CN101737059A - 超前长管棚施工方法 - Google Patents

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刘泽
何开伟
周文
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Abstract

本发明公开了一种超前长管棚施工方法，采用非开挖水平导向钻进技术，从暗挖地铁车站拱部一端水平导向钻进形成导向孔，之后从车站另一端回拖钢管，再进行注浆，在车站拱部形成超前支护体系，暗挖车站开挖后进行验证。本发明的积极效果是：形成了一种较完善的从暗挖车站一端水平导向钻进施工单根长146m长管棚的施工技术，有效地解决了现有的暗挖地铁拱部单根管棚长度较短的问题，能一次性地施作较长的管棚，使暗挖地铁拱部管棚的纵向效应变强，节约了分段实施管棚所需搭接工程量，减小了对暗挖地铁开挖的施工干扰，且大大降低了暗挖地铁施工风险。

Description

超前长管棚施工方法
技术领域
本发明涉及暗挖地铁拱部超前长管棚施工技术，尤其是从一端水平导向钻进施作暗挖地铁拱部环向间距33cm、单根长146m超前长管棚施工技术，它适用于浅埋暗挖地铁结构拱部超前支护。
背景技术
随着我国城市地铁和交通快速轨道的发展，修建地铁的大城市越来越多。由于在城市中修建地下铁道，其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具等因素的影响较大，且城市地铁所经过的地段大部分为繁华的商业区和交通要道，受拆改费用、交通占道、地下管线保护、古文物保护、环境保护等方面的影响，明挖(盖挖)地铁车站受到限制，只能采用暗挖法施工；但大断面暗挖地铁施工面临软弱地层、地面及地下建(构)筑物影响，施工安全风险非常大；而超前长管棚支护体系加固暗挖地铁拱部地层，为暗挖地铁开挖创造了有利条件，提高了安全度；但通常暗挖地铁拱部单根管棚长度较短，刚度小，纵向效应差，且循环实施管棚搭工程量大、断面需多次挑高、对暗挖地铁开挖工序干扰较大，不仅浪费管棚纵向每环之间的搭接工程量且每次循环施工必须重新将操作空间上挑，增加了工程量且加大暗挖地铁施工风险。如何在暗挖地铁尤其是大断面暗挖车站拱部纵向一次性施作长管棚是急需解决的难题。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种大断面暗挖车站拱部纵向一次性施作长管棚的施工方法，使得暗挖地铁拱部长管棚的环向间距可达33cm、单根长度可达146m。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超前长管棚施工方法，包括如下步骤：
A、在暗挖车站两端开挖结合部，一个结合部满足钻机安装空间要求，另一个结合部满足回拖钢管工作空间要求；
B、在结合部内测设确定长管棚位置，同时在地面反映管棚轴线投影；
C、钻机安装就位；
D、单根管棚施工：
(1)导向孔钻进：利用钻机的导向钻头导向板旋转切屑土体，在导向系统导向控制下沿长管棚设计轨迹施作导向孔；
(2)回拖钢管：从导向孔出口端卸下导向钻头、安装回扩器和分动器，分动器后分节连接钢管，将钢管从导向孔出口端往钻机方向回拖钢管；在钢管上按30cm间距梅花型钻有φ10mm浆液扩散孔；
(3)管棚注浆：在管棚钢管出口端焊接钢板封堵严密并在顶部预留浆液观察孔，入口端焊接钢板和注浆闸阀，采用注浆泵进行注浆；从管棚低的一端往高的一端注浆，直至出口端浆液观察孔内射流较浓的浆液为止；
E、重复步骤D，直至施工完成设定根数的管棚施工。
根据地层的不同情况，在回拖钢管时，对于具有一定自稳性，且膨润土泥浆渗透损失小的土层，可以采用一次性边回扩孔边回拖钢管；对于地层自稳能力差，膨润土泥浆渗透损失大，护壁效果差的土层，为确保回拖钢管顺利，减小边回扩边回拖时砂砾对钢管的阻力，在回拖钢管时，可以先回扩孔，直到回扩孔的直径达到回拖钢管的直径要求时再回拖钢管，或分级多次进行回扩，直到回扩孔的直径达到回拖钢管的直径要求。
