管幕施工技術(shù)在超淺埋大斷面隧道中的應(yīng)用

孟慶一

摘要：本文結(jié)合福州市工業(yè)北路延伸線工程南段（工業(yè)路-梅峰路段）文林山隧道的主線暗挖隧道出口超淺埋段施工實(shí)例，詳盡的論述了管幕法施工技術(shù)的工藝特點(diǎn)、工藝原理及適用范圍、施工工藝流程及操作要點(diǎn)、設(shè)備材料的配置、質(zhì)量與安全措施等內(nèi)容。由于該項(xiàng)施工工藝簡捷明了，在實(shí)踐中收到了十分理想的效果。

Abstract： Combined with the construction example of the super shallow buried section at the exit of the main line of Wenlinshan Tunnel in the south section （Gongye Road-Meifeng Road section） of the Gongye Road Extension Project in Fuzhou City， this paper discusses in detail the process characteristics， process principle and application scope， construction process and operation points， equipment and material configuration， quality and safety measures， etc. Because the construction technology is simple and clear， it has received very ideal effect in practice.

關(guān)鍵詞：管幕;淺埋;隧道;應(yīng)用

Key words： pipe curtain;shallow buried;tunnel;application

中圖分類號(hào)：U455.49? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）27-0098-02

1? 工程概況

福州市工業(yè)北路延伸線文林山隧道為雙線8車道，左線長1176m，右線長1140m。左線和右線出口為超淺埋暗挖段，覆土厚度1.9～8.5m。管幕支護(hù)長度90m，施工總長度13500m。管幕鋼管外附帶？準(zhǔn)42*4mm注漿管，沿管幕鋼管縱向布設(shè)并焊接，作為管幕施工和隧道開挖沉降補(bǔ)償注漿措施實(shí)施載體。現(xiàn)場(chǎng)安裝兩臺(tái)管幕管排鉆機(jī)，一次施工鋼管長度12m，同時(shí)頂進(jìn)2根鋼管。

左、右線隧道圍巖以全風(fēng)化、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化、花崗巖和碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為主，開挖中地下水受地表水直接影響，雨季時(shí)呈淋雨?duì)罨蛴苛鳡畛鏊瑖鷰r易坍塌，處理不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)大坍塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌，淺埋時(shí)易出現(xiàn)地表下沉（陷）或塌至地表，圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)。

2? 管幕施工技術(shù)的特點(diǎn)

①支護(hù)強(qiáng)度高、施工精度高、地層擾動(dòng)小、整體造價(jià)相對(duì)較低。②不需進(jìn)行道路、管線的改建，不影響地面正常交通。③對(duì)既有建筑物及既有線不會(huì)產(chǎn)生不良影響。④不用降水，地面沉降很小。⑤無噪聲、無振動(dòng)，可24小時(shí)連續(xù)施工。

3? 管幕施工技術(shù)的原理及適用范圍

3.1 管幕施工技術(shù)的原理

針對(duì)不同地質(zhì)進(jìn)行管幕施工試驗(yàn)段，采用螺旋出土套管頂進(jìn)工藝，確定對(duì)應(yīng)參數(shù)，嚴(yán)格控制管幕設(shè)備螺旋鉆桿的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力和套管的頂推力，當(dāng)遇到地下構(gòu)筑物（如遇到擋墻及回填塊石等區(qū)域）時(shí)鉆頭的規(guī)格型號(hào)對(duì)糾偏導(dǎo)向及沉降控制的影響。通過對(duì)試驗(yàn)段數(shù)據(jù)的歸集，對(duì)長管幕施工流程、工藝、糾偏導(dǎo)向、監(jiān)控沉降等方面進(jìn)行總結(jié)分析。

3.2 管幕施工技術(shù)的適用范圍

優(yōu)化了國內(nèi)隧道長管幕施工技術(shù)，拓展了管幕施工在下穿景區(qū)的運(yùn)用實(shí)踐，適用于下穿公路、鐵路、結(jié)構(gòu)物、機(jī)場(chǎng)等下穿工程、一些特大斷面隧道、淺埋隧道等的施工建設(shè)。

4? 管幕法施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→鋼管鎖扣焊接→設(shè)備安裝調(diào)試→管排拼裝→鋼管或鋼管排對(duì)位→鉆機(jī)及鋼管或管排軸線調(diào)整→坡度調(diào)整→鋼管排頂進(jìn)及軌跡監(jiān)測(cè)→鋼管排焊接及循環(huán)進(jìn)尺→頂進(jìn)結(jié)整回拔鉆桿→移機(jī)至后續(xù)孔位直至所有孔位頂進(jìn)結(jié)束→封孔注漿。

4.2 管幕施工操作要點(diǎn)

4.2.1 施工準(zhǔn)備

鎖扣焊接，管幕設(shè)計(jì)采用？準(zhǔn)299*10mm無縫鋼管，鎖扣采用45*45*6角鐵通過二氧化碳保護(hù)自動(dòng)焊接加工，管幕鋼管母扣角鐵上方固定安裝？準(zhǔn)42*4mm注漿管（如圖1）。

