本文選自核心級期刊《農機化研究》，本刊為農業工程類學術期刊，其投稿要以緊緊圍繞大農業概念下（包括農、林、《農機化研究》牧、副、漁）的機械化、電氣化、自動化及數字化相關的新理論、新技術、新成果和綜合述評為核心內容，語言精煉、結構完整、表達準確。

　　摘要：大管棚施工技術在我國地下工程施工中處理特殊及不良地質隧道時得到了廣泛的應用，并取得了較好的效果。本文結合西安市城市快速軌道交通二號線一期工程，詳盡地介紹了地鐵隧道礦山法施工中大管棚施作的工藝原理、工藝特點、定義、適用范圍、施工工藝流程及施工操作要點等主要工藝過程。通過工程實踐，積累了豐富的施工經驗，可為類似工程的施工提供可參考的依據。

　　關鍵詞：地鐵,隧道,大管棚,施工,工藝

　　前言

　　西安市城市快速軌道交通二號線一期工程，是西安市重點工程，是西安市廣大市民矚目的項目，建設意義重大，施工需充分體現“節約地鐵、精準地鐵、藝術地鐵、和諧地鐵、安全地鐵、人文地鐵、科技地鐵、綠色地鐵”的理念。

　　西安地鐵韋曲南站站后配線工程，項目繁多，內容龐雜，施工專業多，工序銜接緊，互相干擾大是其重要特點。涉及土建、給排水與消防、通風空調與采暖、場內綜合管線、低壓配電與照明、工藝設備、氣體滅火系統、路基、隧道、土方等專業，故而要求施工單位具有較高的綜合施工資質和豐富的施工組織經驗、強大的專業施工實力和高度的協調指揮能力。

　　1、工藝原理

　　在隧道開挖前沿開挖輪廓線鉆設與隧道軸線平行的鉆孔，然后插入不同直徑的鋼管，并向管內注漿，固結管周圍的圍巖形成棚架支護體系。主要作用是提高管周圍巖體的抗剪強度，達到加固圍巖壓力的作用；大管棚結構的抗彎、抗剪功能可有效承載局部松弛的地層荷重，適時提供隧道開挖后而支護施作或發揮作用前所需的支撐力，使隧道開挖面得以安全穩定并同支護和結構形成空間支撐系統。

　　2、工藝特點

　　施工機具設備簡單，施工簡便。可用于特殊不良地質隧道的開挖。

　　3、定義及適用范圍

　　（1）定義

　　大管棚超前支護就是為了保證隧道開挖的安全，利用隧道管棚機在隧道開挖工作面的拱部外周鉆設水平孔，插入直徑為φ70～180mm的鋼管，并注漿固結地層使隧道拱頂形成一傘狀保護環。

　　（2）適用范圍

　　①隧道洞口淺埋地段或軟弱破碎圍巖段進洞施工。

　　②富水軟弱破碎地質、砂礫地層、巖溶地質不良等不良地質地段的隧道開挖輔助措施

　　③作為地鐵、鐵路、公路或地下結構物下方修建隧道的輔助工法。

　　④隧道坍方的處理。

　　4、施工工藝流程

　　施工工藝流程見大管棚施工工藝流程圖1。

　　5、施工操作要點

　　大管棚必須在洞身開挖前完成。洞口開挖時應預留管棚施工臺階，搭設管棚施工工作室，鉆機腳手架平臺應支撐在穩固的地基上。在軟弱圍巖地段，立柱底應加設墊板或墊梁。

　　在施作大管棚預支護的過程中應設置必要的監測項目，根據監測反饋信息及時采取相應的措施以保證施工安全和施工質量。

　　（1）施工準備（套拱施工）

　　①混凝土護拱作為長管棚的導向墻，在開挖廓線以外拱部144o范圍內施作，斷面尺寸為2.0×0.5～1.0m，護拱內埋設型鋼拱架，拱架與管棚孔口管連接成整體。導向墻環向長度可根據具體工點實際情況確定，要保證其基礎穩定性。

