广州市轨道交通十号线天河路站工程中的大管棚施工工艺

邢 伟

中铁十六局集团有限公司 北京 100018

1 工程概况

广州市轨道交通十号线天河路站工程，起终点里程YCK6+895.400～YCK7+147.100，有效站台中心里程YCK7+063.600。车站外包总长251.7m，地下二层岛式站台车站，轨面埋深约33m，拱顶覆土约19m。车站主体暗挖施工，附属部分明挖，拱顶处联合应用小导管和大管棚施工工艺，起到加固的作用，从而保证拱顶的稳定性。

2 大管棚施工工艺

2.1 导向墙的施作

管棚施工过程中，采用C40 混凝土设洞门环梁，环向长度为主体结构中导洞+ 边导洞长度，要求成型的洞门环梁具有足够的稳定性。环梁内按照0.3m 的间距依次设置导向管，为了准确地控制导向管的位置，在导向管下部安装长度2m 的定位筋，并采取固定措施。导向管材料选用的是壁厚为4mm 的φ133 钢管。管棚材料则选用的是壁厚为6mm 的φ108 钢管。

（1）洞门环梁混凝土施工之前，严格按照设计方案搭设盘扣架体，制作合适尺寸的模板，按图纸进行钢筋绑扎。组织测量放线工作，得到准确且清晰的导向管布设位置和轮廓线。钢筋主筋采用φ32 的钢筋，上下各设置8 根，水平筋采用φ20 的钢筋，间距设置为300mm，箍筋采用φ14 的钢筋，加密区（柱子两侧2m 范围加密）间距为150mm，非加密区间距为200mm；导向管选用的是壁厚为4mm 的导向管，单根长度1.2m，环向间距30cm，安装倾角控制在1°～3°。

（2）采用立模法施工洞门环梁，准确测放洞门环梁的里程位置，浇筑材料选用的是C40 混凝土。

（3）钢筋提前进行下料，在加工厂统一加工并进行配送，在现场完成组装，最终构成完整的环梁钢筋体系；同时，配套连接钢板，加工时在钢板上预留螺栓孔，后续安装时设置M27×80 螺栓，以此实现有效的连接。

（4）钢筋安装到位后，方可组织导向管的安装作业，以钢筋实际位置为准，在其外缘标出导向管的布设位置，在导向管周边进行钢筋加密处理，利用手持坡度仪检测，精细控制导向管的外插角。在保证导向管位置准确性的前提下，以焊接的方法将其固定在环梁钢筋上，提升稳定性，以防发生位移。为了避免堵管问题，混凝土浇筑前对管口做封堵处理。

（5）以φ60 盘扣架为基础材料，根据设计要求搭设稳定可靠的架体支撑体系，待该架体搭设成型后，于上方铺设木模板。底模采用厚度15mm、宽度50cm 的胶合板并配合10cm×10cm 的方木进行加固；侧模采用与底模相同的材料。为了保证模板的稳定性，采用方木及钢管做支撑处理。模板拼装环节，板间粘贴双面胶，从而使相邻两板稳定结合，以免在混凝土浇筑期间漏浆。环梁两侧采用ф48 钢管配顶托对顶加固，间距控制在50cm×50cm。为确保架体问题，纵向3 跨1.8m，竖向每隔2 跨3m，采用φ48 钢管通过扣件与盘扣脚手架连接，使环框梁与横通道对侧初支形成对撑，增加架体稳定性。经计算满足强度、刚度及稳定性要求。

（6）导向管安装工作落实到位后，对前期设置的各类材料做详细检查，若无误则正式组织混凝土浇筑作业。为了提高混凝土的密实度，加强振捣，此环节的施工人员应严格控制振捣器的作业点位，既要满足振捣要求，又要避免碰触摸板等既有材料的情况，否则容易导致局部材料偏位、受损的情况。

2.2 管棚钢花管的加工

（1）采用连接套对管棚钢管做有效的连接处理。

（2）管棚钢花管的钻孔布置情况为纵向设4 排，间距为300mm，孔径10mm，但末端2m 范围内不设置，孔位遵循梅花形布置原则。

2.3 钻孔平台的搭设和钻机的安装

（1）以枕木或者钢管脚手架为基础材料，搭设稳定可靠的钻机平台，以便钻机的稳定运行，由其从高孔位开始施工，逐步向低孔位以对称的方式推进。在该作业流程下可以缩短移动钻机与搭设平台的时间，更有利于提高钻机定位的准确性。

（2）平台支撑必须紧贴地面，各构件的连接必须具有足够的稳定性，否则钻机运行时可能会发生下沉、摆动等现象，随之影响到钻孔质量。

（3）切实提高钻机定位的准确性，需要与孔口管方向保持平行。联合应用挂线、经纬仪检测多种方法，科学判断钻机的实际就位情况，根据实测数据与设计要求的差值对钻机做合理的调整。此外，钻机钻杆轴线应与孔口管轴线重合，否则也容易产生钻孔偏差。

2.4 钻孔

（1）对坡面喷素混凝土，形成止浆墙，在此处理方式下，可以避免在注浆期间出现漏浆、坍塌问题。预埋的φ152 孔口管作为导向管，以便钻孔作业的顺利进行。

（2）正式钻孔前，应该全面检查钻机的性能；钻孔期间，加强对现场实际情况的观察，必要时加泥浆钻进，待钻进所处部位恰好为砂层时，鉴于该处具有易塌孔的特点，应先采取泥浆护壁措施，在此前提下继续钻进[1-2]。

