既有管线影响下超前大管棚施工技术

胡博凌，凌 涛

（中铁五局集团第一工程有限责任公司，湖南 长沙 410117）

相对高铁、高速公路隧道而言，城市地铁的暗挖通道一般具有断面小、埋深浅、周边环境复杂等特点，如何有效控制隧道的沉降和收敛，同时避免管线迁改、减少施工成本、加快施工进度具有重要的工程意义，国内外专家学者对此进行了大量的研究和实践[1-10]。其中，李正耀[1]提出采用跟管钻进法进行涵洞穿越既有线的管棚施工；朱呈彪[2]提出了在西部黄土地区采用40m水平旋喷桩加固黄土溜塌的施工技术；黄伦海、钱七虎[3]结合数值计算及相似模拟实验，研究了大断面隧道开挖围岩变形及应力变化规律，基于此提出先新建再扩建的施工方案。

与以上隧道不同，长沙市轨道交通5号线高桥南站3号出入口暗挖通道横穿万家丽路，通道埋深较浅，上层覆盖危险性较大的管线，对管棚施工精度要求非常高，现场提出的施工方法可供类似工程借鉴。

1 工程概况

高桥南站位于万家丽路与长沙大道十字路口的南侧，沿万家丽路南北向敷设。车站大小里程端接盾构区间，均为盾构始发，南端设置轨排井。

该站外接附属结构共有5个出入口、1组风亭、1个消防水池及泵房。1号、2号出入口位于车站东侧；5号风亭组、消防水池及泵房位于车站结构西侧，通过车站预留接口直接对接；3、4、7号出入口位于车站西侧，其中3号出入口位于车站西侧的华晨世纪广场，通过地下通道横穿万家丽道路与车站相连，横通道部分采用暗挖施工，通道长36.48m。

2 管线调查与分析

2.1 现场管线布设情况

经现场调查并结合设计图，3号出入口暗挖通道结构范围外，存在较多的地下管线，其中包括10kV、110kV电力管线以及雨污合流管线。根据地勘院、管线权属单位提供的管线相关数据可知：10kV、110kV电力管线位于暗挖起始位置，雨污合流管线位于暗挖终点位置。暗挖通道与地下管线位置关系如图1、表1所示。

2.2 施工难点

（1）3号口管棚施工长度超过了30m，受地质条件影响，管棚打设时管头极易朝周边发生偏移，朝上偏移，将导致管线被破坏，存在较大安全隐患；朝下偏移，则容易导致侵陷，影响后期通道的开挖及支护，因此要严格控制钻进的方向。

图1 暗挖通道与地下管线关系位置图（单位：mm）

表1 地下管线与暗挖通道结构位置关系表

（2）暗挖通道埋深较浅，地面万家丽路为南北向行车主干道，管棚施工过程中由于车辆的扰动影响极易引起地表沉降，需加强监测。

（3）由于管棚埋深浅，注浆过程如果压力控制不到位，地表容易出现漏浆现象，污染城市主要交通干道，造成交通安全隐患，需要加强巡视。

3 管棚施工

大管棚施工工艺流程如图2所示。

（1）钻机工作平台搭设。根据暗挖通道施工断面高度，用I22工字钢及φ108mm钢管焊接搭设超前大管棚的钻孔平台架，具体如图3所示。

（2）测量放线。根据大管棚的设计既定位置进行精确点位放样，确保管棚施工顺利进行。

图2 管棚施工工艺流程图

图3 管棚支架搭设图（单位：mm）

（3）施作止水墙及导向孔。利用开挖面围护桩及模筑砼的施工，形成止水墙，在既定的管棚设计位置进行水钻开孔作业，作为管棚施工的导向孔。

（4）管棚的加工。管棚为单节长4～6m的热轧无缝钢管连接而成，钢管外径φ108mm、壁厚6mm、间距0.4m。管与管之间采用外径φ102mm、壁厚6mm的连接钢管进行连接，且相邻管棚接头错开。

（5）管棚施工。由于施工地层不均，管棚一次打设长度为暗挖长度，管棚上部分别有电力管、雨污管等管线，要求精度高，因此，管棚采用跟管导向钻进法，即直接用管棚钢管做钻杆，前端加特制导向钻头钻至预定深度，钢管及钻头留在孔内，然后注浆。钻进过程中用安装于钻头后部的导向仪探头随时监控钻进方向并及时做出校正。

（6）管棚安装。超前大管棚钢管分为管尖段和标准段两部分。为保证管棚支护效果，管棚孔口中心位置一般为隧道开挖轮廓线上方30cm左右，管棚孔的孔位进行测量定位并用红油漆标出，钢管轴线与衬砌外缘线夹角控制在1～3°，钻孔采用SE-BHD-115A钻机，跳孔间隔进行。钻孔过程中要始终注意钻杆角度的变化，并保证钻机不移位，以确保钻孔方向。

（7）注浆。超前大管棚安装完毕后要对管棚进行注浆处理，浆液采用水灰比为1∶1的水泥浆液，建议采取跳跃式的注浆顺序，即注一隔一，避免串浆；注浆压力逐步增加，控制压力范围为0.5～2MPa，根据实际情况调整注浆参数。

4 工程实践

长沙地铁5号线一标高桥南站3号出入口暗挖通道大管棚采用φ108mm热轧无缝钢管，节长4～6m，环向间距为400mm，施工长度同暗挖长度。为确保管线的安全，超前大管棚离开挖轮廓线外200mm沿拱顶周边布置，管棚施工采用单向打设，即从出入口敞口段向主体结构方向一次性打设，考虑电力管线危险性，第一节钢管水平打设，后续钢管连接后外插角控制为1°以内，施工效果图如图4所示。

图4 管棚施工效果图

管棚施工完毕后进行注浆，注浆浆液采用水泥浆，水泥浆水灰比为1∶1；注浆压力为0.5～2.0MPa，管线下方适当减小注浆压力，确保注浆时管线安全。现场管棚施工非常顺利，注浆过程管线无明显沉降。

5 结束语

（1）通过技术措施控制暗挖通道超前大管棚施工，可以避免管线迁改，减少施工成本，节约工期。

（2）城市地铁暗挖通道施工超前大管棚时，考虑到周边管线的影响，可以在钻进过程中用导向仪探头随时监控钻进方向并及时做出校正，通过调整管棚外插角确保施工期间的管线安全，同时避免侵陷影响暗挖通道的开挖及支护施工。