　　②孔口管作為管棚的導向管，它安設的平面位置、傾角、外插角的準確度直接影響管棚的質量。用全站儀以坐標法在工字鋼架上定出其平面位置；用水準尺配合坡度板設定孔口管的傾角；用前后差距法設定孔口管的外插角。孔口管應牢固焊接在工字鋼上，防止澆筑混凝土時產生位移。

　　（2）搭鉆孔平臺安裝鉆機

　　①鉆機平臺用鋼管腳手架搭設，搭設平臺應一次性搭好，鉆孔由1～2臺鉆機由高孔位向低孔位進行。

　　②平臺要支撐于穩固的地基上，腳手架連接要牢固、穩定，防止在施鉆時鉆機產生不均勻下沉、擺動、位移而影響鉆孔質量。

　　③鉆機定位：鉆機要求與已設定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機位置。用經緯儀、掛線、鉆桿導向相結合的方法，反復調整，確保鉆機鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

　　（3）鉆孔

　　①為了便于安裝鋼管，鉆頭直徑采用Φ127mm。

　　②巖質較好的可以一次成孔。鉆進時產生坍孔、卡鉆時，需補注漿后再鉆進。

　　③鉆機開鉆時，應低速低壓，待成孔10m后可根據地質情況逐漸調整鉆速及風壓。

　　④鉆進過程中經常用測斜儀測定其位置，并根據鉆機鉆進的狀態判斷成孔質量，及時處理鉆進過程中出現的事故。

　　⑤鉆進過程中確保動力器、扶正器、合金鉆頭按同心圓鉆進。

　　⑥認真作好鉆進過程的原始記錄，及時對孔口巖屑進行地質判斷、描述，作為洞身開挖時的地質預測預報參考資料，從而指導洞身開挖。

　　（4）清孔驗孔

　　①用地質巖芯鉆桿配合鉆頭進行反復掃孔，清除浮渣，確保孔徑、孔深符合要求，防止堵孔。

　　②用高壓風從孔底向孔口清理鉆渣。

　　③用經緯儀、測斜儀等檢測孔深、傾角、外插角。

　　（5）安裝管棚鋼管

　　①鋼管在專用的管床上加工好絲扣，導管四周鉆設孔徑10～16mm注漿孔(靠孔口2.5m處的棚管不鉆孔)，孔間距15～20cm，呈梅花型布置。管頭焊成圓錐形，便于入孔。

　　②棚管頂進采用裝載機和管棚機鉆進相結合的工藝，即先鉆大于棚管直徑的引導孔(Φ127mm)，然后用裝載機在人工配合下頂進鋼管。

　　③接長鋼管應滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應前后錯開。同一橫斷面內的接頭數不大于50%，相鄰鋼管接頭至少錯開1m。

　　（6）注漿

　　①管棚施工完成后開始注漿，注漿前對所有孔眼安裝止漿塞，同時對管口與孔口外側進行密封處理。

　　②注漿材料：注漿材料為M20水泥漿或水泥砂漿。

　　③采用注漿機將砂漿注入管棚鋼管內，初壓0.5～1.0MPa，終壓2MPa，持壓15min后停止注漿。

　　注漿量應滿足設計要求，一般為鉆孔圓柱體的1.5倍；若注漿量超限，未達到壓力要求，應調整漿液濃度繼續注漿，確保鉆孔周圍巖體與鋼管周圍孔隙充填飽滿。

　　注漿時先灌注“單”號孔，再灌注“雙”號孔。

　　6、設備機具配置

　　結合正常施工需要，管棚施工機械設備配置如下：

　　管棚鉆機1～2臺、電動空壓機1臺、注漿機1臺、ZJ-400高速制漿機1臺、混凝土拌合站一座、混凝土振動棒2個、鋼模板、木模板、J3G-400A型型材切割機1臺、型鋼彎制機1臺、BX1－400型交流弧焊機2臺、砼攪拌運輸車（3.5m3）1輛、ZLC50C裝載機1輛。

