城市地铁隧道管棚支护施工要点探讨

周尧

深圳市市政工程质量安全监督总站 广东 深圳 518000

1 地铁隧道管棚支护施工技术要点

1.1 护拱施工

为有效确保管棚施工的精度，确保钻进时保持一定的角度与方向钻进。须在钻进作业前，按要求在作业平台浇筑管棚导向护拱，护拱内安设导向管，导向管按要求与护拱内钢筋骨架进行焊接固定。而为确保导向管的焊接精度，须在焊接前细致测量每根导向管的位置坐标，护拱内钢筋骨架采取三排钢拱架进行连接，以有效保证其稳定性，防止因钢筋骨架失稳而导致管棚下垂侵入隧道限界。

1.2 管棚加工

在进行管棚的设计时，要在断面的拱门部位120°范围内进行注浆工作，并采用动态管理理念，根据施工现场即时钻孔探测工作对注浆区域进行调整。其中，单号管可以选用无缝钢管，需要在管口位置预留有2m左右作为止浆段，另沿环形方向安排四排注浆孔洞，纵向孔洞按梅花形布置；双号孔采用热轧无缝钢管。管架采用6m、3m、6m三种规格，通过套管直接予以连接，在一端的连接处通过铜管插入钢管交接处进行固定，并采用电焊焊接牢固[1]。若出现不同规格管架，可以采用变径器进行连接，将管架接头和合金钻头之间进行安装连接。

1.3 钻孔施工

（1）钻机定位。在进行管棚支护施工时，根据前期设计的相关参数和设计方案，结合跟管钻进的施工方法，并依照由高孔位向低孔位的顺序实施钻进。钻孔时，结合地铁隧道施工实际选用型号规格相匹配的电动钻机，开钻时须严格控制上挑角度为3°～5°。

（2）钻进成孔。①整个钻孔过程中，须确保钻孔平台底座稳固，控制好钻机与掌子面间的距离应＜2m，并按照先单号孔后双号孔的顺序进行钻进。②钻孔时须保持匀速钻进，及时进行钻孔检测，一旦发现钻至夹砂土层或者硬石位置时，必须要严格控制钻进速度，避免钻偏或出现夹钻破坏钻头而影响后续施工。③开孔钻进时应保持低速低压，当成孔深度达到1m时方可提升压力至1.0Mpa左右，若正常钻进过程中发现软质围岩或稳定性不高的流塑状黏土，则须及时降低压力选择低压钻进。

1.4 管棚施工

（1）管棚顶进。待钻孔完成后及时进行管棚的安设，以免出现坍孔；管棚安设时通过钻机推进器将钢管棚架顶进，钢管节段之间通过丝扣进行连接，顶进时选择6m、3m长度的管节交替使用；完成管棚的顶进后及时将管棚架与孔壁间的空隙填实，钢管外露端焊接法兰盘与止浆阀，并对焊接强度及填充密实度进行检查。

（2）浆液配制。注浆浆液主要采用水灰比为1∶1的水泥-水玻璃混合液，质量比应在1∶0.32～0.36之间为宜，其中，水玻璃浓度与模数应进行精准控制，浓度为35，模数为2.4，注浆时的压力控制在0.5～2.0MPa之间，同时，要注意对注浆过程予以严密观测，并控制初始压力为0.5～1.0Mpa，终止压力为2.0Mpa[2]。

（3）管棚注浆。①在进行管棚注浆作业前，应首先对注浆管路与注浆设备进行检查，确认无误后按要求进行压浆试验，明确注浆的各项参数，并以此为依据进行注浆作业；②按照间隔的形式进行注浆，边注浆边观察孔口、邻近孔及斜面层的较薄位置处是否存在串浆现象，一旦检查发现存在串联现象，应立即停止注浆工作，并采用凝固锚剂、水泥砂浆等材料对串浆部位进行封堵，直至无串浆时方可继续进行注浆作业。③注浆量应根据钻孔大小，通常为钻孔圆柱体积的1.5～2倍。若注浆量已经满足浆液的注入要求，但管内压力仍然达不到标准压力值时，则应调整浆液浓度、提升注浆压力继续进行注浆，确保钻孔与钢管四周的空隙填充密实。在注浆压力达到2.5MPa，持压5min后停止注浆，并封堵注浆口。

2 地铁隧道管棚支护施工质量控制

为确保地铁隧道管棚支护的作业成效，务须严抓紧控，抓好细节，对管棚支护作业全程给予着重管控。

（1）若在管棚施工中遇到松散软弱地层，应将钢管布置的间距减小，可将钢管间距控制在0.1～0.2m之间，或按照钢管直径的2～2.5倍尺寸来进行估算。

（2）在进行作业面的掘进时须保持合理的掘进步距，避免因步距过小、工序转换复杂而降低掘进施工的作业效率，同时，还要避免因掘进步距过大而造成的安全事故。通常，掘进步距须控制在1～2m之间，并根据地质勘察结果及相应计算予以合理调整。

（3）确定好适宜的隧道管棚支护长度。根据以往隧道管棚支护施工经验与规律，管棚支护长度越长，所需的辅助时间越少，则施工效率越高。但是需要注意的是，在施工现场往往会受到钻孔机具、钻孔作业方案、钢管材质等多方面因素的制约，如若管棚支护长度过长还会影响现场管棚布置的角度与排列，因此，通常需要根据施工现场地质条件及现场施工机具将管棚支护长度控制在10～20米之间为宜。

（4）确定好适宜的钢拱架间距。若隧道洞口段的地质条件为浅埋段，则在洞口段采用工字钢架更为适宜；如若隧道洞口段地质情况为碎裂带或软弱地质情况时，则宜采用格栅钢架或工字钢架与格栅钢架联合间隔使用。注意做好间距控制，一般I类围岩地段钢架间距在0.6～0.75米之间为宜，遇到特殊情况或地质条件较差时须采取相应的加密处理措施。

（5）确保搭接长度符合相应要求。管棚之间的搭接长度通常需要根据隧道开挖高度以及开挖地段的围岩情况予以综合确定，对于纵向方向的管棚搭接，长度必须大于1.5米，根据以往经验可确定在2～4米之间[3]。

3 结束语

作为时下地铁隧道或公路、铁路隧道开挖施工中极为常见的支护结构，管棚支护的施作成效事关后续工序的安全顺利进行，因此，相应施工、监管人员务须对管棚支护的施作全程给予着重关注，多措共举，齐抓共管，竭力促使其施作质量优质达标。