专利名称：钢管幕顶进的施工方法
技术领域：
属地下施工技术领域，确切地说是一种地下施工非开挖支护技术。
背景技术：
随着人们对环境的重视，目前的非开挖施工技术得到了迅速发展，在非开挖技术中，一种是直接的施工形成地下结构，典型的如盾构法；一种是采用支护技术，然后构筑地下结构物，如管棚支护法施工，采用非通长有一定倾角的锚杆，辅以注浆措施而成管棚，该支护方法通常用于较好的地层中，对于软土地层则不适合，因此，对于软土地层中的非开挖工程，只有采用前一种的直接形成地下结构物工法，但对于软土地层中的浅埋大断面工程现有工法均有不足之处，不能适应地下建筑大断面地道的要求。
发明内容
本发明提供一种适合软土地层中，能使得地表沉降显著减小的钢管幕顶进的施工方法。
本发明采取的技术方案包含在拟建管幕的两侧开挖两个工作井，两侧工作井的进洞段和出洞段土体进行加固；对工作井作连续墙施工；进行工作井支撑施工；除上述常规施工后还进行形成管幕段的施工，其方案是1)确定钢管幕顶进顺序先后方案2)钢管幕顶进的设备安装、调试、操作培训3)破连续墙出洞4)采取止水措施安装洞口止水装置，钢管间锁扣止水措施；5)锁扣形式选择6)先顶进钢管之间为铰接的钢管，铰接端面设有钢拉杆的三节过渡钢管；7)钢管通过锁口相连形成口字形断面8)逐节顶进并焊接而成通长管幕；9)管幕顶进完毕进行GML管幕梁施工
10)施工过程中，始终观察与控制地表沉降状况钢管幕顶进顺序先后方案可以是先顶上面后顶下面的先上后下方案；也可以反之，先下后上方案；钢管幕顶进的设备是掘进机内设置的激光反射诱导装置，倾斜仪传感器，测量目标靶，旋转传感器，钢管幕顶进的操作培训是使操作人员在第一时刻准确掌握掘进机的姿态，并可进行纠偏。钢管间锁扣止水措施是管幕顶进前，在机头二侧加设注浆孔；在钢管锁口预先充填泡沫塑料；管锁口处涂刷止水润滑剂；锁口可以是对称的两内向角钢与两外向角钢相配合组成；也可以两内向角钢与T型钢相配合组成；还可以两个带开口圆管相配合组成；所述的始终观察与控制地表沉降状况，是开设用于观察地表沉降状况的观察孔，按需进行土体加固，设置止水结构。
实施本发明后能使地表沉降显著减小，从而达到对环境影响小，工程施工更安全的效果。
图1.本发明施工现场断面示意图；图2.钢管幕6箱涵9横截面示意图；图3两内向角钢与两外向角钢配合的锁扣；图4两内向角钢与T型钢配合的锁扣；图5两个带开口圆管相配合的锁扣；
具体实施例方式现结合附图对本发明作进一步说明包含在拟建管幕的两侧开挖两个工作井1，2；对工作井作连续墙4施工；进行工作井支撑5施工，两侧工作井的进洞段和出洞段土体进行加固3；还包括形成管幕段6的以下施工1)确定钢管幕顶进顺序先后方案2)钢管幕顶进的设备安装、调试、操作培训3)破连续墙出洞4)采取止水措施安装洞口止水装置，钢管间锁扣止水措施；5)锁扣形式选择
6)钢管先顶进在钢管之间为铰接的，铰接端面设有钢拉杆的三节过渡钢管；7)钢管通过锁口7相连形成口字形断面8)逐节顶进并焊接而成通长管幕；9)管幕顶进完毕，进行GML管幕梁8施工10)施工过程中，始终观察与控制地表沉降状况钢管幕顶进顺序先后方案可以是先顶上面后顶下面的先上后下方案；也可以反之，先下后上方案；钢管幕顶进的设备是掘进机内设置的激光反射诱导装置，倾斜仪传感器，测量目标靶，旋转传感器，钢管幕顶进的操作培训是使操作人员在第一时刻准确掌握掘进机的姿态，并可进行纠偏。钢管间锁扣止水措施是管幕顶进前，在机头二侧加设注浆孔；在钢管锁口预先充填泡沫塑料；管锁口处涂刷止水润滑剂，锁口7可以是对称的两内向角钢与两外向角钢相配合组成；也可以两内向角钢与T型钢相配合组成；还可以两个带开口圆管相配合组成；始终观察与控制地表沉降状况，是开设用于观察地表沉降状况的观察孔，按需进行土体加固，设置止水结构。
