北京地铁蒲黄榆车站管棚试验研究初步成果（二）

　　㈢、第三次试验

　　根据第一、二次试验经验，本次进一步模拟车站起拱段管棚布置形式，布孔3个，管棚中心间距为30cm，地层为粉细砂层。

　　1、工况布置：

　　完全模拟车站管棚布置，地层为粉细砂层，本次试验布孔3个，管棚中心相互间距为30cm，纵向坡度为0.3%，由于间距较密，采取间隔钻进，先钻两侧管棚，再施工中间管棚，并回拖钢管，施工完一根后立即进行管棚注浆试验。

　　管棚布置图如下：

　　2、泥浆系统

　　本次试验地层为粉细砂层，自稳能力稍差，导向孔钻进及钢管回拖成功与否泥浆起作要害作用，本次泥浆采用易钻膨润土，并在膨润土内掺少量的聚合物（帮手），粘度在40秒左右，PH值控制在8.5-10，泥浆采用机械搅拌，并进行二次回收利用。

　　3、导向系统

　　本次钻孔线路沿线有电缆、钢筋混凝土基础，对导向系统信号发射有一定干扰；试验采用美国DCI公司生产的ECLIPSE无线地下定位系统，加强型探棒，探棒发射信号强，探测深度为19.8m，实际试验过程中探棒发射信号随埋深的增加逐渐减小，加强型探棒电池采用DCI公司生产的专用锂电池。

　　4、回扩孔拖管

　　本次试验回拖φ114×5mm钢管，每节长6m，接头采用三种方式连接，即外丝、内丝、焊接，回扩器直径159mm。

　　回拖试验分两种形式，第一孔先进行一次回扩孔再拖钢管，接头采用外丝连接，外丝接头拉拔试验丝口破裂时拉力达150KN，由于外丝接头比钢管大，回拖过程中阻力明显增大，最大时达150KN；第二孔边回扩孔边回拖钢管，回拖过程中阻力比先扩一次孔阻力大，接头采用焊接，每个接头焊接时间约10分钟；第三孔边回扩孔边回拖钢管，接头采用内丝连接，回拖力控制在120KN内。

　　6、试验结果

　　导向孔偏差

　　本次试验完全模拟车站管棚布置，地层为粉细砂层，与车站土层一致；采用间隔钻进，钻完一个导向孔回拖钢管后及时进行管棚注浆；146m导向孔钻进时间为6.5个小时左右，钻进过程中每钻进一米即进行钻头位置测量，测定前、后点及钻头深度，发现偏位及时纠正，钻进过程中接收器测定钻头偏差最大不超过20cm；回拖146mφ114×5mm钢管时间为8.5个小时，回拖钢管接头采用内丝较理想；管棚注浆采用砂浆泵先灌注纯水泥浆再压注砂浆效果较好，管壁四周布满浆液，有效的填布满钢管与回扩孔之间的间隙，并有部分浆液扩散到四周土体。

　　㈣、管棚注浆试验

　　1、注浆机选择

　　由于管棚长度较长（146m），钢管与回扩孔之间的间歇较大，必须采用注浆压力大，输送距离长的注浆机；经过对YBE型全液压注浆泵及UB4型砂浆泵和UB8型砂浆泵进行性能比较，其中UB8型砂浆泵最大工作压力能达6MPa，最大排量达8m3/h，最大水平输送距离达250m，在性能上能满足长管棚注浆要求。

　　2、注浆试验

　　首先采用UB8型砂浆泵在地面进行埋管注浆试验，分四种情况进行埋管注浆试验。

　　第一次试验：钢管长度为6m，直径114mm，钢管四面钻梅花型孔，孔眼直径10mm，纵向间距600mm，环向布孔三排；钢管埋深600mm，注浆管长度40m；试验采用水泥砂浆，外掺粉煤灰，水泥：粉煤灰：砂=1：0.625：1.5；注浆后从孔眼里扩散部分浆液，最大扩散达100mm直径的球型范围，注浆压力达1.5 MPa，钢管四面回填土仅在孔眼四周有浆液扩散，土质有明显改善，但钢管顶部仍有部分空隙未布满浆液。

　　第二次试验：本次试验钢管长6m，外套PVC管，使钢管悬空，四面均有10mm左右空隙，便于浆液从孔眼往外喷射填布满整个PVC管；钢管梅花布孔，纵向间距改为300mm，环向布孔三排；试验浆液为砂浆，水泥：粉煤灰：特细砂=1：0.5：0.5；注浆后浆液扩散到PVC管内，但PVC管顶部仍有3cm高的空隙，钢管内顶部也有2cm高度的空隙，效果一般。

　　第三次试验：根据前两次试验，本次采用12m钢管，梅花型布孔，其中一段采用PVC管包裹，其余采用回填土回填碾压密实；浆液采用纯水泥浆，浆液中增加外加剂（微膨胀剂），注浆分两次进行，待浆液初凝后及时进行二次浆液压注，注浆压力1.5MPa。本次试验效果明显增强，其中PVC管内布满浆液，回填土部分浆液扩散最大半径为80mm。

　　管棚内钢管注浆试验：第一根钢管长146m，注浆分次进行，先灌注纯水泥浆，待浆液布满整个钢管并从通气孔内往外喷射浆液为止，停止一段时间后再灌注水泥砂浆，水泥：砂=1：0.2，浆液较稠；第二根钢管长146m，采用水泥砂浆一次性灌注，由于砂浆稠度大，灌注效果较差，钢管尾部仅出现少量浆液，浆液未布满钢管；第三根钢管长146m ,分两次灌注，第一次采用纯水泥浆，外加微膨胀剂及增加流动性和和易性的外加剂，注浆压力达2MPa，浆液扩散到钢管四面空隙，待第一次浆液初凝后采用纯水泥浆进行二次浆液灌注；挖孔分析第三种注浆效果好，浆液扩散到钢管四面，填满管壁四面空隙，钢管内仅有2cm左右的空隙，水泥浆液强度在10MPa以上。

四、试验初步成果

　　试验过程中采用两种机型，三种工况，模拟蒲黄榆车站管棚布置最不利段进行试验；在钻机选型、工作效率、导向系统选择及精度控制、泥浆配置、回扩孔拖管等方面取得初步成果。

　　1、钻机选型

　　根据蒲黄榆车站风道与车站结合部空间限制，钻机本身长度在5m以下，钻杆中心到钻机最顶缘距离在0.6m以内，钻杆中心到两侧宽度控制在1.5m以内；根据试验施作146m长管棚回拖φ114mm钢管，选择国产回拖力150KN钻机较合适，钻机长度控制在5m内，宽度控制在2m内。

　　2、工作效率

　　根据试验，采用回拖力150KN钻机，施做146m长φ80mm导向孔，使用ECLIPSE无线地下定位系统导向时，需6小时30分钟左右，即每小时钻进22.5m；回拖φ114mm钢管，采用外丝连接时，一次性边回扩孔边回拖，需8个小时零10分钟左右，当接头采用焊接时时间更长。导向孔钻进时需钻机操作及导向人员各一名，装卸钻杆人员一名，泥浆配置人员两名，回拖时增加三名钢管连接人员。

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