地铁矿山法隧道管棚施工

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1 工程概况

杭州地铁湘湖停车场位于钱塘江南岸萧山区湖头陈村附近，东侧为风情大道，南侧有礼帽山、西侧为湖头陈村的道路、北侧有规划扩建的湘西路，河道水系密布，地势基本平坦。礼帽山一侧为湖头陈村公墓，规模较大。场址所在地地面为西高东低，标高为5.00m~5.50m。

本标段出入场线隧道为单孔双线马蹄形断面，牵出线隧道为单孔单线马蹄形断面，设计为矿山法隧道。1#进出场隧道位于王家湖山北部山坳内，里程为DK0+559.16~DK1+423，全长863.84m，出入口为V级围岩；2#进出场隧道位于DK1+465~DK1+558，全长93m，出入口为V级围岩；3#牵出线隧道位于QDK0+153.64~QDK0+211.81，进口为V级围岩。

隧道进出口段均为V级围岩,地质条件较差,为了确保进洞施工安全,洞口V级围岩均设计加强段,采用长管棚预注浆进行超前支护,并且设计1m长,1m厚度的混凝土套拱作为管棚导向墙。单孔双线隧道洞口管棚长度为40m，牵出线隧道洞口管棚长度为10m。

2 地质特征

2.1地质

1）1#隧道进洞口，隧道底板高程约-8m，围岩类型主要为强风化含泥质石英砂岩，岩体较破碎，该处山体坡度较陡，坡度45°，山体表部为第四系残破积层，厚约3.0m，该处强风化层厚约15m,岩层走向与洞轴线呈小角度相交,倾角约70°；1#隧道出洞口,隧道底板高程约3m,山体坡度35°,下缓上陡,现场山体边坡稳定,洞轴线大致垂直于地形等高线,围岩主要为强风化含泥质石英砂岩,岩体较破碎,岩层走向与洞轴线呈约60°相交,倾角25°~33°；

2）2#隧道进洞口，隧道底板高程约6m，围岩类型主要为强风化，中等风化与微风化含泥质石英砂岩层，岩体较破碎~较完整，该处山体皮度相对较缓，坡度30°左右，山体表部为第四系残坡积层，厚约5.0m，该处强风化层厚约3m，岩层走向与洞轴线呈50°相交；2#隧道出洞口，隧道底板高程约4m，山体坡度30°~40°，下缓上陡，现场山体边坡稳定，洞轴线大致垂直于地形等高线，围岩主要为强风化，中等风化含泥质石英砂岩，岩体较破碎~较完整，岩层走向与洞轴线呈约60°相交，倾角25°~30°；

3）牵出线隧道洞口，隧道底板高程约5m，山体坡度30°~40°，下缓上陡，现场山体边坡稳定，洞轴线大致垂直于地形等高线，围岩主要为强风化，中等风化含泥质石英砂岩，岩体较破碎~较完整，岩层走向与洞轴线约60°相交，倾角25°~30°。

3 总体施工方案

3.1 施工准备

依据设计测量放样隧道口临时边仰坡，整修临时边仰坡，实施洞口仰坡截水沟，初始喷护临时边仰坡，放样管棚准确位置，施作作业平台。

3.2 施工方案

混凝土护拱作为管棚的导向墙，在管棚轮廓线以外拱部出入场线130°、迁出线120°范围内施作，断面尺寸为1.0m×1.0m，护拱内设钢筋支撑，钢筋与管棚口连接成整体，导向墙基础确保稳定。孔口管作为管棚的导向管，它安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响管棚的质量。用全站仪在工字钢架上定出其平面位置，用水准尺配合坡度板设定孔口管的倾角；用先后差距法设定孔口管的外插角，孔口管要牢固焊接在工字钢上，防止浇注混凝土时产生位移。

4施工方法及施工工艺

4.1测量放线

根据套拱设计图，考虑衬砌内轮廓比设计尺寸放大5cm以保证隧道净空、并且考虑预留沉落量及施工误差，套拱比明洞衬砌外轮廓放大15cm进行施工。

4.2套拱施工

本隧道套拱设计长度1m，混凝土厚度100cm。套拱采用组合钢模板，间距50cm架立2榀I18工字钢拱架，按照1°~2°的外插角、40cm的环距将37根长度1m的φ140*5mm导向钢管焊接在钢拱架上，导向钢管安设的平面位置、倾角、外插角的准确度直接影响棚的质量，用经纬仪以坐标法在工字钢架上的定出其平面位置；用水准尺配合度板尺设定孔口倾角；用前后差距法设定导向管的外插角。导向管牢固焊接在工字钢上，防止浇筑混凝土时候产生位移，然后进行套拱混凝土浇注。套拱拱脚砼基础设置应稳固。导向管外插角应控制好，并且在混凝土浇注过程中经常检查防止其移位。

4.3长管棚施工

1）开挖周边放样布孔；

2）搭钻孔平台安装钻机。

（1）钻机平台用钢管脚手架搭设在稳固的地基上，脚手架连接牢固、稳定，防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移而影响钻孔质量。

（2）钻机定位：钻机要求与已设定好的导向管方向平行，必须精确核定钻机位置。用经纬仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与导向管轴线相吻合。

3）钻孔

（1）长管棚施工工作面钻孔采用两台XY-28-300D电动钻机，岩质较好的可以一次成孔。钻进时产生塌孔、卡钻时，需要注浆后再钻进。

（2）钻机开钻时，应低速低压，呆成孔10m后可以根据地质情况逐渐调整钻速及其风压。钻进过程中经常用倾斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的状态判断成孔质量，及时处理钻进过程中出现的事故。钻进过程中确保动力器、合金钻头按照同心圆钻进。

（3）认真做好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身管棚时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身管棚。

4）清孔验孔

用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。并用高压风从空底向孔口清理钻渣。

5）安装管棚钢管

长管棚采用φ108mm×6mm的热扎无缝钢管，管节长3m、6m，注浆采用1：1水泥浆液。钢管环向间距40cm布设，仰角1°~3°（不包括线路纵坡），钢管施工误差径向不大于20cm，隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少错开1m。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长度30cm。钢管上每隔15cm交错钻孔，眼孔直径10mm~16mm，尾部1 100mm不钻孔，端部100mm作成尖锥形。

（1）管棚施工时先打有孔钢花管，注浆后再打无孔钢管，无孔钢管可以作为检查管，检查注浆质量。钻机立轴方向准确控制，以保证孔口的孔向正确，每钻完一孔即顶进钢管，在钻进过程中经常采用测斜仪量测钻进的偏斜度，发现偏斜及时纠正。

（2）为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节钢管采用3m钢管，编号为偶数的第一节钢管采用6m长钢管，以后每节均采用6m长钢管。

6）注浆

安装好有孔钢花管、放入钢筋笼后即对孔内注浆，浆液由ZJ-400高速制浆机拌制，采用BW-250/50型注浆泵。注浆机将砂浆注入管棚内，初压0.5MPa~1MPa,终压2MPa,迟压10 min后停止注浆。

5效果评价

本次地铁隧道采用大管棚作为超前支护，通过注浆将破碎围岩固结加固，使围岩和管棚 连成一个整体而受力，在隧道开挖线外形成一个环向的支撑体，有效地阻止了破碎围岩出现的松散和垮塌情况，为隧道的顺利施工创造了条件。

参考文献

[1]《铁路隧道设计规范》（TBJ1003-2005）.

[2]杭州地铁1号线工程施工设计第二十三篇湘湖停车场，第五册第一分册，出入场线隧道.

[3]施工现场地质、水文等勘察资料.