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摘要：在隧道砂卵石地层，大断面隧道施工困难，控制精度困难。提出并评价了一种新的支护施工方法，以及地铁项目隧道砂卵石地层隧道支护施工实例，并提出了今后改进的方向。
关键词：浅埋暗挖隧道;超前支护;潜孔锤跟管钻进;注浆中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-08-238
穿越暗挖隧道土层，主要由砂卵石组成。由于是高密度、可靠性低、岩石量大、渗透率高、卵石强度大等原因，所以很难挖掘和支护隧道。超前预支护方法和钻孔法的选用已成为施工重点和难点。
一、地质情况描述
1.根据地勘资料及竖井开挖揭露地层，该隧道基本位于第四纪卵石④层，局部夹粘土粉土，一般粉土④1层，中细砂④2层。围岩等级为Ⅵ级，土石方开挖能力为Ⅰ～Ⅲ级，含卵石、，颜色多样，密实，潮湿，压缩性差，呈次圆形，连续级配，磨圆度中等，一般粒径20～200mm，最大粒径300mm，中细砂充填25%～40%，含砂土本地块。本段卵石重20KN/m3，倾角40～45°，渗透系数150m/d，路基竖向系数80～150mpa/m，侧向静压系数0.18～0.25。
2.大断面暗挖支护设计方案。浅埋深基坑开挖成功的关键是控制地表沉降和周围环境和结构的安全，控制围岩松驰和地表稳定性，以保证开挖面的稳定性;碎石层设计长108mm管棚，L=18m，T=6mm，沿拱顶150°仰角，水平1-3°，四周0.3m间距，灌浆加固。
二、常规施工方法和存在问题
1.常规施工方法。开挖隧道前，根據设计参数将钢管钻穿开挖轮廓线管外壁，注入泥浆以提高钢管的刚度，加固土体，以便在隧道正面预先形成加固环。加固环将起到承载拱的作用，能够有效地承受区域内软土的荷载，大大提高加加固土的抗剪强度，为上层土提供必要的支撑力，使围岩只承受拱部围岩石的变形压力，从而产生开挖条件。
2.存在的问题。1）精度成孔较低，钻孔前应建立初始外角，以补偿钻孔装置钻孔精度较低所造成的误差，然后进行盲钻，但管道顶部的穿透极限往往在隧道开挖后发现。（2）在砂卵石地层中形成孔隙是困难的，甚至是困难的。针对上述问题，如本工程采用通常的方法进行大管棚施工，将会造成大管棚钻孔的困难。即使在孔中，在卸下钻杆并插入管棚，砂卵石层稳定性差，孔容易坍塌。根据地质条件，需要一整套大管棚建设方法。经协商比较试验后，潜孔锤是砂卵石岩层施工的新方法，是一种很好的施工方法。
三、管道支撑施工技术
2.施工步骤。放线测量孔位。孔位置是相对于设计图面测量的，孔中心由十字游标决定，以确保位置的准确性。测量孔位置后，孔周围结构的导向孔将使用水钻钻。大管棚钢管长度为3m，钢管上设置了间距为200mm、10mm的梅花形注浆孔。钢管用活接头内套筒连接，两端L=300mm，150mm。机器部件调制。（1）在安装钻具之前，必须放置轨道。H型导轨平准误差小于3mm，底盘对角线平准误差为±3mm，4柱对角线误差为±5mm。斜拉筋交叉，拉力应大致相等。
（2）轴瓦及所有螺母应紧，螺钉及上部钢丝应紧，安装应牢固，保证不会松动或因振动而跌落。（3）钻进前，应考虑钻探设备的位置、方位、倾角、孔和平均位置。正常确认后，即可进行钻井试验。（4））在使用之前，应彻底检修。通气管须连接良好。末端必须安装一个小气管，以便随时清理钻杆孔
3.钻孔。气动减振器安装在棚管内。冲击器背面的钻杆连接至钻具。锤子是可以连接到外部凹槽的锤子。第一根管头部配有外锤，用螺纹加固并焊接。外锤通过内锤与减振器相连，然后气动减振器在高压风（70～80倍/分钟频率）下运行，并用锤直接引导燃油管路。进气前打开气泵，压缩空气正常流通后进气;钻井时应控制0.6～1.0MPa的空气压力，泵的空气量为10～12l/min，保持中低压和恒定的钻井速度。为了保证气缸套的精度，气缸套的倾斜角度每6～10米由导向系统测量一次，然后由钻机的钻具进行调整。定向钻孔后取出内锤、减振器和钻杆，准备注入，该施工方法的优点在于：动力在管内，在管内进行抓挠，不会造成局部孔引起的土沉降;同时，由于管棚管钻杆的协调，净重使其更加稳定。钻井前必须多次测量钻机的水平精度，并根据地质条件监测进展情况。根据现场条件和钻杆长度，管设计长度可控制在3m以下。除螺纹联接外，还通过焊接加强管材，以防止管材断裂。
