發布時間：2013-04-24所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 本文以深圳豐盛町地下陽光街工程為例，詳細介紹水平導向鉆進大管棚施工技術，為以后為類似工程提供參考。
摘 要：本文以深圳豐盛町地下陽光街工程為例，詳細介紹水平導向鉆進大管棚施工技術，為以后為類似工程提供參考。
關鍵詞：水平導向鉆進；大管棚；施工技術
Abstract: This paper introduces the large pipe shed construction technology from the horizontal directional drilling, taking underground Sunshine Street project of Shenzhen rich Cho as an example, for your reference in future.
Key words: horizontal directional drilling; large pipe shed; construction technology
中圖分類號：TU74 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）
1 前言
因區域地質構造和圍巖工程性質的變化,隧道在掘進過程中常會遇到斷層或軟弱、破碎帶,易引起隧道拱頂圍巖失穩、漏頂等工程問題。目前,國內外多采用大管棚工法,作為隧道洞口淺覆蓋段和隧道內遇各種軟弱土層時掘進的主要輔助措施。但因其一次性施作距離較短,常需在較長隧道內預設多個管棚工作室,施工難度較大,影響工效。為解決上述問題,經過探索和試驗,設計出“導向跟管鉆進法”,進行長管棚施工,單向一次性打設棚管長度超過100m，并在深圳豐盛町地下陽光街等工程中得到成功應用。
2 工程概況
豐盛町地下陽光街為深圳市深南大道地鐵車工廟站兩側的地下空間，設在深南大道兩側綠化帶之下。整個商業街按地下位置分為四個區：東北側為A區，西南側為B區，東南側為C區，西北側下穿深南大道為D區。本工程范圍為：B區暗挖（下穿泰然九路的B區暗挖隧道和下穿風塘渠的B、C渠連接段的暗挖隧道）、D區暗挖隧道結構部分。
3 導向跟管鉆進原理
定向鉆進方法是非開挖管線施工的一種方法。該方法要求在鉆進過程中能準確定位鉆頭在地下的位置和方向。根據鉆頭在鉆進過程中的位置和方向同設計軌跡的差異，利用能調節方向的鉆頭（一般為楔型鉆頭）改變鉆頭的鉆進方向，從而完成鋪設工作。
鉆頭內裝有特制的傳感器，傳感器由信號線連接顯示屏。顯示屏顯示鉆頭的傾角和面向角(導向板的方向：導向板朝上即為12點，如同鐘面)。打設角度如偏下，可以把鉆頭調到12點，即導向板朝上，直接頂進，此時由于導向板底板斜面面積大，受到一個向上的力，鉆頭軌跡就會朝上運動。同理在6點糾偏可以使鉆頭軌跡朝下，9點、3點分別是為左、右糾偏方向。如果角度合適，鉆機會勻速旋轉鉆進，此時鉆桿軌跡是平直的，所以導向鉆頭是上下糾偏的關鍵。
4 水平導向跟管鉆進法施工超長大管棚施工方法
管棚施工中，用棚管代替鉆桿，其最前端加裝如上所述的導向鉆頭，后續棚管之間采用絲扣進行連接，利用水平定向鉆機將棚管依次打人土體中。在鉆進過程中，依據導向鉆頭內置的定位傳感器傳出的角度信號，對鉆進角度進行調節，使棚管按設計軌跡鉆進。當棚管打進至設計深度后，撤回定位傳感器，隨后立即向管內注漿。
4.1 鉆機的選擇
鉆機是進行非開挖導向鉆進法施工的主要設備，它的適用與否直接關系到導向鉆進施工的安全性、經濟性。而現在市場上的鉆機品牌眾多、型號多樣，滿足地層條件和工程要求的導向鉆機不是唯一的。所以可以根據回拖力的大小來選擇既經濟又安全的導向鉆機�；赝瞎芘飼r的鉆機拉力F大于管壁與孔壁之間的摩擦力W時，即可用鉆機直接將管棚道拉入地層；當F<W時，對于鋼管可采用輔助頂推裝置在鋼管尾部下管坑內進行同步頂推，輔助頂推裝置包括頂管機和夯管錘。
