論管幕超前支護措施在淺埋平頂暗挖地鐵車站中的應用

蘇金陽

中鐵一局集團第四工程有限公司 河南 鄭州 450000

1 工程概況

醫學院站10號線車站總長331.7m，標準段寬23.1m，地面有起伏，站中心里程處覆土3.04m，標準段基坑深19.02～23.3m，車站結構形式：7號線為地下三層雙柱三跨島式車站，站臺寬14m；10號線為地下兩層雙柱三跨島式車站，站臺寬14m。暗挖段長48.26m，寬度25.1m，拱頂覆土約5～5.3m，底板埋深約19.5米；PBA法施工+管幕超前支護，上部設置4個小導洞，中柱采用鋼管混凝土柱，逆筑法施工。

2 管幕超前支護施工技術在淺埋平頂暗挖地鐵車站施工中的應用

2.1 施工方法

2.1.1 管幕施工方法

管幕施工采用螺旋出土套管頂進工藝進行施工，管幕鋼管作為套管，內部安裝帶有專門鉆頭的螺旋鉆桿。管幕設備提供螺旋鉆桿的旋轉動力和套管的頂推力。管幕鋼管頂進時，螺旋鉆桿向鉆頭傳遞鉆壓和扭矩切削土層，并將鉆渣由管內螺旋排到孔口管外。這樣邊頂進、邊切削、邊出渣，將管幕鋼管逐段向前頂進至該施工單元施工結束。反復進行后續單元施工，逐步在開挖線外形成管幕結構。

2.1.2 管排施工方法

以單根管幕施工為基礎，采用專用設備同時頂進2根或多根鋼管形成管幕結構。具有沉降控制可靠，鋼管精度提高和施工速度高效的特點，可按結構形狀要求施工拱形、馬蹄形、圓形、多聯拱或平頂直墻的管幕支護。

2.1.3 鋼管加工

(1)鋼管坡口

鋼管單側打設坡口，鎖扣間隔焊接，待頂進鋼管的坡口端（A端）與已頂進鋼管的外露端（B端）緊密焊接。

(2)扣接形式

管幕施工常用的扣接形式有以下類型。

一般扣接形式的選擇應考慮以下因素：①扣接材料成本；②扣接材料的市場化水平；③項目扣接的設計需要；④扣接形式的有效性；⑤扣接加工的難易程度⑥扣接形式與管徑的匹配等。

2.1.4 圍護結構開槽

車站明挖基坑擴大端頭采用鉆孔灌注樁進行土體支護，管幕施工時需要提前局部破除圍護結構，管幕鋼管頂進完成后需要將圍護灌注樁的鋼筋與鋼管連接，孔隙部位填充水泥砂漿或噴錨封閉。（1）開槽順序。第一步：管幕施工之前破除標準管位置圍護結構，開槽長度2m，寬度0.5m。第二步：開槽位置施工標準管幕，開槽工作暫停。第三步：標準管完成后就位新孔，管幕施工同時破除圍護結構，循環施工。(2)樁-管連接。將圍護灌注樁的主筋剔出，接長主筋與管幕鋼管焊接后噴錨或者填充水泥砂漿彌補管與樁間空隙。禁止一次開槽超過2m，按照局部開槽-管幕施工-縫隙閉合的流程施工。

2.1.5 管幕頂進施工

1） 標準管施工

a. 標準管焊接雙母鎖口，施工要全程進行嚴格角度測量(水位隨鉆測量和管內激光經緯儀測量)，如有偏差隨時進行糾偏。標準孔的精度決定了整個管幕的施工精度，標準孔施工精度應控制在0.15%以內。

b. 鋼管頂進過程中鋼管頂進、糾偏與排渣出土同步進行。當測量結果顯示鋼管頂進軌跡發生偏差時及時根據管頭糾偏原理進行糾偏，糾偏過程不影響排渣出土。單節鋼管頂進完畢后，進行下一節鋼管施工，相鄰管節間采用焊接連接。如此反復進行直至該孔位所有鋼管頂進結束。

2） 扣接管頂進

完成標準管施工后，向兩側分散扣接施工常規管幕，常規管焊接公母鎖口，公鎖口扣接標準管的母鎖口，以母鎖口為軌道，出土頂進同時測量鋼管角度，通過上下糾偏使常規鋼管與標準管軌跡基本相同。