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4.2.2 設(shè)備安裝調(diào)試

根據(jù)施打位置布置拼裝好鉆機(jī)支架，將鉆進(jìn)設(shè)備中心調(diào)整至初始位置，檢查管幕設(shè)備狀態(tài)，接口連接嚴(yán)密、準(zhǔn)確、牢固，確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)良好后可進(jìn)行施工。

4.2.3 管排拼接

在鎖扣加工區(qū)采用吊車配合人工將兩根已安裝鎖扣的鋼管互為滑移的軌道穿入拼接，并將螺旋鉆桿置入鋼管中。

4.2.4 鋼管或管排對(duì)位

用吊車將鋼管或管排運(yùn)送至鉆機(jī)頂進(jìn)槽內(nèi)，調(diào)整鋼管內(nèi)鉆桿與鉆機(jī)連接就位;管幕設(shè)備底部配有可以水平移動(dòng)的行走軌道，根據(jù)提前放好的管幕鉆孔點(diǎn)位，通過手拉葫蘆微調(diào)管幕設(shè)備，使之軸線位置準(zhǔn)確。

4.2.5 鉆機(jī)與鋼管或管排軸線調(diào)整

螺旋鉆桿內(nèi)部中心位置放置光源設(shè)備，照射至尾部經(jīng)緯羅盤，以此測(cè)設(shè)頂進(jìn)軸線是否偏移。鉆進(jìn)過程中若發(fā)現(xiàn)鋼管或管排有軸向偏移，此時(shí)根據(jù)偏移的方向調(diào)整兩根鋼管的鉆進(jìn)速度，若向左偏移，則將左邊鋼管鉆進(jìn)速度調(diào)大;若向右偏移，則將右邊鋼管鉆進(jìn)速度調(diào)大，直至偏移調(diào)整完成后繼續(xù)保持兩根鉆桿以相同得到速度鉆進(jìn)。

4.2.6 坡度調(diào)整

頂進(jìn)鋼管前，使用水準(zhǔn)儀對(duì)管頭和管尾的標(biāo)高精確測(cè)量，調(diào)整管頭高度，使鋼管整體坡度滿足設(shè)計(jì)要求。頂進(jìn)過程中在母扣上方注漿管內(nèi)穿入塑料細(xì)管，即水平測(cè)量管，測(cè)量管口固定在注漿管最深處，測(cè)量與鋼管頂高差，管尾部固定于頂進(jìn)設(shè)備后部標(biāo)高控制顯示區(qū)，外部滴水入管，待平衡時(shí)，通過連通器原理實(shí)現(xiàn)管頭標(biāo)高同步至標(biāo)高控制縣市區(qū)，實(shí)時(shí)觀測(cè)鋼管前端上下位置變化，及時(shí)調(diào)節(jié)鉆頭與鋼管間的相對(duì)位置來進(jìn)行上下糾偏。水平測(cè)量管見示意圖2。

鋼管前端設(shè)置坡口型管頭，坡口角度為60度，在鋼管向下偏移時(shí)，調(diào)節(jié)鉆頭位置，使鉆頭位置在坡口的后方，達(dá)到先頂進(jìn)后鉆進(jìn)的效果，通過坡口角度自然調(diào)節(jié)鋼管向上偏移;在鋼管向上偏移時(shí)，調(diào)節(jié)鉆頭位置，使鉆頭位置在坡口的前方，達(dá)到先鉆進(jìn)后頂進(jìn)的效果，故在鋼管頂進(jìn)過程中，鋼管前端土體由于先鉆進(jìn)而松散，鋼管前端自動(dòng)沉降并向下偏移。此糾偏方法通過對(duì)比試驗(yàn)控制向上偏移的大小相同，為1cm，鉆頭超前的距離分別為10cm、20cm、30cm、40cm、50cm，得知在鉆頭超前距離為30cm時(shí)，糾偏速度最快。

4.2.7 鋼管排頂進(jìn)及軌跡監(jiān)測(cè)

鋼管頂進(jìn)時(shí)均已鎖扣為相互制約的軌道，因此首根鋼管頂進(jìn)的位置和方向就決定了后續(xù)管排施工的準(zhǔn)確度。因此對(duì)該導(dǎo)向管施工軌跡的監(jiān)測(cè)尤為重要。

豎向位移監(jiān)測(cè)：頂進(jìn)前在注漿管內(nèi)安裝水平測(cè)量管，頂進(jìn)過程中通過設(shè)備后部標(biāo)高控制顯示區(qū)反映鉆頭的標(biāo)高，測(cè)量管內(nèi)部水水位的上升或下降即為管頭上下位移情況。

