地铁隧道长管棚施工相关技术研究

李伟

摘  要：该路段的路线主要位于红旗街的南北两侧。该路线从公滨路站出发，然后沿北前进，经过红旗街高架桥和哈尔滨工业大学香坊筒子楼，接着穿越下方人防通道，继而到达珠江路站，采用倒挂井壁法进行竖井施工。根据物探资料，高层建筑为地面17层，地下1层，桩基础，桩径600mm，桩长大于16.8m，框架结构;南侧及北侧多层建筑均为地面7层，地下1层，为砖混结构。

关键词：南北敷设  倒挂井壁法施工  砖混结构  桩基础

中图分类号：TU94                            文献标识码：A                 文章编号：1674-098X（2021）06（c）-0020-04

Abstract： The route of this section is mainly located on the north and south sides of Hongqi Street. The route starts from Gongbin Road Station， then goes north， passes through Hongqi Street Viaduct and Xiangfang Tongzilou of Harbin Institute of Technology， then crosses the civil air defense channel below， and then reaches Zhujiang Road Station. The shaft construction is carried out by upside down shaft wall method. According to geophysical data， the high-rise building has 17 floors on the ground and 1 floor underground， with pile foundation， pile diameter of 600mm， pile length of more than 16.8m and frame structure; The south and north multi-storey buildings have 7 floors on the ground and 1 floor underground， which are brick concrete structures.

Key Words： North-south laying; Upside-down shaft wall method construction; Brick-concrete structure; Pile foundation

1  工程概况

哈尔滨市位于我国东北部，黑龙江省西南部，处于东北亚中心区域，哈尔滨市区的地域较平缓，哈尔滨的东部属于丘陵地带，它的东南地势较高，西北地势较低，东南高、西北低这样就形成一种倾斜角度，哈尔滨市的平均海拔高度大概为151m。哈尔滨市区地理位置处于松花江形成的三级阶地上：第一级阶地海拔为132～140m，地势平缓;第二级阶地海拔为145～175m，由第一级阶地演化而来，没有较大界限，这部分地区长期受流水侵蚀，地势低洼，土地湿润;第三级阶地海拔为180～200m，主要为山地地区。施工场场地形平坦，标高在141.90～144.30m。

2  管棚断面支护设计参数

该施工场位于区段在穿越哈尔滨工业大学家属院香坊筒子楼及其南北附近建筑时需设置管棚工作室，其设置点如表1所示。

大管棚分为两段施工，施工方法采用水平定向的施工工藝和根管钻孔的施工方法[1]。左DK19+451.507～ 左DK19+460.423处管棚工作室开始打设第一段53m管棚，左DK19+400～左DK19+408.450开始打设第二段50m管棚，第一段管棚与第二段管棚搭接长度3m。在施工的过程中会因工程原因而产生向下扭曲变形，例如，会出现土体塌陷及钻杆自身重力等原因。因此管棚上仰角度往往根据地质情况、管棚直径、钻机选型和其他相似工程经验来确定，通过这些因素的影响下，考虑仰角度的度数选取一般往往取为5°。

管棚工作室断面初始支护的格栅钢架纵向间距按照管棚工作室变更图纸执行的，在从标准断面过渡到扩大断面位置，是通过两榀格栅钢架进行过渡处理的，详见图1至图5。这种施工的开挖方法采取上下台阶法工艺，在施工的过程中上台阶核心土留置大小以满足施工管棚场地为准，上下台阶之间应该按照要求设置临时的仰拱;在上台阶扩大断面的施工中，对于间隙的处理采用同等级的素混凝土二衬一起进行浇筑。现场的施工工艺按照区间施工专项方案进行施工[2]。在施工过程中也要对施工部位进行监测，所以在施工中按照监测方案要求对地面及筒子楼进行相应的监测。监测的数据实时地反应，对施工过程进行相应的指导，及时发现存在的隐患，及时处理防止工程事故的发生。发挥监测的功能，让施工更加安全、可靠、合理，保证施工稳步推进[3]。

施工的地理位置是侧穿哈工大家属院香坊筒子楼，其风险设计范围内和其他支护参数按设计进行施工，保证其安全可靠。

管棚上台阶处需设置一处由C25混凝土浇筑而成的长80cm，厚70cm的导向墙，导向管采用Φ140钢管，每根钢管长为0.8m，厚为4mm。

拱部及边墙在前期的支护施工时需铺设长度为0.8m的φ42注浆钢管，设置相应的间隔为：环向的起拱线为2m，边墙为3m，纵向为3m;依梅花形状进行布置。管棚工作室首先闭合成环形，待变形趋于稳定后，在用水泥砂浆进行压实固定，注浆小导管末端应与格栅钢架焊接。注浆工艺同标准段施工工艺[4]。

