108mm超長大管棚一次性穿過，其中，由番禺廣場往豎井方向施作管棚50m，由豎井往廣場方向施作管棚6m，搭接1m，將3號線整體加固。并結合WSS全斷面注漿及其他初期支護措施，對下穿3號線區間進行加固，使負荷能夠均勻分布，減少土體發生沉降或者變形的概率，有助于提高建筑整體穩定性，減少軸線偏差，確保隧道施工及既有運營3號線的安全性。為確保施工精度，超前大管棚打設采用有線儀器定向鉆進技術，先定向鉆孔后送管的工藝進行施工。管棚施工采用非履帶式鉆機，規避履帶式鉆機現場操作時因發生晃動而造成管棚偏位嚴重。

2.1 技術原理

有線儀器定向鉆進施工工法是由鉆桿進行導向，并根據需要使用導向儀，鉆頭內含有傳感器，可以傳輸信號，進而在工作人員控制的顯示器上顯示，因此可以實現對鉆頭鉆進方向、深度以及進度的全面控制。為了達到最佳鉆進效果，需要結合打設長度設計合理的鉆進軌跡，在鉆進過程中，可使用相應的導向系統進行監測。鉆進時，主要利用高頻振動對巖體進行沖擊，達到鉆進效果，鉆進過程中產生的渣土可以經過高壓風管沖出，鉆進過程中要根據需要對鉆進方向進行糾正。

2.2 施工流程及技術要點

（1）施工導向墻、導向管。超前大管棚施工前測量放線出管棚施工輪廓線，定好管棚施工位置，以既有地連墻作為導向墻施工，在地連墻上鉆芯取孔，將其作為導向管，導向管孔徑為150mm，外插角度為0.5°。

（2）搭設移動平臺。在管棚的施工建設過程中，為了實現最佳的施工效果，需要根據具體情況移動鉆機，不僅如此，還要根據施工需要對鉆機高度進行調整。為了確保鉆機的有效工作，必須在相應位置搭建穩定的操作平臺和移動平臺，實現升降功能。

（3）鉆機安裝就位。將鉆機施工平臺搭建完成后，將鉆機移動到操作平臺，并根據施工需要將其移動到對應的操作位置，為后續施工打下基礎。在施工過程中，可以根據管棚位置、鉆具長度和高度等因素合理確定相應的孔位，在這個過程中必須保證鉆機的精準定位，確保施工的有效性。

（4）預設鉆進軌跡。根據工程施工方案預設相應的鉆進軌跡，在這個過程中，必須充分考慮相關因素，例如當地的地理地質條件、管棚長度等，進一步確保鉆孔的有效性。

（5）導向鉆進。要科學確定施工順序，一般按照間隔兩個孔位的規律進行。進行鉆機施工前，工作人員必須對套管管位及其角度進行檢測，確保其符合相應標準，誤差較大時及時進行調整。開孔定位前必須做好調試，調試工作一般由專業人員負責實施，還要做好相關檢測。施工過程中根據需要選擇相應型號的鉆機，鉆孔前，科學測定其位置、角度和方向，確保鉆進的科學性，并對每個鉆孔編號。

（6）導向控制與糾偏。第一，控制上下偏移。鉆進過程中，鉆頭受到自身質量的影響，鉆具前段很容易發生下垂，為了有效處理這種情況，減少糾偏成本，避免環狀間隙的進一步擴大，在管棚中心距離隧道初支結構開挖150mm處，使用水平導向儀以及鉆機探頭控制器進行調整，從而保證鉆進的有效性，確保鉆進工作滿足工程需要。針對管棚的橫向偏差，可以通過對初始段的軸線方向進行控制。施工必須保證鉆機的橫向穩定，還要嚴格控制孔內的環狀間隙。一般按照順時針方向進行，在這個過程中會產生右旋力，但是其偏斜幅度較小，一般比較容易控制。開孔定位可以進行科學控制，以滿足施工要求。第二，方位偏移控制。施工人員要準確控制鉆進的傾角，通過遠程顯示器進行控制，嚴格把控鉆頭傾角偏差，如果出現較大偏差，必須對其進行調整。為了保證軌跡的精度，一次性鉆進還要利用鉆桿實現導向。即鉆進前利用經緯儀測定鉆桿的軸線方向，在此基礎上按照方向進行鉆進。第三，加強過程監控與糾偏。在鉆進施工前，需要結合當地實際科學確定具體的鉆進位置，保證鉆機的鉆桿線與預期的設計線路吻合。要避免鉆進方向的偏移，做好記錄，根據鉆進情況及時做好調整工作，確保整體鉆機施工效果。

（7）管棚送管。在鉆進完成后送管前，重新洗孔，確?？讖胶烷L度滿足要求后才能送管。管棚鋼管采用分節安裝，兩節之間用絲扣連接，絲扣螺紋段長大于150mm。為了提高管棚的抗壓性能，相鄰棚管接縫應錯開，縫距不小于1.0m。注漿鋼管上鉆注漿孔，孔徑為10mm，孔間距為200mm，呈梅花形布置。鋼管尾部（孔口段）2.0m不鉆花孔作為止漿段。

（8）管棚注漿。管棚送管停止后，安裝鋼筋籠，并做好孔口的密封工作，開始注漿。一般選擇水泥漿，還要嚴格按照相關標準進行水泥漿制作。注漿過程中，水泥漿會通過管棚實現擴散。要合理控制注漿壓力，一般控制在0.5～1MPa。根據單孔內具體情況合理控制泵壓，泵壓需要控制在0.2～0.4MPa。注漿完成后，要進行檢查，保證各個間隙被充滿，達到良好的密實性效果。要實施針對性的保壓措施，這是達到最佳施工效果的前提和基礎。

3 結束語

在巖溶隧道的工程施工過程中，相關工作人員要科學應用相關技術，對施工現場進行全面準確探測，結合工地具體情況選擇相應的鉆進方法，只有這樣才能獲得準確的地質預測結果，從而為后續順利施工打下基礎。