軟土地區(qū)管幕法箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)

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管幕法是利用頂管機(jī)建造大斷面地下空間的施工技術(shù)，是一種新型的地下暗挖技術(shù)。其原理是以單根鋼管頂進(jìn)為基礎(chǔ)，各鋼管間依靠鎖口相連，并在鎖口處注入止水劑，形成密封的止水幃幕。采用管幕法時(shí)，由于開(kāi)挖土體或者推進(jìn)箱涵是在管幕的保護(hù)下進(jìn)行的，因此，可以顯著減少地面沉降和增加施工時(shí)開(kāi)挖面的穩(wěn)定性，同時(shí)，由于管幕具有隔離地下水的作用，故施工時(shí)無(wú)需降低地下水位。本文詳細(xì)討論了有關(guān)軟土地區(qū)管幕法箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)以及箱涵推進(jìn)施工技術(shù)。
    一、管幕頂進(jìn)施工技術(shù)
    （一）頂管進(jìn)出洞技術(shù)措施
    1、土體加固
    當(dāng)在軟弱土地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，由于管幕段所處的土層基本為流塑狀的土，含水量大，強(qiáng)度低，為保證管幕鋼管進(jìn)出洞時(shí)洞口的穩(wěn)定性及防水要求，避免軟弱土體及地下水涌入工作井內(nèi)，造成地表沉降，同時(shí)為增加始發(fā)井后靠土體的穩(wěn)定性，需要采取土體加固的措施。土體加固要求為：
    （1）土體加固、改良后的土體的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度需大于1.2MPa。但也不能太高，以免造成頂管頂進(jìn)時(shí)頂力太大，影響頂進(jìn)精度。
    （2）加固范圍按3米考慮。加固過(guò)程中，應(yīng)對(duì)地表進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，地表隆起應(yīng)控制在20毫米以內(nèi)。
    2、頂管出洞技術(shù)措施
    （1）出洞施工
    在出洞施工之前，需要通過(guò)開(kāi)觀察孔等手段，確認(rèn)加固后的土體的止水性達(dá)到設(shè)計(jì)要求，防止由于加固效果不良，導(dǎo)致洞口泥水涌入。若土層加固未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則需要進(jìn)行二次加固處理，直到確認(rèn)安全后，才可進(jìn)行頂管的出洞施工。
    為防止掘進(jìn)機(jī)出洞時(shí)發(fā)生磕頭現(xiàn)象，可采取如下措施：調(diào)整后座主千斤頂?shù)暮狭χ行模龆磿r(shí)加密對(duì)掘進(jìn)機(jī)偏差的測(cè)量，一旦發(fā)現(xiàn)有下磕的趨勢(shì)，立即用后座千斤頂進(jìn)行糾偏。
    （2）洞口止水裝置
    在軟粘土及淤泥質(zhì)粘土地區(qū)，地下水也是管幕施工的一大影響因素。對(duì)于高地下水位地區(qū)，為避免推進(jìn)過(guò)程中的涌水及涌砂現(xiàn)象，應(yīng)盡可能選用具有水密性的推進(jìn)機(jī)頭，或在推進(jìn)進(jìn)行的過(guò)程中進(jìn)行止水灌漿。為有效地防止地下水、潤(rùn)滑泥漿流入工作井內(nèi)，需要設(shè)置有效的洞口止水構(gòu)造。
    3、頂管進(jìn)洞技術(shù)措施
    在機(jī)頭將要達(dá)到接收井時(shí)，要精確測(cè)出機(jī)頭姿態(tài)位置，盡量滿足橡膠法蘭與機(jī)頭同心的要求。在頂管結(jié)束后，頂管首節(jié)與尾節(jié)和井壁預(yù)埋鋼環(huán)連接，并作密封處理。
    （二）管幕滲漏的防治
    雖然在開(kāi)挖前，管幕接口間壓注過(guò)高分子漿液，但隨著開(kāi)挖的進(jìn)行，管幕接口仍然可能滲漏。此時(shí)，根據(jù)滲漏點(diǎn)的部位應(yīng)分別采取措施：
    （1）滲漏點(diǎn)在已開(kāi)挖的部位：此時(shí)用電鉆在連接口部位穿孔，直接壓注油溶性聚氨酯。也可以采用鋼板封堵后壓注聚氨酯。