　　7、質量控制及檢驗

　　（1）質量控制

　　①鉆孔前，精確測定孔的平面位置、傾角、外插角，并對每個孔進行編號。

　　②鉆孔外插角1°～3°以為宜，工點應根據實際情況作調整。鉆孔仰角的確定應視鉆孔深度及鉆桿強度而定，一般控制在1°～1.5°。施工中應嚴格控制鉆機下沉量及左右偏移量。

　　③嚴格控制鉆孔平面位置，管棚不得侵入隧道開挖線內，相鄰的鋼管不得相撞和立交。

　　④經常量測孔的斜度，發現誤差超限及時糾正，至終孔仍超限者應封孔，原位重鉆。

　　⑤掌握好開鉆與正常鉆進的壓力和速度，防止斷桿。

　　（2）質量檢驗

　　管棚所用鋼管進場必須按批抽取試件作力學性能（屈服強度、抗拉強度和伸長率）和工藝性能（冷彎）試驗，其質量必須符合國家有關規定及設計要求。

　　①檢驗數量：以同牌號、同爐罐號、同規格、同交貨狀態的鋼管，每60t為一批，不足60t按一批計。施工單位每批抽檢一次；監理單位按施工單位抽檢次數的20%進行見證取樣檢測或按施工單位抽檢次數的10%進行平行檢驗，至少一次。

　　②檢驗方法：施工單位檢查每批質量證明文件并進行相關性能試驗；監理單位檢查全部質量證明文件和試驗報告，并進行見證取樣檢測或平行試驗。

　　（3）管棚所用鋼管的品種和規格必須符合設計要求。

　　①檢驗數量：施工單位、監理單位全部檢查。

　　②檢驗方法：觀察，鋼尺檢查。

　　（4）管棚搭接長度應符合設計要求。

　　①檢查數量：施工單位、監理單位全部檢查。

　　②檢驗方法：尺量。

　　（5）注漿漿液的配合比應符合設計要求。

　　①檢驗數量：施工單位、監理單位全部檢查。

　　②檢驗方法：施工單位進行配合比選定試驗；監理單位檢查配合比選定單，并進行見證試驗。

　　（6）注漿壓力應符合設計要求，注漿漿液應充滿鋼管及其周圍的空隙。

　　①檢驗數量：施工單位全部檢查；監理單位按施工單位檢查數量的20%見證檢查。

　　②檢驗方法：施工單位查施工記錄的注漿量和注漿壓力，觀察；監理單位見證檢查。

　　（7）一般項目

　　管棚鉆孔的允許偏差應符合下表的規定：

　　管棚鉆孔允許偏差表

　　序號項目允許偏差

　　1方向角1o

　　2孔口距±50mm

　　3孔深±50mm

　　①檢驗數量：施工單位全部檢查。

　　②檢驗方法：儀器測量、尺量。

　　8、安全及環保要求

　　（1）安全要求

　　①施工期間，應對支護的工作狀態進行定期和不定期檢查。在不良地質地段，應由專人每班檢查。

　　②桿簡易臺架應安置應穩妥。

　　③在注漿過程中如發生風、水、輸料管路堵塞或爆裂時，必須依次停止風、水、料的輸送。

　　④在管棚注漿過程中，操作人員要避開管棚的軸線延長線方向，在管棚的側向并遠離錨桿尾部的位置上操作注漿機，防止注漿管爆裂傷人。

　　（2）環保要求

　　①生產中的廢棄物及時處理，運到當地環保部門指定的地點棄置。

　　②按環保部門要求集中處理試驗及生活中產生的污水及廢水。

　　9、結束語

　　中鐵九局在施工過程中，在招標文件規定的工期范圍內科學合理的策劃各專業工程的施工工序、施工工期及其施工工期內須配合的工作項目、要求和標準；同時在施工程序設計上本著先難后易，先下后上，先主后次，先大后小的原則進行。

　　本合同段工程于2010年1月1日開工，竣工于2012年8月20日。總工期日歷天數為963天，實際完成時間比業主要求工期提前11天。