4.2導向墻施工
先在拱腳灌注高60cm混凝土導向墻基礎，然后將導向架固定在基礎上，對導向管進行復測無誤后，采用I16鋼架及3015鋼模安裝導向墻模型，灌注C30混凝土，導向墻沿隧道縱向長2.8m，高1.5m，灌注過程中用全站儀對導向管進行全過程監控。
4.3 安放支架
支架主要承受水平定向鉆機及操作人員的重量。支架采用I25a工字鋼作為水平及橫向支撐，支撐焊接在風道與車站結合部初期支護鋼架及臨時中隔壁工鋼上。根據管棚位置不同，每次支架平臺搭設寬度也不同，在上部每個平臺可施工4根管棚，下部每個平臺可施工3根管棚�；謴团R時支撐后進行下一平臺搭設。
4.4 鉆機安裝就位
采用手拉葫蘆把鉆機懸吊在需要施工位置，調整水平定向鉆機前后方向，使水平定向鉆機鉆桿軸線與設計管棚中線在同一軸線上。同時調整固定支座使水平定向鉆機走行軌縱坡為～0．3％ ，與設計管棚縱坡一致，之后進行鉆機固定。
4.5 導向孔施工
導向孔施工是整個工程的關鍵工序，它的成功與否將影響整個大管棚的施工質量。導向孔施工受導向系統、泥漿系統、水平定向鉆機導向孔徑及操作等因素影響。施工過程中根據長管棚埋深不同采用不同的導向系統和泥漿配置。
導向鉆進前應對鉆機定位情況、方位、傾角情況，孔口管對中情況，沖洗液流通以及導向儀顯示情況進行全面復檢，確認正常后進行試鉆。鉆進前須先開泵，待沖洗液流通正常后，方可鉆進。
鉆進時，泵壓應控制在0.4-0.8MPa，泵量為20-50L/min為宜。保持中低壓力，勻速中速鉆進。為防止水土流失，控制沉降，必要時需采用孔內保壓措施。在鉆孔過程中要始終保持回水量小于或等于進水量。導向技術人員隨著不斷鉆進，必須時刻觀察探頭角度變化情況， 角度偏差大于0.3°時，應及時糾偏。鉆孔出現涌水時，應盡量保持泵壓，泵量不能變小，以平衡孔內壓力。 沖洗液不正常時，嚴禁繼續鉆進。
4.6 回次加尺、接線
每根管在下坑前必須進行質量檢查。管材不得有彎曲，絲扣四周壁厚均勻，絲扣完好合格。管材內的鐵屑、贓物及銹皮等必須清除干凈。下坑時避免與硬物相碰，以免損傷管扣。連接的電線應選用導電性能好，外殼絕緣性能好且耐磨的電線。接頭處要用兩層熱縮套管套好，用熱吹風機吹烤貼牢。
4.7探頭盒回取
用Φ8mm的鋼絲繩將探頭盒取出，取出時應每10米測量一次孔斜情況；
5 注漿
由于采用間隔施工大管棚，為了避免先期注漿結石影響后期成孔（主要是滲入地層中的水泥結石極易造成鉆孔偏斜，誘發孔內事故），大管棚第一次注漿壓力不宜過大，待周圍管棚施工完成后加大注漿壓力再次注漿。
為了確保注漿質量，首先應向孔內壓注水灰比為1的漿液，注漿壓力控制在0.2～0.4MPa，注漿量控制在1.5～2.0倍理論裸孔容積，然后向孔內壓注水灰比0.6的水泥漿，當壓力達到0.6MPa并穩定后停止注漿。
6 施工效果及評價
為了檢查管棚支護技術的施工效果，保證地下陽光街施工安全，在管棚和注漿孔施工結束后，必須施工檢查孔，對施工效果進行檢查。檢查孔沿掘進方向自中部向上左右兩幫各施工一個。從取心鉆探結果看，取出的巖芯如實反映了各土層的加同情況，水泥漿液擴散凝固效果較好，鉆孔在取芯檢查深度范圍內出水甚微，滿足預期設計要求。施工后地表沉降較小，都在允許范圍之內。滲漏水不明顯。管棚排列較整齊，施樣精度較高。
7 結束語
在超長大管棚施工中能隨鉆進，隨調整；將管棚用管分節依次鉆入，回次加尺、接線、焊接，直至達到設計長度。因此，在暗挖隧道進行斷層或軟弱、破碎帶開挖中，采用水平導向鉆進大管棚施工技術，能有效減少隧道拱頂圍巖失穩、漏頂等工程問題。
參考文獻：
[1]JTG F60-2009 公路隧道施工技術規范，人民交通出版社，2009.
作者簡介： 黎繼國 （1977-），男，工程師，主要從事公路橋梁工程項目管理。
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