水平管棚注浆支护技术在穿过高速公路工程中的应用

1、 收稿日期 :20020511 岩土工程 水平管棚注浆支护技术在穿过高速公路(, 要 :, 为保证顶桥 , 在顶桥施工前 , 采用水平管棚注浆技术对高速公 路路基进行超前支护 。 管棚施工分别从高速公路两侧同时进行 , 在中间隔离带位置 将两侧管棚相应钢管用钢筋焊接 , 管棚与土层之间的间隙用水泥浆充填 , 钢管内部用 水泥砂浆充填 , 从而形成了 1个完整的支护体系 。 这是我国在超浅埋 、 大跨度的条件 下首次采用水平管棚注浆技术进行超前支护施工的工程实例 。由于措施得当 , 方法 合理 , 超前支护施工获得了圆满成功 。 关键词 :顶桥 ; 水平管棚注浆 ; 超浅埋 ; 大跨度 ; 高速

2、公路中图分类号 :U415.6 文献标识码 :B 文章编号 :10026029(2002 030039031 工程概况 本工程是太原市五龙口东大街穿过东山 高速公路工程的一部分 , 施工段高速公路宽 30m , 中间有 1个宽 2m 的隔离带 (下埋光 缆 , 管棚加固宽度为 3515m , 管棚设计位置 距高速公路路面 019m 。 对于这种超浅埋 、 大 跨度的地下工程 , 采用水平管棚注浆超前支 护 , 顶进地道桥的方案施工 , 在国内尚属首 例 。 管棚支护既要保证高速公路行车安全畅 通 , 又要保证顶桥施工顺利进行 , 施工及技术 难度较大 。 2 方案设计 由于高速公路宽度达 30

3、m , 中央隔离带 下埋有通信光缆 , 且对管棚的偏斜要求很高 , 为了保证管棚施工质量 , 确定采用以中央隔 离带为界将管棚分为两段 , 分别从高速公路两侧施工的技术方案 , 即利用水平钻机将 <108mm ×8mm 的无缝钢管分别从两侧水平 打入高速公路下面 , 钢管均打到中央隔离带 , 然后用水泥浆充填钢管与孔壁之间的间隙 , 钢管内充填水泥砂浆 。所有管棚施工完毕 后 , 将管棚两端及中央隔离带两边相应钢管 用钢筋焊接 , 使管棚支护体系形成整体 。为 避免打钻过程中循环液渗入管棚周围黄土而 引起湿陷 , 管棚施工采用跳孔钻进方式 。因 每根管棚都是由几节钢管连接而成的

4、 , 为了 提高管棚的整体承载能力 , 相邻钢管之间的 连接口采用三级交错搭配方式 。管棚布置及技术要求如下 :(1 管棚间距中至中为 250mm , 总数量 为 288根 。(2 管棚开孔标高 +914100m 。(3 管棚穿出端标高不超出 +913177+914117m 范围 , 水平误差不大于管长的 第 23卷第 3期建 井 技 术Vol. 23 No. 3 2002年 6月 MIN E CONSTRUCTION TECHNOLO GYJ un. 20021%。(4 管棚施工采用隔两孔钻进方式 , 即管 棚钻进顺序为 :1号 ,4号 ,7号 , 2号 ,5号 ,8号 , 3号 ,6号 ,

5、9号 , 。3 管棚施工311 施工准备3111到要求 , 避免管棚在施工过程中向下弯曲 , 提 高管棚施工效率 , 在管棚施工前 , 按管棚间距 250mm 制作孔口孔 。 具体做法如下 :先在管 棚设计开孔位置挖 1条宽 250mm 、 深 300mm 的沟槽 , 在宽 400mm 、 厚 10mm 的钢板 (孔口 钢板 上开出 <130mm 250mm的定位孔 , 分别以水平方向插入长 250mm 的 <127mm 塑料 管 ; 为 固 定 钢 板 , 在 钢 板 上 焊 接 长 约 250mm 的螺纹钢筋 , 钢筋间距 1m , 按梅花形 布置 ; 最后在沟槽内浇灌混凝土

6、, 将预埋塑料 管 、 钢板及路基联接为 1个整体 , 以固定孔 位 。31112 管棚材料加工管棚材料采用 <108mm ×8mm 地质无 缝钢管 , 每节钢管长 2m , 并配一部分 1m 及 115m 长的钢管 , 以满足每根管棚总长度的要 求 。 管棚加工时 , 要保证钢管的圆度 、 同心 度 、 丝扣精度等满足要求 。312 管棚钻进31211 钻机就位钻机接电后 , 通过钢轨自行移到欲开孔 的 前 方 。钻 机 就 位 后 , 将 筒 状 钻 头 及 <108mm 螺丝头连接到第 1根钢管上 , 然后 与动力头连接并拧紧 。连接好后 , 合上导向 架 , 将钻