为防止钻进过程中孔壁坍塌，在导向孔钻进时，可采用膨润土泥浆护壁。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：采用非开挖水平导向钻进技术，根据超前长管棚埋深、经过地层条件、地下干扰源、环向间距、管径、操作空间，综合分析并通过模拟工况试验，选择适宜的导向钻进设备、导向系统、泥浆系统，从暗挖地铁车站拱部一端水平导向钻进形成导向孔，之后从车站另一端回拖钢管，再进行注浆，在车站拱部形成超前支护体系，暗挖车站开挖后进行验证；形成了一种较完善的从暗挖车站一端水平导向钻进施工单根长146m长管棚的施工技术，有效地解决了现有的暗挖地铁拱部单根管棚长度较短的问题，能一次性地施作较长的管棚，使暗挖地铁拱部管棚的纵向效应变强，节约了分段实施管棚所需搭接工程量，减小了对暗挖地铁开挖的施工干扰，且大大降低了暗挖地铁施工风险。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
一种超长管棚施工方法，采用如下步骤：
A、在暗挖车站两端开挖结合部，形成超前长管棚实施工作空间；其中一端应满足钻机安装空间要求，其长度通常为5～8m，宽度根据管棚布置范围确定；另一端满足回拖钢管工作空间要求，其长度通常为4～8m；
B、在结合部内测设确定长管棚位置，同时在地面反映管棚轴线投影；
C、钻机安装就位，钻机底部焊接工钢支架，保证钻机定位牢固；
D、单根管棚施工：
(1)导向孔钻进：采用膨润土泥浆护壁，利用导向钻头导向板旋转切屑土体，在导向系统导向控制下沿超长管棚设计轨迹施作导向孔，导向孔直径一般为80mm，纵向(管棚长度方向)一次性贯通；
(2)回扩孔：根据地层情况，对导向孔分级进行扩孔；从导向孔出口端卸下导向钻头，换上回扩器，从导向孔出口端往钻机方向回扩孔，分级回扩孔直至回扩孔直径达到1.3～1.5倍管棚直径为止；
(3)回拖钢管：回扩孔直径达到1.3～1.5倍管棚直径时，在导向孔出口端钻杆上安装回扩器和分动器，分动器后分节连接钢管，接头采用内丝扣连接并焊接加强；管棚钢管上按30cm间距梅花型钻φ10mm浆液扩散孔；
(4)管棚注浆：在管棚钢管出口端焊接钢板封堵严密并在顶部预留浆液观察孔，入口端焊接钢板和注浆闸阀，采用注浆泵进行注浆；从管棚低的一端往高的一端注浆，直至出口端浆液观察孔内射流较浓的浆液为止；
E、重复步骤D，直至完成设定根数的管棚施工。
由于管棚环向间距仅33cm，为防止串孔，在单根管棚施工时采取间隔一孔跳槽施工。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种超前长管棚施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、在暗挖车站两端开挖结合部，一个结合部满足钻机安装空间要求，另一个结合部满足回拖钢管工作空间要求；
B、在结合部内测设确定长管棚位置，同时在地面反映管棚轴线投影；
C、钻机安装就位；
D、单根管棚施工：
(1)导向孔钻进：利用钻机的导向钻头导向板旋转切屑土体，在导向系统导向控制下沿长管棚设计轨迹施作导向孔；
(2)回拖钢管：从导向孔出口端钻杆上卸下导向钻头、安装回扩器和分动器，分动器后分节连接钢管，将钢管从导向孔出口端往钻机方向回拖钢管；在钢管上按30cm间距梅花型钻有φ10mm浆液扩散孔；
(3)管棚注浆：在管棚钢管出口端焊接钢板封堵严密并在顶部预留浆液观察孔，入口端焊接钢板和注浆闸阀，采用注浆泵进行注浆；从管棚低的一端往高的一端注浆，直至出口端浆液观察孔内射流较浓的浆液为止；
E、重复步骤D，直至施工完成设定根数的管棚施工。
2.根据权利要求1所述的超前长管棚施工方法，其特征在于：在回拖钢管时，可以一次性边回扩孔边回拖钢管。
3.根据权利要求1所述的超前长管棚施工方法，其特征在于：在回拖钢管时，可以先回扩孔，直到回扩孔的直径达到回拖钢管的直径要求时再回拖钢管。
4.根据权利要求3所述的超前长管棚施工方法，其特征在于：在回扩孔时，可以分级多次进行回扩，直到回扩孔的直径达到回拖钢管的直径要求。
5.根据权利要求1所述的超前长管棚施工方法，其特征在于：在所述钻机底部焊接工钢支架。
6.根据权利要求1所述的超前长管棚施工方法，其特征在于：在所述导向孔钻进时，采用膨润土泥浆护壁。
7.根据权利要求1所述的超前长管棚施工方法，其特征在于：在单根管棚施工时采取间隔一孔跳槽施工。
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