大直徑螺旋鋼管管幕施工技術(shù)控制及分析

【摘要】隨著合肥城市的快速發(fā)展，機動車數(shù)量的增加，這座城市的交通面臨巨大的壓力和挑戰(zhàn)。為緩解交通壓力，地下立交結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)在城市中，下穿隧道就是一種常用的立交形式。下穿隧道因具有對城市景觀破壞小、噪音干擾小的特點，近年來備受建筑設(shè)計者們的喜愛。管幕法頂進施工工藝是下穿隧道施工中一種新型的非明挖施工方法，需根據(jù)條件采用不同類型的管道頂進形成管幕圍護體系，然后進行箱涵的掘進工作。

【關(guān)鍵詞】大直徑；鋼管管幕；雙向頂進

【中國分類號】TU74" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）02-0112-03

1 工程概況

濱湖科學(xué)城花園大道（徽州大道-包河大道）建設(shè)工程是合肥駱崗公園骨架路網(wǎng)中重要的一條橫向道路，全長約3km，包含2.26km地下隧道。在樁號為K3+445-K3+580處采用管幕法施工穿越飛機跑道，這項工藝的實施成功保留了合肥駱崗機場的歷史記憶。

2 管幕施工

2.1 工藝原理

首先在工作井和接收井前端范圍內(nèi)利用旋噴樁加固的方法提高土體的穩(wěn)定性，以單根1.6m螺旋鋼管頂進為基礎(chǔ)，各鋼管間依靠鎖口相連，通過防水施工形成密封的止水帷幕，最后通過澆筑管幕梁將46根螺旋鋼管形成“口”字形（如圖1所示），形成穩(wěn)定的管幕結(jié)構(gòu)[1]。

2.2 施工工藝流程及操作要點

施工順序為：端頭井旋噴樁加固、測量放線、螺旋鋼管管節(jié)焊接及吊裝、測量復(fù)核、鋼管推進，管內(nèi)采用C20微膨脹混凝土澆筑。管幕鋼管施工完成后，沿鋼管一圈進行混凝土管幕梁施工，將46根管幕形成“口”字形支撐。

結(jié)合現(xiàn)場施工實際情況并考慮施工工期 ，鋼管幕推進順序為：先上排、再側(cè)邊、后下排。為了減少鋼管幕多次頂進造成機場主跑道路面沉降的影響，側(cè)向鋼管幕頂進順序為：從上往下[2]，雙向頂進。

為避免鋼管之間的相互干擾，根據(jù)鋼管幕頂進順序、導(dǎo)軌寬度、施工工序布置等條件，分別設(shè)置2根基準管作為參考點。上排和下排鋼管嚴格從中間向兩側(cè)對稱施工。

完成管幕的施工之后，切斷上下的支護樁，拆除箱涵頂進前的斜撐，選擇合理的臨時保護方案，按照1：1的方式，開展方案論證，選擇適當(dāng)?shù)臅褐Х椒▉硖幚砩喜客梁拖虏慷淹粒唧w支護如圖2所示。

2.3 管幕頂進施工

管幕鋼管施工兩側(cè)及上排鋼管時需搭設(shè)施工平臺。施工平臺采用型鋼和槽鋼制成。頂管機頭、底座、頂環(huán)、主頂、后靠安裝在施工平臺上。借助于行車，頂管設(shè)備隨施工平臺作水平方向或豎向的快速移動，在兩側(cè)施工時，通過在底座下加一層或若干層鋼墊塊作豎向移動。頂管的施工軸線在施工平臺上利用千斤頂加以調(diào)節(jié)[3]（如圖3所示）。

2.4 質(zhì)量控制要點

2.4.1 導(dǎo)軌精度控制

（1）導(dǎo)線控制點均用射釘槍進行定位，確保點位牢固。施測過程中，堅持三級測量原則。在各工序施工期間，不時地對高程控制點進行復(fù)核。

（2）導(dǎo)線測量采用萊卡全站儀方向觀測3測回，測距3測回，雙向觀測，并對觀測結(jié)果進行平差。

（3）通過精確的制造和裝配過程，保證了導(dǎo)軌上下高程的精準性。導(dǎo)軌的高程和中心偏差必須控制在1mm以內(nèi)。

2.4.2 管幕頂進糾偏控制

在頂管設(shè)備內(nèi)，安裝了一種反射式定向?qū)б鳎≧SG），并在控制面板的屏幕上分別顯示了兩個光學(xué)目標片。在對鋼管進行頂推的過程中，可以在目標面上看到三個點，分別是頂管本體的偏移量、應(yīng)糾偏量和糾偏量。通過調(diào)節(jié)圓盤上的調(diào)整油缸，可以調(diào)整激光點在熒光屏上的位置，從而實現(xiàn)校正工作。熒光屏的中央顯示上料圖，而激光點則表示頂管機刀軸最前方的圓心位置[4]。當(dāng)操作屏的中央和激光點對齊時，可以確保頂管機按照頂進規(guī)劃線準確進行頂進。在頂進期間，需要時刻關(guān)注和控制熒光屏，以確保激光點始終保持在熒光屏的中央位置，從而實現(xiàn)高質(zhì)量的管幕頂進作業(yè)。應(yīng)用這種工藝可以實現(xiàn)對鋼管管幕的高精度控制，并提供可視化智能化預(yù)報功能（如圖4所示）。

2.4.3 控制機頭旋轉(zhuǎn)

（1）通過安裝偏斜傳感器，駕駛員可以實時監(jiān)測機頭的微小偏差，并通過更換刀盤進行精確調(diào)節(jié)。

（2）如果刀盤反轉(zhuǎn)不能有效地調(diào)節(jié)機頭的偏轉(zhuǎn)方向，可以在機器內(nèi)部加裝平衡塊，如在一側(cè)內(nèi)部增加配重的方式來矯正變形。在管幕建設(shè)的過程中，由于鋼管與鋼管之間的水平連接對結(jié)構(gòu)的要求較高，使其在實際工程中的應(yīng)用變得更加困難，進而導(dǎo)致如何重點預(yù)防頂進過程中機體出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)成為施工重點。結(jié)合上述內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)既能降低頂頭的切向切削力，又能有效地降低頂頭的徑向切削力。此外，這種結(jié)構(gòu)還極大地提高了豎向切削力，從而可以有效地避免頂頭的旋轉(zhuǎn)[5]。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)開挖施工比較，該項技術(shù)為后期通行機場跑道的道路工程積累了豐富的經(jīng)驗，同時具有對環(huán)境破壞程度小，施工過程中不影響現(xiàn)有交通運行等多項優(yōu)點。管幕施工期間，普通的單項管幕頂進受現(xiàn)場施工條件影響較大。為節(jié)約工期，項目部研究后決定采用雙向頂進施工，兩臺機械同時施工。

管幕施工過程中采取了符合現(xiàn)場情況的質(zhì)量控制措施，確保螺旋鋼管管幕的精度。過程中運用了雙向頂進施工工藝，克服了現(xiàn)場條件復(fù)雜、頂進效率低等難點，節(jié)省了工期，創(chuàng)造了比較好的經(jīng)濟效益。該項施工工藝可大面積推廣，不斷改善優(yōu)化，為后期的城市地下工程建設(shè)提供參考，對后續(xù)的施工具有指導(dǎo)意義。

參考文獻

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[作者簡介]姜艷艷（1986—），男，安徽宿州人，大專，工程師，研究方向：市政道路、下穿隧道。