管棚施工在北京地铁黄庄站施工中的应用
作者：佚名 文章来源：中国城市轨道网 点击数： 更新时间：2007-10-7
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施工人员吊运钢管操作失误,撞击工作平台造成工作平台移位,未引起钻机操作人员的注意、地面导向系统跟进不及时,造成15号管偏差过大,已有的纠偏措施已不能处理,因此,造成15号管棚废弃,移位后在旁边增加1根。在后续φ159mm管施工中,对工作平台进行了加固,地面导向人员随管棚施工同步在地面采用导向系统监测,随时提供导向数据,使钻机在钻进过程中及时纠偏,保证了后续管棚的施工质量。1#风道φ159mm管长42m,第一根管钻进用时约20h,其它管钻进平均用时约16h,为了保证施工的进度,后采用2台FW-100水平钻机,满足了施工的需要。
2.3 φ159mm管填充注浆
为了减小地面因管棚施工造成的沉降,管棚施工约10根后开始注浆,分4次注浆完毕。φ159mm管内填充注浆采用水泥砂浆混合浆液,为改善水泥砂浆的和易性,考虑外掺粉煤灰,初次配合比设计为水泥∶粉煤灰∶砂=1∶0.4∶1.6。第一根作为试验管,在管内泥浆水流干后,对管周围空隙采用高强快凝砂浆进行了封堵,管口用钢板焊接封闭,钢板上焊接填充注浆管,并预留了排气孔,连接好注浆管,配置好水泥砂浆后开始注浆,根据导管的流量计算实际注浆量与理论注浆量0.84m3对比后发现,实际注浆量远远小于理论注浆量,而且注浆的压力达到了1.0MPa以上,注浆管爆裂,针对此情况,现场立即停止注浆,组织技术人员和施工人员与监理一道分析产生此问题的原因,一致认为是管内排气不畅、水泥砂浆黏度大、流动性差等原因所致,并采取了对策,反复调整水泥砂浆的配比,最终配合比为水泥∶粉煤灰∶砂=1∶0.6∶1.5;采用直径20mm的PVC管设置通长的排气管(42m),通过采取以上措施后,后续回填注浆量都大于理论计算量,满足了设计的要求,使地面沉降控制在预定的范围内。
3 地面沉降监测
在1#、2#风道管棚开始施工前,按照设计图纸的要求在地面上布设监测点,对因管棚施工可能引起地面沉降的范围进行监测,监测点布设完毕后,测得初始值,作为对后续测得监测数据进行分析的对比值。1#、2#风道φ159mm管棚开始施工后,按照设计图纸要求的监测频率进行了地面沉降监测。地面沉降监测施工第1天~第14天,每天监测2次,第15天~第28天每天监测1次,第28天后每周(月)监测1次(对地面沉降数据进行分析后确定)。地面沉降拟定值10mm。地面沉降曲线如图1所示。
通过对地面沉降监测数据进行分析,在φ159mm管施工过程中,1#风道地面沉降比2#风道的沉降大,主要原因是由于采用水钻;钻头直径大于φ159mm管的直径,成孔后孔壁与管之间有间隙;注浆不能及时进行所致。在φ159mm管棚全部施工完毕,且地面沉降稳定后,1#、2#风道的最终沉降值基本接近,都在事先预定的沉降范围内。
4 施工总结与评价
从技术方面看,本次管棚施工主要穿越了粉质黏土层,在现有的地面监控条件下,1#风道采用FW-100水平钻机,一次成孔跟进安管技术,工序少,速度快, φ159mm管棚的施工质量总体较好;2#风道采用的FDP-15A型水平导向钻机,利用地面定位系统先钻导向孔,在无纠偏措施的情况下,沿导向孔用气夯送管,送管过程中若出现导向孔坍塌或孤石,使送管难度增大,严重导致了φ159mm管的偏位。
从设备性能方面看,FW-100水平钻机的性能优于FDP-15A型水平导向钻机,管棚作业过程中设备维修保养少,能保证管棚连续作业,从而保证了管棚施工按计划顺利完成。
从施工完成质量上来看,1#风道开挖过程中管棚形成的轮廓圆弧规则,形成一个完整的超前支护环;而2#风道管棚成型质量差,部分管侵入了开挖的轮廓内,最后割掉废弃。
从填充注浆效果来看,在开挖过程中,对φ159mm管棚的填充注浆质量也得到了验证,在对废弃的φ159mm管切割后,发现管内填充密实,实践证实了采用配合比为水泥∶粉煤灰∶砂=1∶0.6∶1.5是可行的,增加通长的PVC排气管的方法是正确的。
从应用前景来看,在开挖过程中和开挖完成后,通过对φ159mm管棚施工总体质量进行总结分析后认为,采用一次成孔跟进安管的施工工法,在质量和进度方面能满足施工的需要,可以在施工工作空间受限制的情况下进行,但φ159mm管棚长度超过80m后,在现有的技术、工作环境和状态下,施工质量很难保证。
5 结束语
本次1#、2#风道管棚施工利用施工竖井搭设操作平台,由于1、2风道穿越车站主体的南北两端,故主体结构管棚施工的操作空间及地层地质情况与1#、2#风道管棚施工环境类似,从而初步确定了适宜黄庄车站主体在黏土层施工管棚的施工工艺。事实证明,用管棚作为暗挖车站施工的超前支护,对加固土体、提高地层刚度效果明显,能有效地降低暗挖施工的风险。但由于管棚施工操作工人水平所限;地面探测仪器跟进由于受路面交通的影响,使地面监测只能选择在车辆相对少的时间段进行,不能做到实时监控;管棚施工机械的性能不能满足长大管棚施工的需要;对管棚施工工艺方面研究也有待加强等原因,黄庄车站在后续车站主体结构施工φ159mm管棚时,选择了1#风道管棚施工的作业队伍,采用一次成孔跟进安管的施工工法,在车站主体结构两端对打,每端2台FW-100水平钻机,140m的管棚,两端各施工75m,在中部重合5m的施工方式,通过开挖过程进行验证,选用这种施工方式是正确的,保证了管棚的施工质量和进度,为暗挖施工,确保地
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