1 本工法适用范围说明
（1）适用于电力、热力、污水等施工竖井、检查井等的工法，当地下水巨丰富、且常规地下水处理措施失效或成本太高时使用此施工工法可节约工期和成本。
（2）本施工实例成孔直径2.2m、外管外径1800mm，根据实际需要采用反循环回旋成孔钻机可成孔4.2m，甚至更大直径的井室。
2 工程概述
（1）概况
团结湖220千伏送电工程（第三标段）工程4#中间检查井需与盾构竖井接口，4#中间检查井中心里程2+083.384，井对应盾构环号为327-332环。
本中间检查井深度31.162m，共分为7层，主体结构为现浇钢筋混凝土结构，地下一层至四层结构净空尺寸为6.4m*4m，初支采用倒挂井壁法开挖，初支厚度为350mm，主体结构为现浇钢筋混凝土结构，厚度700mm。
（2）地质情况
0-0.7m城市道路面层，0.7-3.5m素填土，3.5-12.5m粘土，12.5-15.3m粉细砂，15.3-15.8m粘土，15.8-16.5m粉细砂，16.5-18m圆砾层，18-23m卵石（最大6cm），23-26m粘土，26-35m粉细砂。
（3）地下水情况
基坑开挖到19m深度时，位于圆砾卵石层中，地下水巨丰富，每天抽水逾5000立方米，经过20天降水，地下水位无明显下降，需进行工法变更。
3 工法变更
上部已采用倒挂井壁法开挖及初支的部分底板厚度为600mm，侧墙厚度500mm，三层结构，两层中板厚度为200mm，顶板厚度为400mm，中板和顶板上设置人孔。详细的结构设计如下图所示：
4 工艺原理
本施工工法用于电力隧道中间检查井永久结构，结构类型为双层预制钢筋混凝土管，外管外径1800mm、壁厚150mm，内管外径960mm、壁厚80mm，两层管之间现浇钢筋混凝土结构。由于地层为富水圆砾砂卵石地层，常规地下水处理措施不能达到良好的效果，采用冲击钻孔后漂浮沉管，防止坍塌。
5 施工工艺流程及施工步骤
5.1 施工工艺流程
5.2 主要施工步骤及工序施工方法
5.2.1 对管片进行型钢支撑加固
对盾构隧道内327#～332#共6环盾构管片采用工25b型钢支架支顶，型钢支架须与盾构管片顶紧。
5.2.2 钻进成孔
5.2.2.1 孔口钢护筒
由于本中间检查井基坑已开挖到19m深度，孔口为圆砾砂卵石地层，不具有稳定性，考虑地下水具有承压性，泥浆护壁系统必须埋设钢护筒，钢护筒直径2220mm，壁厚10mm，埋入2m；保证护壁泥浆的压力足以抵抗水压，护筒高度达到地面。
5.2.2.2 制备泥浆
本工程钻孔最大深度达9m左右，各道工序施工时间长，在槽孔长时间暴露中容易引起沉渣增厚和孔段失稳等问题，因此本工程要适当提高泥浆的粘度和比重，以增加泥浆悬浮沉渣能力，降低沉渣厚度，并保证孔壁稳定。由于本工程与桩基的要求有所不同，只要能保证预制混凝土管能沉到预定深度，泥浆浓度无限制，按照膨润土泥浆的试验，本工程护壁泥浆浓度1.33kg/L。
5.2.2.3 钻进成孔
由于成孔直径较大，并且地层为砂卵石地层，分两次成孔：第一次采用1500mm钻头，在成孔的同时将砂卵石地层向周边挤密；第二次采用改造扩大的2000mm钻头成孔。
分两次成孔能达到如下效果：
（1）成孔过程中未进行泥浆循环，成孔过程中未造成地层流失。相反的是，第一次成孔只能将圆砾砂卵石向周围挤密，改变了地层骨架，使得粗颗粒更紧密，细颗粒的流动通道减小，护壁泥浆更容易形成泥壳；