3） 回收鉆具

鋼管頂進完畢后，依次將管內鉆桿回拔并清理，進行孔口封閉，同時將施工設備移至下一施工孔位。

4） 循環扣接管施工

如此重復常規鋼管管幕的頂進、回收鉆具、移機就位等施工工序，直至所有孔位鋼管施工結束。

2.1.6 注漿填充

1） 鋼管管口采用5mm厚的圓形鋼板進行焊接封閉，封堵鋼板需預留砂漿灌注通道。

2） 沉降控制注漿

管幕鎖口角鐵附焊的φ32mm注漿管口安裝兩路進液閥門及管道，根據沉降控制需要及時注入水泥漿液，實現沉降控制。鋼管母扣側附焊φ32*3.25mm注漿導管，導管兩側打設φ8mm注漿孔，梅花形布置，相鄰注漿孔間距1.5m，注漿管與管幕通長，完成管幕施工后通過導管注入漿液彌補損失土體；管幕施工頂進與管內出土同步，配合適當控制出土量和注漿管補充等輔助措施施工沉降控制在0～5mm。

3） 砂漿填充

注漿、填充與相鄰管幕施工隔開3～5個孔位；鋼管內部填充M7.5水泥砂漿，采用φ90mmPVC導管，導管插入鋼管內30～35m位置，采用砂漿泵注入商品砂漿，由內而外灌注，砂漿填充充盈系數為0.9；完成砂漿填充后適當補充水泥漿。

4） 管內補充漿液

管口預先焊接的φ25mm注漿管，完成砂漿填充后通過此管路二次或多次補充漿液，保證管內充盈。

3 管幕超前支護施工質量控制措施

3.1 施工控制精度及控制方法

測量方法。采用連通器原理，在管幕鋼管端頭安裝連通管，鋼管頂進過程中，不斷向連通管中注入連通液，通過可視化的測量端液位高度讀取前方地層鉆頭位置高度，使得鋼管頂進過程中能夠直觀的監測鉆頭位置變化，測量精度為mm級。(2)糾偏控制方法。該項目糾偏采用自有專利技術－螺旋出土鋼管頂進糾偏管頭進行糾偏，該管頭前端管口為斜形管口，斜形管口前端沿頂進方向、向鋼管的中心軸線方向傾斜，形成持續糾偏構件，持續糾偏構件的下方為選擇糾偏構件，選擇糾偏構件沿頂進方向、向遠離鋼管的中心軸線方向傾斜設置，選擇糾偏構件與鋼管中心軸線之間的夾角大于持續糾偏構件與鋼管中心軸線之間的夾角。

3.2 管幕施工沉降控制

第一，做好沉降控制技術交底工作，相關人員可以熟練的進行操作并應對突發事件；第二，控制測量準確性，并對頂進、旋轉出土速度進行控制；第三，要想有效的控制管口土體坍塌問題應控制螺旋鉆頭出土時長；第四，不得將大量清水灌注到鋼管或鉆具內，避免土體流失；第五，在現場準備充足的應急物資，實現安全施工。

3.3 下穿構筑物

第一，施工前期應先對下穿水箱涵底部標高參數、走向及相關構件進行確定；第二，做好交底工作，實現施工標準；第三，對鋼管角度進行控制，當鋼管進入到箱涵2米后對相關參數進行核實；第四，當鋼管進入到箱涵指定位置后對頂進及旋轉速度進行控制，并對壓力參數變化情況進行記錄；第五，鋼管達到指定位置后應對管內土樣進行觀察，掌握地層變化情況；第六，若頂進時壓力異常上升或旋轉時出現卡頓情況應馬上停止，并及時上報、快速處理；第七，箱涵管幕施工時應在專業人員的指導下完成；第八，箱涵底部位置為回填墊層并在完成鋼管頂進后利用注漿方式控制沉降。

4 結語

通過分析可知，在進行淺埋平頂暗挖地鐵車站施工時采用管幕超前支護措施可以得到良好的效果，有效的避免既有建筑物選址難、地下管線變形等情況同時可提升淺埋平頂暗挖的精度。與傳統的超前支護措施相比其準確度、施工效率、質量更高，可以有效的控制變形現象，實現環境保護目標，更好的利用地下空間，加快城市地鐵建設速度。