管幕锁扣施工方案(401)

下穿高速公路管幕施工方案

一、工程概况

1、工程简介

2、工程地质

二、总体施工方法

1、施工方法

根据以上地质情况，采用导向顶管跟进螺旋出土工法进行施工，该施工工艺能够有效的控制地层沉降，其主要施工设备为液压系统，施工中振动和噪音较小，即采用液压顶进系统，螺旋钻杆在管幕钢管内出土，根据沉降控制标准和地层情况及测量数据，可以通过调整控制方向系统，调整钻头与钢管的相对位置，做到超前成孔或滞后出土，将Φ401钢管顶入设计位置，直至全部钢管铺设完成。因钻头直径略小于管幕钢管直径，管幕钢管对周围土体有挤密作用，且未采用通常水循环大扩孔方法，对地层扰动小，施工过程中不会导致地层沉降，可以在管幕钢管全部铺设完成后，管幕钢管内再填充水泥浆或无收缩水泥砂浆或商用混凝土，用来提高管幕钢管刚度和防止管幕钢管腐蚀后造成地层空洞影响结构安全。

2、工程难点

2.1 铺设距离较长，精度要求高，偏差不能大于20cm；

2.2 离地表距离3米，处于特殊地段；

2.3 地层复杂且极不均匀，管幕钢管Φ401，铺设难度大；

2.4 地处特殊地段，管幕铺设过程中要避免引起地层沉降。

3、解决方法

3.1 利用激光测量进行导向，严格控制导向精度；

3.2 严格控制钻进速度和螺旋出土量，24小时观察地面情况，发现问题立即处理；

3.3 为避免引起地面沉降，要保证实际出土不能大于理论出土值，要尽量减少对地层的扰动。因此扩孔直径不能大于401mm ，扩孔钻头伸出Φ401钢管不超过50cm，控制出土量；同时加强沉降观测，防止异常发生。

4、应急预案

在铺设管幕过程中，如出现涌水，涌沙情况。要立即进行封孔，报告项目部，分析原因，研究

对策，及时处理。

铺设管幕时，如果遇到特殊障碍不能通过时，先分析是何种障碍，如是钢筋等不能破除的物体，需上报项目经理部及驻地监理，共同研究对策。

要保证地面不能出现隆起或沉降，项目部测量队每天要测量两次，发现异常情况要立即停工检查。

三、工法原理及关键技术

1、定位管打设：

在打设φ401mm钢管管幕之前，可以先打设一根φ401的管幕定位钢管.如果要求定位管有更高的精度，可以适当增加钢管直径（如600-800），定位钢管打设原理如下图1所示。

图1 导向顶管跟进螺旋出土工法示意图

φ401mm钢管中间是φ210mm螺旋钻杆，螺旋钻杆中心是一个φ60的导向观察孔（测量孔）。钻头由切削刀盘、土压仓、方向调节仓、激光发射系统等组成，第一节管幕钢管与钻头活动连接，钻进时，螺旋钻杆带动切削刀盘旋转，切削下来的切削渣压入土压仓，螺旋钻杆将碎屑从φ401钢管内排出，钢管顶进及螺旋出土同时进行，直至导向钢管顶进到位为止。

2、管幕钢管打设：

定位管幕钢管铺设完成后，开始施作φ401mm管幕钢管，因定位管幕钢管上的锁扣已决定了它相邻φ401mm管幕钢管的走向，根据管幕设计图，调整φ401mm管幕钢管上的锁扣相对位置，决定下一根φ401mm管幕钢管的走向，如图2-1所示。

定位管

管幕钢管

锁扣

图2-1 管幕示意图

管幕钢管的打设不需要导向，螺旋钻杆直接在φ401mm钢管中出土，如图2-2所示。

3、导向方法原理

导向顶管跟进螺旋出土铺设方法是我公司独有的一种施工方法。该方法要求在铺设过程中能准确测定钻头在地下的位置和方向。根据钻头在铺设过程中的位置和方向同设计轨迹的差异，利用方向调节油缸调整钻头的方向，从而改变钻头的钻进方向，完成铺设工作。

方向的测定：在螺旋钻杆的最前端（螺旋钻杆的中心）安装有两个激光，一个在螺旋钻杆的几何中心，另一个在离几何中心2―3cm的地方，在钻机的后面留有测量孔，需要测量时，在钻机后面架设经纬仪，通过测量孔观察激光的运动轨迹，确定钻头的位置和方向。

图3-1

图3-2

图3导向测量原理图

当顶进是直线前进时，一个激光A成像在靶区中心，另一个激光B成像以激光A为圆心的圆上运动，如图3-1所示；

当钻头往上偏移时，激光A移到靶区中心下方，另一个激光B则以激光A为圆心的圆上运动如图3-2所示，在螺旋钻杆旋转的过程中，通过调向油缸y1缓慢伸出，同时调向油缸y2缓慢收缩，使激光A、B回归到图3-1所示的位置，然后继续顶进；

当钻头往下偏移时，激光A移到靶区中心上方，另一个激光B则以激光A为圆心的圆上运动如图3-3所示，在螺旋钻杆旋转的过程中，通过调向油缸y1缓慢收缩，同时调向油缸y2缓慢伸出，使激光A、B回归到图3-1所示的位置，然后继续顶进；

同样当钻头左右偏移时用同样的方法，通过调向油缸y3、y4伸缩，使激光A、B回归到图2-1所示的位置，再继续施工。

四、锁扣

锁扣采用63*63*5的角钢，根据管幕的设计要求，计算出锁扣在管幕钢管上的位置，然后按下图把4根角钢焊接在管幕钢管上，为了锁扣焊接的准确，先将管幕钢管放在一根125的槽钢上，然后根据锁扣参数，固定角钢倆端及中间的位置焊牢，因锁扣决定下一根管幕钢管的走向，锁扣焊接一定要准。

图4锁扣示意图

五、施工部署

1、进度计划

2、劳力安排

3、主要设备

SE-150水平液压螺旋顶管机为全液压驱动，功率：75KW；顶进/回拖力：1500KN；扭矩：12000NM

六、工艺流程及施工要点

1、施工工艺流程

施工准备→测量放线→设备就位→钢管就位→顶进施工→下一根管幕施工→最后钢管内注浆

2、施工要点

2.1施工准备

管幕施工准备工作主要包括钢管的加工、顶管后背支撑墙的施工等内容。

管幕钢管设计参数为φ401，壁厚10mm，管长65m。管幕钢管单根加工长度为每节6m，每根管幕需要11节钢管组成。

顶管工作室综合考虑施工设备、吊装运输、施工精度控制和施工现场条件等各种因素后，工作室长度为10m，高度根据结构设计进行适当调整，满足施工需要即可。

顶管后背支撑墙根据顶管所需顶推力进行设计，满足顶推力需要即可，在本次65m管幕施工时，按照150t顶推反力进行设计。

2.2测量放线

在管幕施工掌子面和后背支撑墙按照设计位置测设出每根管幕的中心位置和标高，用来控制设备和钢管的就位以及施工过程中的检查和调整，保证钢管的施工精度。

2.3设备就位