水平位移監(jiān)測(cè)：在鉆桿鉆頭內(nèi)安裝光源，通過經(jīng)緯儀測(cè)量偏差后跟軸線作對(duì)比，得出水平位移角度。

4.2.8 鋼管排焊接及循環(huán)進(jìn)尺

實(shí)時(shí)觀測(cè)鋼管或管排的水平及豎向位移，及時(shí)糾偏，保證鋼管或管排頂進(jìn)偏差在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，每頂進(jìn)完畢一組后將下一組鋼管或管排吊裝至鉆機(jī)位置對(duì)位安裝，保證軸線一致，固定牢固后進(jìn)行焊接，檢驗(yàn)合格后，繼續(xù)頂進(jìn)，循環(huán)作業(yè)直至該組鋼管或管排頂進(jìn)至設(shè)計(jì)長度。

4.2.9 頂進(jìn)結(jié)束，回拔鉆桿

一組鋼管頂進(jìn)至設(shè)計(jì)長度后停止鉆進(jìn)，回拔鉆桿，按節(jié)拆分鉆桿后將其吊送至鎖扣加工區(qū)進(jìn)行清潔存放，循環(huán)作業(yè)至鉆桿回拔完畢。

4.2.10 移機(jī)至后續(xù)孔位，直至所有孔位頂進(jìn)結(jié)束

將管幕設(shè)備移動(dòng)至下一組孔位，按照上述作業(yè)流程循環(huán)作業(yè)至所有孔位頂進(jìn)結(jié)束。

4.2.11 封孔注漿

管幕鋼管頂進(jìn)到位后，在入口處焊接鋼板進(jìn)行管口封閉，封閉板預(yù)留注漿孔和透氣孔;管內(nèi)填充通過管口焊接的？準(zhǔn)25mm水管注漿，注漿孔安裝在管口端面上部，透氣孔安裝在鋼管側(cè)面頂部，水平方向?yàn)樽{口，垂直方向?yàn)榕艢饪诩嬗^察孔。注漿導(dǎo)管端頭焊接注漿管接頭并安裝閥門，導(dǎo)管內(nèi)注入水泥漿，注漿與相鄰管幕施工隔開3～5個(gè)孔位，根據(jù)沉降監(jiān)測(cè)及時(shí)對(duì)鋼管內(nèi)充填水泥漿，管內(nèi)填充與施工間隔8～10個(gè)孔位，注漿壓力小于0.2MPa。

5? 材料與設(shè)備

5.1 材料要求

管幕鋼管：為試驗(yàn)檢測(cè)合格的？準(zhǔn)299無縫鋼管，鋼管外觀質(zhì)量良好，表面無銹蝕。角鋼：為試驗(yàn)檢測(cè)合格的角鋼，角鋼外觀質(zhì)量良好，表面無銹蝕。小導(dǎo)管：為試驗(yàn)檢測(cè)合格的？準(zhǔn)42無縫鋼管，鋼管外觀質(zhì)量良好，表面無銹蝕。水泥：選用試驗(yàn)檢測(cè)合格的P·O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

5.2 設(shè)備配置

采用的機(jī)具設(shè)備見表1。

6? 質(zhì)量保證措施

①管幕施工采用的原材料必須檢驗(yàn)合格后才可以使用，嚴(yán)禁出現(xiàn)未檢先用的情況。②管道頂進(jìn)設(shè)備尾部需安裝標(biāo)高監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)準(zhǔn)確報(bào)送測(cè)量數(shù)據(jù)。③對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行交底，熟悉施工措施和應(yīng)急控制。④禁止將螺旋鉆頭超出管口50cm以上長時(shí)間旋轉(zhuǎn)出土，防止土體坍塌。⑤禁止通過鋼管或鉆具向地層內(nèi)注入大量清水，防止土體流失。

7? 安全控制措施

①施工區(qū)域應(yīng)設(shè)警示標(biāo)志及安全操作規(guī)程展板，嚴(yán)禁非工作人員出入。②施工中應(yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期檢查、養(yǎng)護(hù)、維修。③為保證施工安全，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有專人統(tǒng)一指揮，并設(shè)一名專職安全員負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的臨邊和支架安全工作，高空作業(yè)要系安全帶，堅(jiān)持班前進(jìn)行安全教育制度。④須同步地表第三方沉降監(jiān)測(cè)，如有預(yù)警需停工檢查原因整改后再進(jìn)行施工。⑤注漿時(shí)需有專人對(duì)地表情況進(jìn)行觀察，如有漿液溢出及時(shí)停止注漿。⑥管幕施工中，制訂合理的作業(yè)程序和機(jī)械車輛走行路線，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人指揮、調(diào)度，并設(shè)立明顯標(biāo)志，防止相互干擾碰撞，機(jī)械作業(yè)要留有安全距離，確保協(xié)調(diào)、安全施工。

8? 結(jié)束語

管幕施工為超淺埋隧道進(jìn)出口支護(hù)較為先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式，隨著社會(huì)城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，對(duì)如何做好下穿工程中管幕施工是建設(shè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，管幕施工的過程控制，對(duì)提高管幕工程質(zhì)量和節(jié)約施工成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

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