（3）施钻时顶进掌子面，钻机钻进初期以慢速运行状态为宜，待深度达到20cm 并且无异常状况后，可将速度提高至正常状态，继续完成剩余部分的钻孔作业。钻进时，应注重钻机纠偏工作，以此保证最终成孔质量。

（4）首节钻杆钻入岩层尾部，仅剩余20～30cm 时，不再继续钻进，钻机以低速反转的状态运行，安全地脱开钻杆，若无异常状况，则钻机沿导轨退回原位，将第二节钻杆安装到位，做接长处理。换钻杆时，需要全方位检查钻杆，判断其是否弯曲、受损，若有不满足要求的钻杆，及时进行换新。受推力和振动力的作用，钻杆可能会有颤动现象，若在此条件下钻进，钻孔可能缺乏足够的垂直度，为此将扶直器套在钻杆上，用于维持钻杆姿态的合理性。

2.5 顶管

（1）先钻引导孔，再借助钻机将管棚（带有工作管头）沿引导孔钻进，根据施工进度及时对管棚做接长处理，有序施工，最终到达孔底部位。

（2）管棚接长是一项精细化的工作，需要将首根钢管顶入钻好的孔内，再有序接长。相邻管的接头前后错开，接头不可共处相同的截面，否则易出现受力异常的状况。

（3）顶管过程中，加强对各节钢管所处位置的检查，第一节钢管进入孔内同时孔外部分为30～40cm 时，安装第二节，钻机以低速的运行状态将钢管顶进，避免钢管偏位、受损。为有序完成接管、推进作业，提前对钢管编号。

（4）采取的是机械作业的方法，节段间设置20cm 丝扣，起到连接的作用。管棚顶到位后，用速凝水泥填补钢管与导向管的间隙，确保在后续的注浆施工期间不存在漏浆现象。堵塞时，设进浆孔和排气孔，以满足后续施工要求。顶管后，逐根检查，若无误则安排清孔，以免杂物堵塞而出现注浆顺畅性不足甚至无法注浆的情况[3]。

3 管棚注浆

（1）部分孔的出水量较小，可一次性注浆到位；部分注浆孔出水量略大，较为适宜的是分段后退式注浆的方法；还有部分孔的成孔难度较大，为此以分段前进式的方法完成注浆作业。

（2）浆液必须具有均匀性，搅拌时间3min，将拌制好的浆液用滤网处理，过滤其中的杂物，随即转至储浆桶内，以便压浆。严格控制各类原材料的用量，以水泥、水为例，各自的称量误差均不可超过5%。

（3）注浆管与管棚接口的连接部位安装安全阀。

（4）注浆期间对现场做全方位的观察，例如孔口、邻孔，确保无串浆问题，若存在异常则确定串浆口，以间歇式注浆的方法加以处理，或是用锚固剂封堵，经过相应的处理后，若无串浆问题，可恢复正常注浆作业。

（5）注浆压力是注浆施工的重点控制指标，遵循注浆压力稳定性的原则，不可忽然增加或减小注浆压力[4-6]。若注浆期间压力有异常升高的情况，意味着注浆管遭到堵塞，浆液无法顺畅流动，此时随即暂停注浆，停机检查，确定堵塞的部位，进行疏通。注浆压力达到1.5MPa 后，安排持压，时间至少为5min，同时观测实际注浆量，待该值达到设计值的95%后，可以结束注浆作业，此时尽快完成注浆口的封堵处理，以免外部空气混入其中。

（6）注浆施工中，注浆时间、压力等各项参数均要得到完整的采集与记录，形成完善的《注浆记录表》，作为质量分析的关键依据[7-8]。此外，监控连通装置及各类与注浆有关的部位，若有问题则及时处理，以免影响到注浆效果。

4 超前小导管作业

（1）小导管的加工制作。作为地下隧道工程中的一种预支工法，超前小导管的支护作用不容小觑。介于支护所用的小导管都属前期加工制作而成的一个整体，故在具体的制作过程中，技术人员通常会选用直径在38～50mm 的无缝钢管进行制作；并在小导管的前端做成大概10cm 长的圆锥状，于尾端焊接直径6～8mm 的钢筋箍，按照梅花形布设溢浆孔。

（2）钻孔与顶进操作。制作完成后，紧接着要以钻孔的方式将其顶进到相应的支护位置。此时技术人员务必要以工程的实际情况为依据，借助风钻展开钻孔作业，所用钻头的孔径也要较设计的导管管径大20mm 以上方算合格。由此才可具备钻孔和顶进的施工条件。

（3）注浆。为确保混凝土的稳固与干燥效果，超前小导管支护中，注浆操作属于一个非常细致的工作，因此建议施工人员要选用特定型号的注浆泵来实现对水泥浆和泥砂浆原料的压注作用。并在注浆前期，先将原有的掌子面用混凝土密封，建立一定量的止浆盘，便于后期混凝土由上到下喷射的实际操作。注浆过程中要时刻观察压力值的参数变化，确保在0.5～1MPa 之间即为注浆合格。

5 结语

综上所述，在隧道开挖施工中，需要采取支护措施来保证施工的安全性和结构的稳定性。大管棚施工工艺作为现阶段较为典型的一种支护形式，其应用效果良好，加固可靠性较佳，可在类似工程中广泛运用。经过分析后提出钻孔、顶管、注浆等关键环节的具体作业要点，最终保证了工程的整体质量，起到了良好的加固效果。