7、头对准开孔位置 。31212 管棚上仰角度和钻进方向的确定 由于管棚在回转钻进时前方有向下扎的 趋势 , 其方向有向右偏离的趋势 , 故管棚开孔 时应有一定的上仰角度 , 其钻进方向应适当 左偏 。 根据施工前在同类土层中的试验情 况 , 初步确定管棚开孔时的上仰角度为 016 018°,011401151后 , 便可进行钻进施工 。 启动液压泵 , 将钻头 推入孔口管内 , 回转钻具 , 确认两管同轴后 , 停车给进 , 将钻头插入土层内 , 直至顶不动为 止 , 然 后 启 动 动 力 头 钻 进 。钻 进 至 200 300mm 时 , 启动泥浆泵 , 送循环液 。第 1节管打

8、入后 , 进行接管 , 必要时用中 心线法检查偏斜情况 。钻进至最后 1节钢管时 , 要减小给进压 力 , 轻压缓进 , 直至钢管穿出 。 满足设计要求 的长度后 , 将钻头卸下 。31214 钻机移位打完 1根管棚并符合设计要求后 , 钻机 自行移到下一孔位 。313 管棚注浆为了提高管棚的承载能力 , 并使管棚与 土层固结成 1个整体 , 需要对管棚进行充填 注浆 。 管棚注浆分两部分进行 :一是对管棚 与孔壁之间的间隙进行水泥充填注浆 , 二是 向管棚管内灌注水泥砂浆进行充填 。 31311 间隙充填注浆因在高速公路下注浆 , 为防止路面抬高 或路基受到破坏 , 同时保证间隙充填密实 ,

9、 要 合理确定注浆压力 。 根据试验结果及前几根 管 棚 施 工 经 验 , 确 定 注 浆 压 力 为 015 115MPa 。1根管棚打完后 , 在管棚两端管棚与孔 壁间各插入 1根塑料管 , 管口朝上 , 隔离带 沟槽一侧管口高于管棚出口 300mm 以上 ; 然后用水泥 水玻璃快凝浆液将管棚两端管 棚与孔壁之间的间隙封死 , 将注浆泵出浆软 管与管棚孔口塑料管连接 , 打开软管阀门 ,04建 井 技 术 2002年第 23卷便可进行注浆 。在另一端塑料管溢出浆液 后 , 将对面塑料管封死 , 继续注浆 , 直至达 到预定注浆压力为止 。 为保证间隙注浆充填 饱满 , 在注浆结束 20m

10、in 后 , 再补充注浆 1次 。注浆材料采用水灰比为 (0171 1的 单液水泥浆 , 水泥采用 525号普硅水泥 。 31312 , , 1, 铁管上 , 然后在管棚孔口端用砂浆泵向管棚内灌注水泥砂浆 , 直至对面出气管口溢出 砂浆为止 , 随后关上阀门 。为了提高砂浆灌 注效率 , 在完成一定数量的管棚施工后 , 进行 集中灌注 。 314 , 1个联 , <25mm 50mm螺纹钢筋以满焊的 方式进行连接 。管棚施工示意见附图 。附图 管棚施工示意1 挖开后的隔离带 ; 2 注浆管 ; 3 高速公路路面 ;4 孔口板 ; 5 管棚 ; 6 钻机 ; 7 连接钢筋4 施工效果 两侧

11、管棚施工完毕后 , 经用水准仪和经纬仪检查 , 全部管棚方向和角度都符合设计 要求 , 管棚施工质量非常理想 。在顶桥施工 过程中 , 发现管棚与孔壁之间的间隙全部被 水泥浆液充填 , 非常密实 , 高速公路路面未发 现明显下沉 , 保证了正常通车 , 水平管棚注浆施工获得了圆满成功 。作 者 简 介 左永江 (1970- , 男 , 工程师。 1992年毕业于中国矿 业大学地质系物探专业 , 主要从事注浆及工程物探等方面 的研究与应用工作 , 曾发表论文多篇。(上接 36页 目前 , 该井筒已进行掘砌施工 。由于冻 结钻孔施工质量好 , 该工程被验收单位评为 优良工程 。 4 结 语 (1 在冻结孔施工中 , 采用螺杆钻具纠 偏 , 可提高钻孔的施工质量 , 有利于冻结冷量扩散 , 使井筒冻结壁提前交圈 , 具有明显的经 济效益 。(2 采用螺杆钻具纠偏 , 使用质量好的动力液 , 可延长螺杆钻具的使用寿命