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摘要：本文主要介绍采用小管径管幕施工方法，作为下穿条件苛刻地段的超前支护措施，有效减少地下开挖引起地面沉降及塌方风险。其作用机理与管棚相似，效果远优于大管棚、小导管等措施;灵活度、造价方面优于较大管径管幕，对于沉降要求严格，地下可施工条件受限，控制影响范围严格等方面凸显优势。文章结合青岛地铁1号线遵义路站过街通道施工情况，介绍了小管径管幕施工相关技术。

关键词：下穿  小管径管幕  微沉降

一、工程概况

1.工程简介

遵义路站过街暗挖通道下穿重庆中路，该通道设计使用功能为车站B号口服务，通道暗挖全长60米，断面开挖宽度7.3m，高度5.77m，拱顶埋深4.4～6.2m，开挖采用台阶法施工，上断面为环向台阶预留核心土法，超前措施采用Φ299管幕法施工。

2.工程地质及周边环境

地层自上而下依次为素填土、粉质粘土、粗砂、粉质粘土、粗砂～砾砂、粉质粘土，洞身穿越粉质粘土和粗砂～砾砂层，地下水丰富。重庆中路交通繁忙，常有重载车辆通行，本工程范围地下管线较多，下穿给水、雨水、天然气、电力管廊、热力等管线20余条。

3.工程重难点

污水管为暗挖通道控制性管线，管底距拱顶仅为370mm。整体施工风险在青岛地铁较为罕见。重庆中路为双向十车道城市快速路，是青岛市南北交通主动脉，隧道施工期间不允许对道路交通产生任何影响，是全线重大风险管控的样板工程。

二、关键技术分析

1.主要技术特点

小管径管幕工法是通过机械及自动化手段，实现人力节约，减少人为偶然因素造成的安全、质量风险。在效果上是一项利用小孔径实现建造大面积地下空间安全可靠的施工方法。因其操作空间相对较小，对所要施工的暗挖结构周边环境影响不大，无需进行道路调流、管线迁改等施工前准备，不影响地面正常运行。

与传统的管幕、大管棚、小导管等超前措施相比，可实现在开挖前一次性全覆盖，节约工期。同时管幕钢管之间利用角钢锁扣连接，有效增加超前支护整体刚度。通过钢管及锁扣部位注浆固结，形成整体性超前支护，具有止水帷幕效果，减少开挖引起地层失水导致地面沉降。利用钢管先行压入然后管内通过螺旋杆方式取土，降低先成孔（钻孔较管棚直径大）后安置钢管引起的沉降，仅包含管幕挤压入土体引起的微小变形，确保地表设施及地下管线沉降满足设计要求，在安全管控上能够起到更优的预防护作用。在精度控制方面，可实现过程纠偏，避免隧道轮廓出现较大的超欠情况，实现更好的成本控制。与同类的管幕预筑法施工相比，其更灵活，所需使用设备更为简单，针对复杂的建筑环境更具备操作性。

2.工艺原理

工法采用导向顶管跟进螺旋出土方法。钻进时，先利用液压系统按设计方位压入管幕钢管，螺旋钻杆带动钻头在钢管内部旋转，切削下来的切削渣通过螺旋钻杆将碎屑从管幕钢管内排出，管幕钢管顶进及螺旋出土同时进行，直至管幕钢管顶进到位为止。

3.工序控制关键点

3.1材料加工

钢管采用Φ299mm～Φ800mm的无缝钢管，每节长度3-5m（可根据实际工作井的大小调整）。钢管外侧焊接锁扣，锁扣采用63×40mm的不等边角钢，根据设计轮廓要求，计算锁扣在管幕钢管上的位置，然后把4根角钢焊接在钢管上。为焊接准确，将钢管固定在操作平台的槽钢上，确保锁扣焊接精准且牢固。

3. 2工作基坑（井）准备

管幕施工需基于稳定的工作平台，空间满足设备运转、调整的最小尺寸要求。工作井的宽度宜大于结构轮廓线1.5m，深度大于结构底1m。反力墙后地层宜采取加固措施，可利用既有刚性结构，并结合顶推力计算确定，同时满足一定的平整度要求，以确保受力均衡，减少设备不稳固引起的施工偏差。在设置基坑（井）内支撑及人行扶梯时，应根据吊装设备、材料等所需空间进行布置。