    （2）滲漏點(diǎn)在開(kāi)挖部位前方：派人乘小車(chē)進(jìn)入鋼管，在預(yù)定部位壓注聚氨酯漿液。如果發(fā)生在側(cè)壁且深度較大，視情況可以在地面振管注漿。值得指出的是，為保護(hù)地面綠化，管幕以上土體不容許注任何漿液。
    （三）觸變泥漿減阻
    頂進(jìn)施工中，觸變泥漿的應(yīng)用是減少頂進(jìn)阻力的重要措施。頂進(jìn)時(shí)，通過(guò)頂管機(jī)鉸接處及管節(jié)上預(yù)留的注漿孔，向管道外壁壓入一定量的減阻泥漿，在管道四周外圍形成一個(gè)泥漿套，減少管節(jié)外壁壓入一定量的減阻泥漿，從而減少頂進(jìn)時(shí)的頂力。泥漿套形成的好壞，直接關(guān)系到減阻的效果。
    （四）鋼管焊接
    為提高焊接質(zhì)量與焊接速度，可以采用管道自動(dòng)焊接技術(shù)，以人工焊接為輔，自動(dòng)焊接為主。
    由于管幕鋼管的厚度較厚，管節(jié)頭部設(shè)單面坡口，尾部不設(shè)坡口，這樣管節(jié)頂進(jìn)時(shí)不會(huì)減少受力面積，坡口采用45°。
    管節(jié)吊下井后，先進(jìn)行拼接。拼接時(shí)，在前一節(jié)管節(jié)尾部燒焊幾個(gè)“搭子”，通過(guò)在搭子中打入鐵楔，可將后一節(jié)管節(jié)頭部整形，使之與前一節(jié)尾部能相連接。拼接時(shí)，前后管節(jié)間應(yīng)留1～2毫米的空隙，利于燒焊牢固。
    （五）管幕頂進(jìn)后的處理措施
    （1）置換觸變泥漿
    當(dāng)相鄰兩根鋼管頂進(jìn)結(jié)束后，進(jìn)行觸變泥漿的置換。置換材料選用純水泥漿，以便有足夠的連接強(qiáng)度。置換過(guò)程按順序進(jìn)行，通過(guò)回流孔將觸變泥漿完全排入鋼管內(nèi)。置換時(shí)，需要嚴(yán)格控制水泥漿的注漿壓力和注漿量。
    （2）鋼管鎖口止水處理
    為了防止箱涵頂進(jìn)時(shí)，不發(fā)生滲漏泥水的現(xiàn)象，在觸變泥漿置換完成后，要利用預(yù)留的注漿孔向鎖口部位壓注聚胺脂漿。同時(shí)，要預(yù)留足夠的跟蹤注漿孔，以便在箱涵頂進(jìn)過(guò)程中對(duì)局部滲漏點(diǎn)進(jìn)行二次注漿。
    （3）鋼管混凝土填充
    在箱涵頂進(jìn)前，在管幕部分鋼管內(nèi)進(jìn)行無(wú)收縮、免振搗混凝土填充，以加大管幕縱向的剛度，和避免管幕局部出現(xiàn)應(yīng)力集中而屈服。
    （4）鋼管端部與工作井的連接
    澆注混凝土后，將鋼管的口部焊接封閉，再用鋼板與連續(xù)墻預(yù)留鋼板焊接，連為一體。
    二、箱涵推進(jìn)施工技術(shù)
    在軟弱粘土中進(jìn)行大斷面的箱涵頂進(jìn)施工，由于施工難度很大，可結(jié)合工程具體情況，采用管幕法箱涵頂進(jìn)的施工方案。
    目前，國(guó)外應(yīng)用較多的大斷面箱涵頂進(jìn)施工工法主要有FJ工法和ESA工法。FJ工法通過(guò)鋼絞線把兩側(cè)箱涵連接在一起，通過(guò)后面的串芯油缸或者中繼間千斤頂交替牽引兩側(cè)的箱涵，或者設(shè)置反力壁安裝鋼絞線，箱涵一側(cè)牽引推進(jìn)；ESA工法則完全依靠箱涵自身的反力推進(jìn)。
    以上兩種工法的主要特點(diǎn)都是先挖土后推進(jìn)，因此，前方土體必須加固以保持工作面的穩(wěn)定，同時(shí)，箱涵推進(jìn)時(shí)需要開(kāi)挖導(dǎo)坑，布設(shè)軌道；還需要很大的場(chǎng)地來(lái)制作箱涵；但無(wú)需反力后背及反力架；箱涵分節(jié)推進(jìn)，總的推進(jìn)力較小，減少千斤頂和鋼絞線的數(shù)量，可靠性較高。
    國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是箱涵頂進(jìn)工法，該工法工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)相對(duì)成熟，但是后靠土體需要加固，而且后靠結(jié)構(gòu)容易失穩(wěn)。當(dāng)由于道路的限制，不可能提供很大的預(yù)制場(chǎng)所；同時(shí)限于工程造價(jià)，管幕內(nèi)的土體也不加固，所以導(dǎo)洞也無(wú)法施工。此時(shí)，箱涵有四種方案可供選擇：推進(jìn)工法、牽引工法、推拉結(jié)合工法和有中繼間的推進(jìn)工法。