结合非开挖技术的管幕法在隧道工程中的应用

[12-11 16:59:29]   来源:http://www.tmgc8.com  隧道工程   阅读:3664

一、适用范围        管幕法施工主要适应于软土地基的城市交通地下隧道施工或地道施工,满足开挖或箱涵顶进对周边土体加固的支护技术要求。 二、工艺介绍        管幕法是利用非开挖定向钻机或顶管机建造大断面地下空间的施工技术,是一种新型的地下暗挖技术。其原理是铺设单根钢管(可以导向拉管也可以顶管)为基础,各钢管间依靠锁口相连,并在管内外分别注入水泥沙浆和水泥浆,形成整体的支护帷幕。采用管幕法时,由于开挖土体或者推进箱涵是在管幕的保护下进行的,因此,可以显著减少地面沉降和增加施工时开挖面的稳定性。 三、施工特点      1,由于管幕施工是穿越重要的构筑物,如铁路、高速公路等,保证上层构筑物的安全是首位的。因此对沉降的要求特别高,控制施工过程中的地表沉降是施工成败的关键因素之一。 2,管幕作为超前支护结构,如果钢管侵入设计开挖线或者远离开挖线过多会给施工带来不便,侵入开挖线的钢管将会影响后续的开挖或箱涵顶进,需要切割;距离开挖线过远就会造成土方的超挖,增加了开挖量,影响暗挖施工进度。所以钢管的铺设精度要求特别高,一般要求水平和垂直偏离设计位置不超过10cm以上。 四、工程案例   本文以笔者亲身经历和参与的一个典型管幕工程作为案例来详细的介绍下管幕施工方法。 1、工程简介   本工程地点位于厦门岛内,工程内容为建造两个平行的地下公路隧道,需要穿过鹰厦铁路主干线及两侧的专用铁路线,其中一条隧道设计长度为108米,另外一条隧道设计长度为76米,两条隧道的跨度(隧道公路路面宽度)均为15.5米,开挖前采用299*10mm的钢管进行管幕支护,并在管内外进行注浆。管幕拱部采用大半径弧线形态,用小半径弧线平滑连接两侧的竖排钢管,成倒立的“U”型形态。铁路轨面距管幕拱部最浅埋深为3.4米,地表距管幕垂直距离最浅处仅为2.3米。北京首尔工程技术有限公司承接了本工程的管幕施工部分。 2、施工工艺   本工程采用非开挖拉管工艺进行管幕施工,即先按设计路线打设导向孔,然后扩孔拉管。单根钢管拉管完成后再次在钢管旁边导向,再次扩孔拉管,依次循环下去,直至所有钢管铺设完成。 3、施工设备   本次工程所采用的主要设备有:50吨管幕专用钻机,月蚀导向仪,空压机,气动夯管锤,潜孔锤,电焊机,BW250水泵,挖机,吊车,水准仪,经纬仪及各种管幕施工辅助设备。 4、施工流程   结合非开挖的管幕法施工一般流程为:搭建工作面-----测量放线-----安装机器设备-----调试设备-----打设导向孔-----扩孔拉管-----管内外注浆 (一)、搭建工作面   1、根据隧道断面的设计宽度和钻机大小来决定工作面基坑开挖的宽度和深度,一般情况下工作面基坑的宽度要比隧道设计宽度宽2米以上,便于竖排管幕施工时确保钻机有足够的空间摆放到位;   2、基坑底部要以水泥硬化平整,硬化层不小于20CM。要有不小于8立方的泥浆池,用来存储循环泥浆。 (二)、测量放线   1、在基坑内放出隧道走向的设计轴线,并在隧道掌子面放出管幕孔位。   2、在管幕走向的中心钢管和两侧竖排钢管对应的地表位置上,每隔20M左右设置一个控制点,测出每个控制点的标高并计算出控制点相对钢管设计位置的深度数据。 (三)、安装机器设备   1、在基坑底部预埋钢板,以膨胀螺丝固定。根据隧道轴线在预埋钢板上安装“H”钢轨道,和钢板焊接连接,保持轨道在同一个平面上。   2、在“H“钢轨道上安装支架底座,在底座上安装支架立柱,和底座以高强度螺丝连接。   3、在立柱上安装给进架,给进架要正好卡在“H“钢立柱的槽里,并以安装在立柱顶端的导链来实现给进架的升降。   4、在给进架上安装水平导向钻机,钻机要和隧道轴线平行。 (四)机器设备调试   启动钻机,检查钻机推进、旋转运行情况是否良好,油管有无漏油。检查现场电焊机、泥浆泵电路是否安全、规范,运行是否正常。 (五)导向孔的打设     根据设计路线采用非开挖技术打好导向孔。www.tmgc8.com (六)扩孔拉管      根据地层的情况决定是否单独扩孔,如果土层都是泥土就不需要单独扩孔而可以采取边扩边拉的方法;如果土层里有较大的石头或其他障碍物体,先采用牙轮扩头单独回扩一次较好。 (七)管内外注浆     将管内注满水泥沙浆,管外空隙注水泥浆。 五、施工中的难点     采用非开挖拉管技术的管幕施工的难点和关键在于地表沉降的控制和导向误差的控制。对于沉降的控制,必须采用不大于管幕钢管的外径(特殊情况下可以略大于钢管外径)扩孔,打完导向孔和开始拉管之间的间隔时间不能太长,时间越长沉降就会越大,并且整个施工过程中要有沉降观测,根据观测的结果来指导施工。 导向精度的控制是决定管幕成形质量的一个关键因素,在导向前必须在地表放出一条导向的设计路线,并在这条线路上每隔10米左右设置一个控制点,事先测好控制点的设计标高,以便导向的过程中和实测数据进行对比和调整。 六、施工总结     非开挖拉管管幕施工法是一种新型的隧道暗挖超前支护方法,相对于传统的盾构施工方法,具有施工成本低、操作灵活方便等显著优点。但同时也存在一些缺陷,比如钢管的精度控制往往产生较大的偏离,需要重新导向才能完成;在某些干扰较大的地层,使用现有的无线导向设备往往无法完成打设导向孔,这就给后续的施工带来很大的不便,需要采用更先进的导向设备和方法,此次工程中我们使用了有线导向加视频导向的结合完成了一些难度较大的导向孔打设。
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