3  大管棚施工工艺

大管棚施工的主要工序包括第一搭建平台、然后安装钻机、开始钻孔、清洁钻孔、检查钻孔、钢管就位、1∶0.5水泥浆注浆、清洁钻孔、水泥砂浆（M30）填充等。

3.1 施工准备

（1）上台阶位置平整潜孔钻车停放场地。

（2）然后对大管棚孔位从左向右顺次进行孔位编号，要确保编号的正确性。

（3）要确保潜孔钻车的稳定性，还要保证钻孔的质量，确保钻机在工作时保证钻机的稳定，一定不能使其发生较大位移[5]。

（4）钻机定位：首先要求钻机平行于已设置的预埋导管的方向，并且必须准确检查钻机的位置，并在施工现场放线隧道的中心线作为控制钻机定位线。钻杆设置的角度由水平仪来进行确认，水平仪是由吊线和钻杆导向装置共同控制的，如果不能一次性确定钻杆，就需要多次调整至钻杆的轴线与孔口管的轴线相吻合为止。钻机的定位一定要确保准确，这是至关重要的一个步骤。

3.1.2 钻孔

（1）在钻孔前要做一些准备，首先要求钻机的质量必须达到标准施工的要求，在机械运作的时候必须要保证机械的正常运行;在开始施工钻井的时候，若遇到不良地质、例如遇到易沉陷土壤的时候则需要添加水泥砂浆以用来加固墙体，这样能保证钻孔进行正常的施工;例如在遇到成孔困难的情况下，就可以在钢管前段做加固措施如焊接钢管，添加套筒等这些方法进行处理。保证施工进度按照时间进度稳步推行的。

（2）钻机安装到位后，在钻孔的时候首先要根据预先测量和放样的位置进行钻孔，顶紧掌子面以用来提高钻孔的精度，并由现场的相关技术人员进行检查钻杆的角度、相应的位置。这样刚开始的时候首先以低速启动钻机，以确保钻机正常工作。钻孔深度达到6m并且钻机稳定后，将其慢慢加载到正常的钻孔速度。在施工的钻孔过程中，应根据相应的工程实际情况来不断调整钻机的位置和方向，来确保钻孔的质量。

（3）将钻杆的第一部分钻入导向壁后，当剩余20～30cm的时候，这个时候要停止钻孔。需要利用2个管扳手手动夹紧钻杆，以缓慢逆向旋转钻头，然后慢慢松开钻杆。使钻机将沿着导轨返回到原先位置，接着手动安装钻杆的第二部分，并在钻杆的前端安装套筒，以方便连接。缓慢移动钻机以到达第一个钻孔的后部，与钻孔对齐之后再进行整体的连接。

（4）在更换钻杆的时候，要注意检查钻杆是否铅直。完整，中心气孔是否畅通等情况，如果不符合施工的要求，应该进行相应的更换，以保证正常工作。

（5）钻杆在工作过程中可能在力的相互作用下发生上下振动的情况，从而导致钻杆发生弯曲或倾斜等意外情况。因此在钻孔时应将扶直器固定在钻杆上，使其随着钻杆移动，以保证钻杆的平直[6]。

4  結语

根据实际情况确定了管棚工作室断面支护设计的相关参数，确定根管钻孔的方法、管棚的仰角、开挖的方法等施工要点。研究了大管棚施工工艺，大概分为：搭建平台、安装钻机、开始钻孔、清洁钻孔等。还要注意使钻机位置平行于已设置的预埋导管，并按照事先测量放样的点位进行钻孔，不得随意钻孔。

参考文献

[1] 邢宇祺.浅埋软弱围岩暗挖隧道超前变形规律及控制模型试验研究[D].北京：北京交通大学，2019.

[2] 刘文彬，任大勇.隧道穿越浅埋段沟谷长管棚注浆加固施工技术[J].煤炭工程，2018，50（10）：30-32.

[3] 熊熊，软弱围岩隧道长管棚超前支护施工技术探讨[J].四川建材， 2018， 44 （6） ：108-109.

[4] 李明元.兰州地铁2号线出入场线段暗挖隧道施工稳定性研究[D].西安：西安建筑科技大学，2019.

[5] 李兆平，史磊磊.北京地区暗挖地铁车站结构设计方法研究进展综述[J].隧道与地下工程灾害防治，2019，1（3）：14-21.

[6] 邓一，沙鹏，练浩，等.层状岩体隧道CRD法施工工序数值模拟研究[J].公路，2020（4）：377-382.