咬合大管棚施工工法

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1、咬合大管棚自動取土頂進工法中鐵隧道集團有限公司馬鎖柱陳浩韓建坤一、前言采用暗挖法修建的大斷面地下工程不僅結(jié)構(gòu)形式、施工工藝多種多樣,施工的輔助措施也不盡相同。“咬合大管棚自動取土頂進工法”是中鐵隧道集團在北京地鐵五號線崇文門車站近距離大跨下穿北京地鐵既有環(huán)線區(qū)間隧道創(chuàng)造性應用一種新穎的施工方法。該工法控制地層變形效果顯著,施工工藝先進,地層適應性強,具有顯著的社會、經(jīng)濟效益。二、工法特點1、咬合大管棚施工采用液壓頂進系統(tǒng),螺旋鉆管內(nèi)出土,根據(jù)沉降控制標準和地層情況,可以調(diào)整鉆頭與鋼管的相對位置,做到超前成孔

2、或滯后出土,鉆頭超前時可以通過擴孔刀片進行擴孔操作。2、采用干取土作業(yè)方式,避免帶水成孔施工方法自身操作對地層的嚴重擾動,可以更可靠、更有效地控制地層變形。3、咬合大管棚施工通過大管棚之間的咬合作用,能夠防止管棚上方土體的流失變形,同時增強管棚的整體剛度和定位的準確性。4、可以附帶注漿管同時安裝就位,隨時進行定位注漿作業(yè),確保對地層的影響更小,從而達到更高的控制標準。三、適用范圍13本工法適用于非飽和含水的軟巖地層中鋼管管道或管幕施工,在卵石地層或含有建筑垃圾的回填土地層中施工時,卵石或塊狀垃圾粒徑以不大于

3、鉆桿外壁和鋼管內(nèi)壁之間的空間為限。四、工法原理及關(guān)鍵技術(shù)1、水平液壓頂進螺旋鉆出土施工大管棚施工系統(tǒng)由支架、液壓頂進系統(tǒng)和液壓螺旋鉆系統(tǒng)三部分組成,在施工過程中管棚和螺旋鉆系統(tǒng)由同一套頂進系統(tǒng)同步頂進,位置相對穩(wěn)定。通過調(diào)節(jié)機頭框架可以調(diào)節(jié)螺旋鉆頭與管棚的相對位置,鉆頭的超前、超前距離、超前是否擴孔以及鉆頭滯后對地層的擾動變形和施工進度影響很大,在施工中根據(jù)需要進行控制和調(diào)整。施工原理示意圖見圖1。圖1水平液壓頂進螺旋出土頂管施工原理示意圖2、大管棚的咬合工藝大管棚咬合設置根據(jù)施工工藝和施工需要進行設計,在

4、施工中采用槽鋼和工字鋼作為咬合體系,可以使大管棚在施工和布設形式上有一定的調(diào)節(jié)空間,增強了大管棚施工的適應性。大管棚的咬合體系見圖2。13圖2大管棚咬合體系示意圖3、大管棚跟蹤注漿施工在大管棚的頂進過程中,為了避免相臨管棚施工或大管棚全部到位后引起地層擾動范圍的擴大而引起地層的較大沉降,在管棚施工過程中適時進行跟蹤注漿,補償?shù)貙拥乃缮⒆冃?,能夠更加有效的控制地層的擾動變形。跟蹤注漿采用袖閥式注漿管,硬PVC材質(zhì),每30cm一組溢漿孔,每節(jié)管長2m,管與管之間采用套扣連接。注漿管通過鋼箍焊接固定在管棚鋼管上,

5、管頭伸入焊接固定在鋼管上的一段封閉鋼套箍內(nèi),與管棚鋼管同步到位。跟蹤注漿管布置及固定見圖3。圖3跟蹤注漿管布置及固定示意圖4、施工監(jiān)控量測與分析13在大管棚施工過程中,進行管棚中線、標高和頂推力的監(jiān)測,通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況及時分析和反饋信息,指導施工生產(chǎn)。五、工藝流程及施工要點1、施工工藝流程施工準備測量放線設備就位鋼管就位頂進施工跟蹤注漿下根鋼管施工(下一循環(huán))2、施工要點⑴施工準備大管棚施工準備工作主要包括頂管工作室的施工、頂管后背支撐墻的施工兩項內(nèi)容。頂管工作室要綜合考慮施工設備、吊裝運輸、施工精度

6、控制和施工現(xiàn)場條件等各種因素,工作室長度不易過短,至少要滿足不小于一個頂進管節(jié)長度+設備動力系統(tǒng)長度+1m操作空間之和,高度根據(jù)結(jié)構(gòu)設計進行適當調(diào)整,滿足施工需要即可。頂管后背支撐墻根據(jù)頂管所需頂推力進行設計,要滿足頂推力需要并有一定的安全儲備,同時要有足夠的剛度。⑵測量放線在大管棚施工掌子面和后背支撐墻按照設計位置測設出每根鋼管的中心位置和標高,用來控制設備和鋼管的就位以及施工過程中的檢查和調(diào)整,保證鋼管的施工精度。⑶設備就位13根據(jù)預備施工管棚鋼管的中線和標高進行設備就位和調(diào)整,調(diào)整過程中根據(jù)地層情況使

7、設備頂推中線有一個上仰角,用來消減由于管頭下垂造成的鋼管在重力方向的偏差。設備標高和中線調(diào)整到位后進行固定。⑷鋼管就位設備就位完成后進行鋼管的吊裝就位和螺旋鉆的安裝,鋼管安裝在頂管設備支架的滑動托架上。鋼管到位后進行中線和標高的調(diào)整,調(diào)整到位后固定在滑動托架上,螺旋鉆調(diào)配好鉆桿和鉆頭位置后和螺旋鉆動力頭連接牢固。⑸頂進施工準備就緒后進行大管棚的頂進施工,在頂進施工時要特別注意以下內(nèi)容:①控制開始幾米的施工精度,防止鋼管的上浮,若發(fā)生超出允許標準的上浮時需要拉出鋼管重新進行頂進。②頂進過程中隨時檢查鋼管和設備

8、的中線和標高,隨時進行調(diào)整和修正。③在一節(jié)鋼管頂進完成進行下一節(jié)焊接時,要根據(jù)前節(jié)鋼管的中線進行適當?shù)恼{(diào)整,不允許接口處出現(xiàn)錯口和中線折角。④頂進過程中通過控制螺旋鉆的出土速度和鉆頭的位置決定頂進的速度,防止管頭前方的土體坍落。⑤盡量縮短鋼管焊接的時間,避免由于停止頂進時間過長出現(xiàn)“抱管”現(xiàn)象,造成再次啟動頂進時的頂推力過大。⑥在頂進過程中如果頂推力過大,可以通過注漿管在管壁注入膨潤土類潤滑劑來減小摩擦力。13⑦

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