論管幕超前支護(hù)措施在淺埋平頂暗挖地鐵車站中的應(yīng)用

蘇金陽

中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司 河南 鄭州 450000

1 工程概況

醫(yī)學(xué)院站10號線車站總長331.7m，標(biāo)準(zhǔn)段寬23.1m，地面有起伏，站中心里程處覆土3.04m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑深19.02～23.3m，車站結(jié)構(gòu)形式：7號線為地下三層雙柱三跨島式車站，站臺寬14m；10號線為地下兩層雙柱三跨島式車站，站臺寬14m。暗挖段長48.26m，寬度25.1m，拱頂覆土約5～5.3m，底板埋深約19.5米；PBA法施工+管幕超前支護(hù)，上部設(shè)置4個小導(dǎo)洞，中柱采用鋼管混凝土柱，逆筑法施工。

2 管幕超前支護(hù)施工技術(shù)在淺埋平頂暗挖地鐵車站施工中的應(yīng)用

2.1 施工方法

2.1.1 管幕施工方法

管幕施工采用螺旋出土套管頂進(jìn)工藝進(jìn)行施工，管幕鋼管作為套管，內(nèi)部安裝帶有專門鉆頭的螺旋鉆桿。管幕設(shè)備提供螺旋鉆桿的旋轉(zhuǎn)動力和套管的頂推力。管幕鋼管頂進(jìn)時，螺旋鉆桿向鉆頭傳遞鉆壓和扭矩切削土層，并將鉆渣由管內(nèi)螺旋排到孔口管外。這樣邊頂進(jìn)、邊切削、邊出渣，將管幕鋼管逐段向前頂進(jìn)至該施工單元施工結(jié)束。反復(fù)進(jìn)行后續(xù)單元施工，逐步在開挖線外形成管幕結(jié)構(gòu)。

2.1.2 管排施工方法

以單根管幕施工為基礎(chǔ)，采用專用設(shè)備同時頂進(jìn)2根或多根鋼管形成管幕結(jié)構(gòu)。具有沉降控制可靠，鋼管精度提高和施工速度高效的特點(diǎn)，可按結(jié)構(gòu)形狀要求施工拱形、馬蹄形、圓形、多聯(lián)拱或平頂直墻的管幕支護(hù)。

2.1.3 鋼管加工

(1)鋼管坡口

鋼管單側(cè)打設(shè)坡口，鎖扣間隔焊接，待頂進(jìn)鋼管的坡口端（A端）與已頂進(jìn)鋼管的外露端（B端）緊密焊接。

(2)扣接形式

管幕施工常用的扣接形式有以下類型。

一般扣接形式的選擇應(yīng)考慮以下因素：①扣接材料成本；②扣接材料的市場化水平；③項目扣接的設(shè)計需要；④扣接形式的有效性；⑤扣接加工的難易程度⑥扣接形式與管徑的匹配等。

2.1.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)開槽

車站明挖基坑擴(kuò)大端頭采用鉆孔灌注樁進(jìn)行土體支護(hù)，管幕施工時需要提前局部破除圍護(hù)結(jié)構(gòu)，管幕鋼管頂進(jìn)完成后需要將圍護(hù)灌注樁的鋼筋與鋼管連接，孔隙部位填充水泥砂漿或噴錨封閉。（1）開槽順序。第一步：管幕施工之前破除標(biāo)準(zhǔn)管位置圍護(hù)結(jié)構(gòu)，開槽長度2m，寬度0.5m。第二步：開槽位置施工標(biāo)準(zhǔn)管幕，開槽工作暫停。第三步：標(biāo)準(zhǔn)管完成后就位新孔，管幕施工同時破除圍護(hù)結(jié)構(gòu)，循環(huán)施工。(2)樁-管連接。將圍護(hù)灌注樁的主筋剔出，接長主筋與管幕鋼管焊接后噴錨或者填充水泥砂漿彌補(bǔ)管與樁間空隙。禁止一次開槽超過2m，按照局部開槽-管幕施工-縫隙閉合的流程施工。

2.1.5 管幕頂進(jìn)施工

1） 標(biāo)準(zhǔn)管施工

a. 標(biāo)準(zhǔn)管焊接雙母鎖口，施工要全程進(jìn)行嚴(yán)格角度測量(水位隨鉆測量和管內(nèi)激光經(jīng)緯儀測量)，如有偏差隨時進(jìn)行糾偏。標(biāo)準(zhǔn)孔的精度決定了整個管幕的施工精度，標(biāo)準(zhǔn)孔施工精度應(yīng)控制在0.15%以內(nèi)。

b. 鋼管頂進(jìn)過程中鋼管頂進(jìn)、糾偏與排渣出土同步進(jìn)行。當(dāng)測量結(jié)果顯示鋼管頂進(jìn)軌跡發(fā)生偏差時及時根據(jù)管頭糾偏原理進(jìn)行糾偏，糾偏過程不影響排渣出土。單節(jié)鋼管頂進(jìn)完畢后，進(jìn)行下一節(jié)鋼管施工，相鄰管節(jié)間采用焊接連接。如此反復(fù)進(jìn)行直至該孔位所有鋼管頂進(jìn)結(jié)束。

2） 扣接管頂進(jìn)

完成標(biāo)準(zhǔn)管施工后，向兩側(cè)分散扣接施工常規(guī)管幕，常規(guī)管焊接公母鎖口，公鎖口扣接標(biāo)準(zhǔn)管的母鎖口，以母鎖口為軌道，出土頂進(jìn)同時測量鋼管角度，通過上下糾偏使常規(guī)鋼管與標(biāo)準(zhǔn)管軌跡基本相同。