实施例以建筑某市某路下立交地道为例，该地道位于某市软土地层，地表环境保护要求严格，且为大断面地下工程，采用管幕箱涵顶进工法施工，箱涵横断面尺寸为34.2米×7.85米，管幕段长约125米，由80根φ970的钢管通过锁口相连形成口字形断面的围护结构。具体实施步骤如下1.在拟建管幕的两侧开挖两个工作井1，2，本工程呈南北走向，北侧为出发井2，南侧为接收井1。具体如下先进行工作井连续墙4施工，采用厚度800mm的地下连续墙作为围护结构，内部结构为现浇钢筋混凝土结构，工作井南北侧墙未设内衬，地下连续墙墙深南、北工作井分别为32m、31m，然后采用明挖顺筑法施工，进行工作井支撑5施工，北工作井竖向共设三道钢筋混凝土水平桁架支撑加二道φ609钢管支撑，其中第二道混凝土水平桁架兼作工作井的顶框架，平面外包尺寸为24.6×41.0m，底板底面埋深为16.226m。南工作井基坑竖向设了四道φ609钢管支撑，加上工作井的顶框架作为第二道混凝土水平桁架支撑，平面外包尺寸为24.6×40.2m，底板底面埋深为17.051m。工作井完成后，应对南北两侧工作井的进洞段和出洞段土体进行加固，由于条件所限，本工程只对北侧出发井出洞段进行8米加固，加固区8的靠近洞口3米为Φ700的搅拌桩加固，后5米为压密注浆加固。
2.管幕段6采用80根φ970的钢管通过锁口7相连形成口字形断面，钢管的分节长度为16米，通过逐节顶进焊接而成通长管幕。锁口7的作用是起止水的作用，其形式有很多种，最常用的接头类型为角钢锁口，本工程采用广泛使用的双角钢锁口类型，该种接头制作时易于加工，管幕顶进时易于控制。
3.选好锁口的类型，确定钢管幕的顶进顺序尤为重要，从力学角度分析得知从下而上的顺序优于从上而下，即应该按照先顶进底层钢管再顶进两侧和顶层的钢管的顺序，但从工期上来说后者短于前者。本工程工期紧，因此采用先顶进上排管幕，再两侧和下排的顺序。钢管顶进采用从基准管开始顺序顶进的方法。上排钢管中，1、5、9、13、21、25、29、33号钢管为基准管，下排钢管中，41、47、53、63、68、73号钢管为基准管。左右两排钢管中，34、80号钢管为基准管。分两阶段进行第一阶段(1)一号、二号、三号和四号机头分别从1、5、9、13号基准管开始，从左向右，顺序顶进。
(2)与此同时，五号、六号、七号和八号机头分别从21、25、29、33号基准管开始，从右向左，顺序顶进。
第二阶段(1)一号、二号机头分别从34、80号基准管开始，从上向下，顺序顶进。
(2)三号、四号、五号机头分别从73、68、63号基准管开始，从左向右，顺序顶进。
(3)与此同时，六号、七号、八号机头分别从53、47、41号基准管开始，从右向左，顺序顶进。
4.钢管幕的顶进包括设备安装、调试、破连续墙出洞、安装洞口止水装置、穿搅拌桩加固区、钢管顶进及现场焊接和进洞施工，管幕顶进完毕，进行GML梁施工(管幕梁)8的施工，其作用是对钢管幕和地下连续墙进行可靠的连接。在顶进过程中做到高精度姿态控制需采取的措施为采用泥水平衡顶管掘进机施工，顶管机的纠偏系统能满足灵敏的纠偏要求，操作人员具有熟练的控制掘进机姿态的技术。为满足钢管幕顺利导向的要求，在掘进机后紧跟三节过渡钢管，该钢管之间为铰接，在铰接端面还设置了钢拉杆，以避免铰接处的开口率失去控制。在掘进机内设置激光反射诱导装置，倾斜仪传感器，测量目标靶，旋转传感器，以使操作人员在第一时刻准确掌握掘进机的姿态，并可进行纠偏。