4.回取锤头。向下钻研至设计长度时，钻头将翻转90度，内部钻头将中间钻头与套管钻头分开。内钻杆随即从孔中取出，套管仍留在孔中。
5.密封孔口。带注射管的钢板焊接良好，注射管通过阀连接。
6.填充注浆。（1）注浆剂的制备。原材料：强度等级小于或等于32.5的普通硅酸盐水泥。混合比：灰水比（质量比）=（1-1.5）：1。（2）注浆。注浆参数：初始压力0.3 MPa至0.5 MPa，最终压力0.8MPa，注浆扩散半径0.2m，注射速度≥30 l/min。
7.效果和评价。根据区间隧道开挖后的观测，管棚施工后形成的轮廓圆弧规则，管棚布置成完整的前支撑环;隧道开挖后，在允许的范围内，地表和拱顶的沉降较少。
潜孔锤跟管钻进法已被证明是在砂卵石施工的有效方法，但仍需进一步改进。今后的设计应侧重于以下方面：由于各种参数相互作用，很难量化一个参数，而且不可能管棚作为超前支护、先进探测和施工监测综合手段，形成管棚设计和执行的新概念。为了提高施工效率，需要加强数控导向管棚钻机的研制。在施工过程中，应根据地质条件的变化选择适当的注浆方法，及时调整注浆参数，充分考虑成本、质量、安全和进度之间的关系，以确保施工顺利进行。
参考文献
[1]吴任公司.地下铁道工程施工及验收规范：GB 50299[S].北京：中国计划出版社，2019.
[2]王涛.无水大粒径低孔隙砂卵石土层暗挖隧道关键施工技术[J].工程质量，2019，30（7）：47-50.
[3]李伟敏.地铁隧道大粒径砂卵石地层暗挖工法快速施工技术[J].工程机械与维修，2019（3）：169-173.
（北京方达工程管理有限公司 北京 100000）
关键词：浅埋暗挖隧道;超前支护;潜孔锤跟管钻进;注浆中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-08-238
穿越暗挖隧道土层，主要由砂卵石组成。由于是高密度、可靠性低、岩石量大、渗透率高、卵石强度大等原因，所以很难挖掘和支护隧道。超前预支护方法和钻孔法的选用已成为施工重点和难点。
一、地质情况描述
1.根据地勘资料及竖井开挖揭露地层，该隧道基本位于第四纪卵石④层，局部夹粘土粉土，一般粉土④1层，中细砂④2层。围岩等级为Ⅵ级，土石方开挖能力为Ⅰ～Ⅲ级，含卵石、，颜色多样，密实，潮湿，压缩性差，呈次圆形，连续级配，磨圆度中等，一般粒径20～200mm，最大粒径300mm，中细砂充填25%～40%，含砂土本地块。本段卵石重20KN/m3，倾角40～45°，渗透系数150m/d，路基竖向系数80～150mpa/m，侧向静压系数0.18～0.25。
2.大断面暗挖支护设计方案。浅埋深基坑开挖成功的关键是控制地表沉降和周围环境和结构的安全，控制围岩松驰和地表稳定性，以保证开挖面的稳定性;碎石层设计长108mm管棚，L=18m，T=6mm，沿拱顶150°仰角，水平1-3°，四周0.3m间距，灌浆加固。
二、常规施工方法和存在问题
1.常规施工方法。开挖隧道前，根據设计参数将钢管钻穿开挖轮廓线管外壁，注入泥浆以提高钢管的刚度，加固土体，以便在隧道正面预先形成加固环。加固环将起到承载拱的作用，能够有效地承受区域内软土的荷载，大大提高加加固土的抗剪强度，为上层土提供必要的支撑力，使围岩只承受拱部围岩石的变形压力，从而产生开挖条件。