（2）由于2000mm直径的冲击钻头使用较少，本工程钻孔采用1500mm钻头改造而成，钻头的焊接质量、重量等均存在不足，如果采用一次成孔，一方面可能无法有效成孔；另一方面将加大对地层的扰动，即使成孔完成，也可能塌孔。
5.2.2.4 检孔及清孔
（1）钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、孔径进行检查，符合设计要求后方可清孔。
（2）清孔方法应根据设计要求与现场实际情况采取掏渣的方法进行清孔，孔后泥浆指标和沉渣厚度应满足下放钢护筒深度要求。
（3）为保护洞内管片步受破坏，不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。
5.3.2.5 全孔安装钢护筒
2200mm孔完成后立即全孔范围安装直径2020mm，壁厚t=10mm螺旋焊钢管。
5.3 漂浮沉管及固井施工
5.3.1 沉管装置
在沉管施工前先将混凝土管运输至施工场地指定摆放位置，在竖井井底搭设平台上安装沉管下放装置。沉管下放装置具体有支撑架、横撑加钢筒组成。
5.3.2 井管选择
（1）本工程沉管有内外两层管，外衬采用内径为1500mm、壁厚150mm企口管，内衬采用内径为800mm、壁厚80mm承插口管。
（2）在沉管过程中为保证施工方便，内衬承插管可直接使用，但外侧企口管上下两管链接沉管时钢丝吊绳与井管无法直接固定。所以必须在每节企口管预制时井管两端外侧必须预埋200mm宽钢板和φ32钢筋吊耳，以保证上下两节井管可靠连接和钢丝吊绳与井管可靠连接固定。
5.3.3 沉管施工
（1）当井管、井管下放装置、卷扬机、钢丝绳等准备齐全之后，进行沉管施工。
（2）在最下层井管底部焊接20mm厚钢板，并用防水胶将底部钢板于井管缝隙封堵，形成底部封闭管以便沉管施工时在内加水增加自重，沉管至设计标高。
（3）将井管用25t吊车吊运至护筒内高出护筒300mm后换4根直径43mm的6×37+1钢丝绳，破断拉力139500Kg（起重吊装常用计算手册查得），故抗拉强度为975.5MPa，并在下方装置钢桶上缠绕4至5圈后连接与卷扬机上。在将吊耳、钢丝吊绳以及钢桶缠绕时必须保证钢丝吊绳轴向受力，不受剪。具体如下图所示：
（4）将钢丝吊绳与下节井管固定好之后，吊车将第二节管吊至第一节管上方，缓慢下降并人工帮扶将上节管插入下节管内。当上节井管完全插入下节井管之后在两节管接头环向六个方向用1000mm*200mm*10mm弧形钢板与井管两端环向预埋钢板焊接连接。
（5）当上节井管与下节井管用钢板焊接连接好后，4台卷扬机同时同步骤同长度缓慢下放钢丝吊绳进行沉管。依次通过以上步骤将后续井管相继沉到设计标高，即盾构隧道管片顶部以上1.5m标高。如果当孔内浮力与井管重力相等无法下沉时向井管内加水增加井管自重继续下沉至设计标高盾构隧道管片顶部以上1.5m。
5.3.4 固井施工
（1）固井混凝土浇筑
井管沉至设计标高后，在井管外侧与孔壁之间空隙四周打设导管从下往上依次后退式浇筑水下混凝土。
（2）注浆固井
拆除护筒，对井管背后3m、井管底部与盾构隧道管片之间范围进行注浆固井施工。
按照本工程盾构始发井注浆加固经验、地质情况及地下水情况，原则上常规注浆方案是不可行的，但是钻孔漂浮沉管工法注浆又是必不可少的一道工序，如何保证注浆的成功至关重要。
①首次注浆效果不佳
第一次注浆注浆孔直接设置在外管与钢护筒之间，第一次注浆整过过程中均无压力。
②第二次注浆
A、保证材料质量，避免材料冻结；
D、改变布孔位置，同时改变浆液种类，先注改性水玻璃浆液，后注水泥-水玻璃双液浆。