5.本发明对钢管间锁口止水采取的措施为管幕顶进前，在机头二侧加设注浆孔；顶进前在钢管锁口预先充填泡沫塑料；管锁口处涂刷止水润滑剂，钢管顶进时有润滑作用，后期成为有止水作用的凝胶，且通过预埋注浆管注浆止水；置换触变泥浆的工艺在相邻二管道顶进结束后才能进行，在置换工艺完成后，进一步针对锁口部位预留的注浆孔压注聚胺脂浆，以起到防渗堵漏的作用。同时预留足够的跟踪注浆孔，以便在挖土、支撑过程中对局部锁口渗漏点进行堵漏。
6.本发明对地表沉降控制采取的措施为必须对工作井进出洞口处的土体进行加固，在出洞施工之前，需要通过开观察孔等手段，确认加固后的土体的止水性能达到了设计要求，若土层加固未达到设计要求，则需要进行二次加固处理，直到确认安全后，才可进行顶管的出洞施工；为有效的防止地下水、润滑泥浆流入工作井内，需要设置有效的洞口止水构造；此外，采用高精度姿态控制技术，合理的顶进顺序，做好锁口的止水措施均是控制地表沉降的有效措施。
权利要求
1.钢管幕顶进的施工方法，包含在拟建管幕的两侧开挖两个工作井(1)(2)；工作井采用连续墙围护(4)施工；进行工作井支撑(5)施工；两侧工作井的进洞段和出洞段土体进行加固(3)；其特征是还包括形成管幕段(6)的施工1)确定钢管幕顶进顺序先后方案；2)钢管幕顶进的设备安装、调试、操作培训；3)破连续墙出洞；4)采取止水措施安装洞口止水装置，钢管间锁扣止水措施；5)锁扣形式选择；6)先顶进钢管之间为铰接的钢管，铰接端面设有钢拉杆的三节过渡钢管；7)钢管通过锁口(7)相连形成口字形断面；8)逐节顶进并焊接而成通长管幕；9)管幕顶进完毕进行GML管幕梁施工；10)施工过程中，始终观察与控制地表沉降状况。
2 根据权利要求1所述的钢管幕顶进的施工方法，其特征是所述的钢管幕顶进顺序先后方案可以是先顶上面后顶下面的先上后下方案；也可以反之，先下后上方案。
3 根据权利要求1所述的钢管幕顶进的施工方法，其特征是所述的钢管幕顶进的设备是掘进机内设置的激光反射诱导装置，倾斜仪传感器，测量目标靶，旋转传感器。
4 根据权利要求1所述的钢管幕顶进的施工方法，其特征是所述的钢管幕顶进的操作培训是使操作人员在第一时刻准确掌握掘进机的姿态，并可进行纠偏。
5 根据权利要求1所述的钢管幕顶进的施工方法，其特征是所述的钢管间锁扣止水措施是管幕顶进前，在机头二侧加设注浆孔；在钢管锁口预先充填泡沫塑料；管锁口处涂刷止水润滑剂。
6 根据权利要求1所述的钢管幕顶进的施工方法，其特征是所述的锁口(7)可以是对称的两内向角钢与两外向角钢相配合组成；也可以两内向角钢与T型钢相配合组成；还可以两个带开口圆管相配合组成。
7 根据权利要求1所述的钢管幕顶进的施工方法，其特征是所述的始终观察与控制地表沉降状况，是开设用于观察地表沉降状况的观察孔，按需进行土体加固，设置止水结构。
全文摘要
钢管幕顶进的施工方法，属地下施工技术领域。其特点是确定钢管幕顶进先后顺序设备安装、操作培训；采取止水措施选择钢管幕锁扣形式；先顶进钢管之间为铰接的钢管，铰接端面设有钢拉杆的三节过渡钢管；钢管通过锁口相连形成口字形断面；并在施工过程中，始终观察与控制地表沉降状况；实施本发明后能使地表沉降显著减小，从而达到对环境影响小，施工更安全的效果。本发明是一个适合软土地层浅埋大断面地道施工的实用方法。
文档编号E02D29/045GK1800513SQ20051011140
公开日2006年7月12日 申请日期2005年12月13日 优先权日2005年12月13日
发明者周松, 葛金科, 杨俊龙, 赵国强, 杨光辉 申请人:上海市第二市政工程有限公司