3） 回收鉆具

鋼管頂進(jìn)完畢后，依次將管內(nèi)鉆桿回拔并清理，進(jìn)行孔口封閉，同時將施工設(shè)備移至下一施工孔位。

4） 循環(huán)扣接管施工

如此重復(fù)常規(guī)鋼管管幕的頂進(jìn)、回收鉆具、移機(jī)就位等施工工序，直至所有孔位鋼管施工結(jié)束。

2.1.6 注漿填充

1） 鋼管管口采用5mm厚的圓形鋼板進(jìn)行焊接封閉，封堵鋼板需預(yù)留砂漿灌注通道。

2） 沉降控制注漿

管幕鎖口角鐵附焊的φ32mm注漿管口安裝兩路進(jìn)液閥門及管道，根據(jù)沉降控制需要及時注入水泥漿液，實現(xiàn)沉降控制。鋼管母扣側(cè)附焊φ32*3.25mm注漿導(dǎo)管，導(dǎo)管兩側(cè)打設(shè)φ8mm注漿孔，梅花形布置，相鄰注漿孔間距1.5m，注漿管與管幕通長，完成管幕施工后通過導(dǎo)管注入漿液彌補(bǔ)損失土體；管幕施工頂進(jìn)與管內(nèi)出土同步，配合適當(dāng)控制出土量和注漿管補(bǔ)充等輔助措施施工沉降控制在0～5mm。

3） 砂漿填充

注漿、填充與相鄰管幕施工隔開3～5個孔位；鋼管內(nèi)部填充M7.5水泥砂漿，采用φ90mmPVC導(dǎo)管，導(dǎo)管插入鋼管內(nèi)30～35m位置，采用砂漿泵注入商品砂漿，由內(nèi)而外灌注，砂漿填充充盈系數(shù)為0.9；完成砂漿填充后適當(dāng)補(bǔ)充水泥漿。

4） 管內(nèi)補(bǔ)充漿液

管口預(yù)先焊接的φ25mm注漿管，完成砂漿填充后通過此管路二次或多次補(bǔ)充漿液，保證管內(nèi)充盈。

3 管幕超前支護(hù)施工質(zhì)量控制措施

3.1 施工控制精度及控制方法

測量方法。采用連通器原理，在管幕鋼管端頭安裝連通管，鋼管頂進(jìn)過程中，不斷向連通管中注入連通液，通過可視化的測量端液位高度讀取前方地層鉆頭位置高度，使得鋼管頂進(jìn)過程中能夠直觀的監(jiān)測鉆頭位置變化，測量精度為mm級。(2)糾偏控制方法。該項目糾偏采用自有專利技術(shù)－螺旋出土鋼管頂進(jìn)糾偏管頭進(jìn)行糾偏，該管頭前端管口為斜形管口，斜形管口前端沿頂進(jìn)方向、向鋼管的中心軸線方向傾斜，形成持續(xù)糾偏構(gòu)件，持續(xù)糾偏構(gòu)件的下方為選擇糾偏構(gòu)件，選擇糾偏構(gòu)件沿頂進(jìn)方向、向遠(yuǎn)離鋼管的中心軸線方向傾斜設(shè)置，選擇糾偏構(gòu)件與鋼管中心軸線之間的夾角大于持續(xù)糾偏構(gòu)件與鋼管中心軸線之間的夾角。

3.2 管幕施工沉降控制

第一，做好沉降控制技術(shù)交底工作，相關(guān)人員可以熟練的進(jìn)行操作并應(yīng)對突發(fā)事件；第二，控制測量準(zhǔn)確性，并對頂進(jìn)、旋轉(zhuǎn)出土速度進(jìn)行控制；第三，要想有效的控制管口土體坍塌問題應(yīng)控制螺旋鉆頭出土?xí)r長；第四，不得將大量清水灌注到鋼管或鉆具內(nèi)，避免土體流失；第五，在現(xiàn)場準(zhǔn)備充足的應(yīng)急物資，實現(xiàn)安全施工。

3.3 下穿構(gòu)筑物

第一，施工前期應(yīng)先對下穿水箱涵底部標(biāo)高參數(shù)、走向及相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行確定；第二，做好交底工作，實現(xiàn)施工標(biāo)準(zhǔn)；第三，對鋼管角度進(jìn)行控制，當(dāng)鋼管進(jìn)入到箱涵2米后對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行核實；第四，當(dāng)鋼管進(jìn)入到箱涵指定位置后對頂進(jìn)及旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制，并對壓力參數(shù)變化情況進(jìn)行記錄；第五，鋼管達(dá)到指定位置后應(yīng)對管內(nèi)土樣進(jìn)行觀察，掌握地層變化情況；第六，若頂進(jìn)時壓力異常上升或旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)卡頓情況應(yīng)馬上停止，并及時上報、快速處理；第七，箱涵管幕施工時應(yīng)在專業(yè)人員的指導(dǎo)下完成；第八，箱涵底部位置為回填墊層并在完成鋼管頂進(jìn)后利用注漿方式控制沉降。

4 結(jié)語

通過分析可知，在進(jìn)行淺埋平頂暗挖地鐵車站施工時采用管幕超前支護(hù)措施可以得到良好的效果，有效的避免既有建筑物選址難、地下管線變形等情況同時可提升淺埋平頂暗挖的精度。與傳統(tǒng)的超前支護(hù)措施相比其準(zhǔn)確度、施工效率、質(zhì)量更高，可以有效的控制變形現(xiàn)象，實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，更好的利用地下空間，加快城市地鐵建設(shè)速度。