2.存在的问题。1）精度成孔较低，钻孔前应建立初始外角，以补偿钻孔装置钻孔精度较低所造成的误差，然后进行盲钻，但管道顶部的穿透极限往往在隧道开挖后发现。（2）在砂卵石地层中形成孔隙是困难的，甚至是困难的。针对上述问题，如本工程采用通常的方法进行大管棚施工，将会造成大管棚钻孔的困难。即使在孔中，在卸下钻杆并插入管棚，砂卵石层稳定性差，孔容易坍塌。根据地质条件，需要一整套大管棚建设方法。经协商比较试验后，潜孔锤是砂卵石岩层施工的新方法，是一种很好的施工方法。
三、管道支撑施工技术
2.施工步骤。放线测量孔位。孔位置是相对于设计图面测量的，孔中心由十字游标决定，以确保位置的准确性。测量孔位置后，孔周围结构的导向孔将使用水钻钻。大管棚钢管长度为3m，钢管上设置了间距为200mm、10mm的梅花形注浆孔。钢管用活接头内套筒连接，两端L=300mm，150mm。机器部件调制。（1）在安装钻具之前，必须放置轨道。H型导轨平准误差小于3mm，底盘对角线平准误差为±3mm，4柱对角线误差为±5mm。斜拉筋交叉，拉力应大致相等。
（2）轴瓦及所有螺母应紧，螺钉及上部钢丝应紧，安装应牢固，保证不会松动或因振动而跌落。（3）钻进前，应考虑钻探设备的位置、方位、倾角、孔和平均位置。正常确认后，即可进行钻井试验。（4））在使用之前，应彻底检修。通气管须连接良好。末端必须安装一个小气管，以便随时清理钻杆孔
3.钻孔。气动减振器安装在棚管内。冲击器背面的钻杆连接至钻具。锤子是可以连接到外部凹槽的锤子。第一根管头部配有外锤，用螺纹加固并焊接。外锤通过内锤与减振器相连，然后气动减振器在高压风（70～80倍/分钟频率）下运行，并用锤直接引导燃油管路。进气前打开气泵，压缩空气正常流通后进气;钻井时应控制0.6～1.0MPa的空气压力，泵的空气量为10～12l/min，保持中低压和恒定的钻井速度。为了保证气缸套的精度，气缸套的倾斜角度每6～10米由导向系统测量一次，然后由钻机的钻具进行调整。定向钻孔后取出内锤、减振器和钻杆，准备注入，该施工方法的优点在于：动力在管内，在管内进行抓挠，不会造成局部孔引起的土沉降;同时，由于管棚管钻杆的协调，净重使其更加稳定。钻井前必须多次测量钻机的水平精度，并根据地质条件监测进展情况。根据现场条件和钻杆长度，管设计长度可控制在3m以下。除螺纹联接外，还通过焊接加强管材，以防止管材断裂。
4.回取锤头。向下钻研至设计长度时，钻头将翻转90度，内部钻头将中间钻头与套管钻头分开。内钻杆随即从孔中取出，套管仍留在孔中。
5.密封孔口。带注射管的钢板焊接良好，注射管通过阀连接。
6.填充注浆。（1）注浆剂的制备。原材料：强度等级小于或等于32.5的普通硅酸盐水泥。混合比：灰水比（质量比）=（1-1.5）：1。（2）注浆。注浆参数：初始压力0.3 MPa至0.5 MPa，最终压力0.8MPa，注浆扩散半径0.2m，注射速度≥30 l/min。
7.效果和评价。根据区间隧道开挖后的观测，管棚施工后形成的轮廓圆弧规则，管棚布置成完整的前支撑环;隧道开挖后，在允许的范围内，地表和拱顶的沉降较少。
潜孔锤跟管钻进法已被证明是在砂卵石施工的有效方法，但仍需进一步改进。今后的设计应侧重于以下方面：由于各种参数相互作用，很难量化一个参数，而且不可能管棚作为超前支护、先进探测和施工监测综合手段，形成管棚设计和执行的新概念。为了提高施工效率，需要加强数控导向管棚钻机的研制。在施工过程中，应根据地质条件的变化选择适当的注浆方法，及时调整注浆参数，充分考虑成本、质量、安全和进度之间的关系，以确保施工顺利进行。
参考文献
[1]吴任公司.地下铁道工程施工及验收规范：GB 50299[S].北京：中国计划出版社，2019.
[2]王涛.无水大粒径低孔隙砂卵石土层暗挖隧道关键施工技术[J].工程质量，2019，30（7）：47-50.
[3]李伟敏.地铁隧道大粒径砂卵石地层暗挖工法快速施工技术[J].工程机械与维修，2019（3）：169-173.
（北京方达工程管理有限公司 北京 100000）