为保证管底破除后，间隙被彻底封堵，经重新对地层进行模拟分析，盾构隧道顶与圆砾砂卵石层之间有约3m厚的粘土层，浆液在粘土层中有足够的胶凝时间，并且地下水对浆液的化学反应影响较小，在粘土层注浆采用向周边扩散挤压的方式封堵间隙，在护筒外1m圆形轮廓线共布置8个孔，深度为9m～9.5m，孔与孔的间距保持均匀。
E、第二次注浆严格检测水玻璃质量，保证浓度，原液与水泥浆时间控制在20s以内。
F、加大水泥浆浓度，井口往井下注浆，浆液在保证能注入的情况下比重越大越好，最终注入水灰比为0.5。
G、4号中间检查井对应管片环号为330环，注浆终孔压力设定为2Mpa，为保证洞内管片安全洞内、始发井口、4号井地面各设1名技术人员，通过对讲机进行监控施工。
5.4 人工挖孔施做混凝土护壁至盾构隧道顶部
待C15豆石混凝土达到设计强度后，拆除钢护筒，清除外衬管内的泥浆、积水等，破除外衬管底结构，继续向下人工挖孔施做混凝土护壁至盾构隧道顶部。
5.5 安装两层管之间钢筋、预留管道
待护壁混凝土终凝24h之后，拆除护壁模板，在329#、330#盾构管片顶部开孔（孔径1.5m），沿外衬内壁施做防水层，安装预留管道所需的DN125mm镀锌钢管，制作安装两层衬砌管道之间钢筋混凝土的钢筋。
为保证结构施工质量，两层管之间混凝土在设计基础上增加单层钢筋，混凝土采用细石自密实混凝土。
5.6 沿孔口施做加强环梁。
为保证接口的强度、刚度、稳定性和与管片连接的可靠性，在管片上植筋与后浇钢筋混凝土环梁连接，植筋胶使用进口喜利得牌植筋胶。加固环梁采用植筋方式与管片连接。
5.7 安装内衬管
内衬管安装前首先安装定位钢筋后，采用汽车吊分节吊装安装到位，安装过程中要严格控制管节之间的连接质量。
5.8 防水施工
5.8.1 外包防水
待护壁混凝土终凝24h之后，拆除护壁模板，在329#、330#盾构管片顶部开孔（孔径1.5m），沿外衬管内壁施做防水层。外包防水采用电力工程惯用的聚乙烯丙纶防水卷材。
5.8.2 施工缝防水施工
根据预制钢筋混凝土管的管长尺寸，外衬管施工缝有7道，内衬管施工缝有6道。
钻孔漂浮沉管施工部分总长11.612m，内外两层管施工缝之和为13道，如何做好此部分防水是关键。施工缝位置采用遇水膨胀止水条+遇水膨胀止水胶处理+注浆管注浆处理。
企口管橡胶圈接口应在企口中放置止水橡胶圈，管壁应有足够的厚度。接口止水橡胶圈宜采用滑动胶圈，其压缩率可采用30%～45%，环径系数可采用0.80～0.85。橡胶圈材质的物理力学性能，应符合给水排水管道用橡胶密封圈的有关规定。
6 类似工程施工建议
（1）成孔方式的选择要根据地层特点认真分析，本工程案例在反循环和冲击钻孔两种方式上进行多次专题讨论。
（2）护壁泥浆系统根据钻孔用途的不同可以有所不同，例如泥浆比重可以比钻孔灌注桩大，泥浆含砂率、沉渣厚度要求相对混凝土灌注可以放松。
（3）根据工期要求的不同，预制钢筋混凝土上的预埋件可预埋、可采用植筋方式后加。
（4）上道工序不施工完成并经验收合格，下道工序不施工，严格工序管理。
作者简介：
何齐海（1984年6月-），男，四川成都，工程师，学士学位，毕业于2008年6月，兰州交通大学，土木工程，主要从事市政地下工程施工与研究。
论文作者:何齐海
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/17
标签：管片论文; 盾构论文; 泥浆论文; 地层论文; 钻孔论文; 混凝土论文; 卵石论文; 《基层建设》2016年第34期论文;