3.3顶进施工

管幕钢管型号根据设计而定，例如φ299mm管幕钢管中间是φ150mm螺旋钻杆，螺旋钻杆中心是一个φ40的导向测量孔，钻进时，螺旋钻杆带动钻头旋转，切削下来的切削渣通过螺旋钻杆将碎屑从φ299管幕钢管内排出，管幕钢管顶进及螺旋出土同时进行，直至管幕钢管顶进到位为止，一般以拱顶最高位置处打设第一根，顺向施作第二根管幕钢管，两节段钢管之间采用坡口焊接形式，满足焊接质量要求，焊接前调整节段之间的直线性。

3.4管幕钢管方向调整措施

在铺设管幕钢管时，首先确定钻机、管幕钢管与隧道轴线、坡度的参数，然后根据设计要求，用全站仪测设调整好钻机、管幕钢管的入孔位置。第一根钢管打设精度尤为重要，入孔时如果管幕钢管出现了偏移，则通过钻机前端的夹拾器修正管幕钢管的方位，每顶进一个节段用有线导向仪、激光视频测量仪或全站仪测量一次，通过钻杆前端的导向系统及时修正管幕钢管的走向。

螺旋钻杆最前端的中心安装了有线探棒，信号通过导线与动力头后面的显示屏连接;当钻头偏离预定轨迹偏向某一方向时，即需要纠偏。采取把钻头楔面调至已经偏斜的方向，钻机停止回转同时加力顶进，钻头由于斜面的作用就会向相反的方向偏斜，以此调整钻进的方向。面向角的朝向和钻头的偏斜方位都是由装在钻头后部的导向探头监测的，通过穿过钻管的导线连接到位于钻机操作台的显示屏，机手可以方便的调整钻进方向。这样终孔偏差可以控制在4‰以内。

3.5注浆

管幕钢管全部打设完成后进行注浆施工，先对钢管内进行注水泥浆填充，水泥浆水灰比0.5：1～1：1，停止注浆以计算注浆量及观察孔反浆为准，浆液收缩后需2次注浆，以确保管内密实。管外注浆即锁扣之间采用水泥浆或双液浆，注浆压力控制为0.5～1Mpa，确保浆液有一定的扩散性，以达到封闭钢管之间咬合公母锁扣空隙，停止注浆以设计注浆量及注浆压力两项指标双控，最终形成止水帷幕效果。整体注浆顺序为先进行低处管内注浆，逐根向高处进行，再进行管外注浆。注浆同时需实时巡查注浆区域一定范围地面、管线等反浆情况，出现反浆立即停止。注浆管示意见下图。

3.6施工时注意事项

1.顶进施工过程中严格控制开始10米的施工精度，防止钢管的上浮，若发生超出允许标准的上浮时需要拉出钢管重新进行顶进。

2.顶进过程中随时测量钻头的走向，及时进行调整和修正。

顶进过程中通过控制螺旋钻的出土速度和钻头伸出的位置决定顶进的速度，防止管幕钢管前方的土体坍落。

3.尽量缩短钢管焊接的时间，避免由于停止顶进时间过长出现“抱管”现象，造成再次启动顶进时的顶推力过大。

4.如果顶进前方遇到较大卵石等障碍物，可以通过调整螺旋钻杆使钻头超前成孔，从而使障碍物随螺旋杆旋出。

三、结束语

在遵义路站过街通道施工中，采用管径Φ299mm壁厚10mm管幕施工，共计34根，单根60m，总施工时间58天。通过通道开挖揭露，管幕施工效果良好，止水效果明显，地表沉降累计最大值9mm，管线沉降累计最大值4mm，远低于设计控制值30mm。

本施工技术适用于隧道下穿铁路、高速公路、市政道路及对沉降控制严格的建、构筑物。地质条件适用于粘土层、砂层、淤泥层、回填土层等软质地段。对下穿结构要求至少一侧具备施工作业面，管幕总长度不宜大于100m，根据下穿物的重要及风险程度进行选择。主要适用于下穿风险较大，超前措施可操作范围狭小地段，造价相对节约的类似工程。对于下穿重要建筑及道路，控制沉降变形方面，效果显著，具有一定的推广性。

参考文献

[1] 李永宽，张顶立，房倩，王剑晨.  浅埋暗挖隧道下穿地表建筑物安全控制技术研究[J].土木工程学报. 2015

[2]超浅埋暗挖过街通道施工技术[J]. 郭攀龙.  石家庄铁道大学学报（自然科学版）. 2018

[3] 袁金荣，陈鸿.利用小口径顶管机建造大断面地下空间的一种新手段——管幕工法.地下工程与隧道.2004

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