唐維維

（中鐵十二局集團國際工程有限公司，天津 300000）

0 引言

管幕法已經(jīng)成為當(dāng)下暗挖施工中最安全、最可靠的方法之一，主要是通過大量鋼管之間的咬合建立起鋼管帷幕，之后將其設(shè)置到地下形成防護之后再進行隧洞開挖。管幕可以制作成多種不同形狀（半圓型、圓型、門字型、口字型等）以便滿足實際需要，通過鎖扣使得不同管之間有效鎖死，進一步提升整體結(jié)構(gòu)的支護強度，同時可以避免出現(xiàn)滲水問題。此種方法應(yīng)用非常廣泛，特別是對于地質(zhì)條件較為復(fù)雜，對于地面沉降具有較高要求的隧洞開挖情況非常適用。管幕施工主要采取的是暗挖模式，不會產(chǎn)生較大的振動、噪聲等問題，對于環(huán)境影響較小，同時其整體造價較低。

1 工程概況

某區(qū)域干渠里程為D7+225—D7+350，此干渠與當(dāng)?shù)刈钪饕奶烊粴夤芫€存在交叉情況，通過驗證設(shè)定交叉區(qū)域的燃氣管道壓力為10MPa，整體長度設(shè)定為1158m。這些區(qū)域地勢相對平緩，為了最大程度保障天然氣管道的安全性，在管道和該干渠交叉處設(shè)置下穿的鋼筋混凝土箱涵。此干渠的整體結(jié)構(gòu)主要采用的是C40 混凝土進行澆筑，能夠?qū)崿F(xiàn)非常強的抗?jié)B以及抗凍性能。該干渠主要采取的是框架箱涵結(jié)構(gòu)，隧道所穿區(qū)域表層存在2.5~7m 的覆土層，包括多種不同類型的土質(zhì)，如雜填土、坡積粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化花崗巖、砂土狀強風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強風(fēng)化花崗巖等，地下水位存在較大波動，在進行較大斷面隧洞開挖過程中存在著塌方、地表較大沉降的問題，存在較大的施工難點。

2 暗挖隧洞鎖扣管幕施工流程與參數(shù)

2.1 施工流程

鎖扣管幕施工會根據(jù)實際情況設(shè)定相應(yīng)流程，但是總體來說主要按照如下流程進行：管幕基坑開挖→管幕頂進施工→管幕撤離→管內(nèi)灌漿→管棚基坑開挖→管棚頂進施工→管棚灌漿填充→驗收合格→箱涵頂進。

2.2 該案例工程施工參數(shù)指標(biāo)

此管幕施工技術(shù)指標(biāo)具體如表1 所示。

表1 管幕施工相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)

按照此工程規(guī)模，所設(shè)定的管幕基坑的縱向長度要在16m 以上，并且基坑的橫向?qū)挾纫鄬?cè)面管幕中心向外擴展2m 以上，為了能夠?qū)Σ牧弦约暗踯嚨仍O(shè)備進行存放，要在基坑后部挖出15m 以上的作業(yè)平臺，同時要對管幕基坑順著軸線進一步向外擴展，確保其能夠和燃氣管線成90°角度，和箱涵結(jié)構(gòu)成45°角度。

3 施工技術(shù)要點

3.1 鎖扣管幕施工

為了滿足暗挖隧洞施工中支護等方面標(biāo)準(zhǔn)，在進行管幕施工時主要采取的方式為：采用液壓的方式對鋼管進行頂入，內(nèi)部采取螺旋的方式將土體帶出。實際操作時往往要將管幕鋼管作為套管，同時為了有效推動土體需要在套管內(nèi)部設(shè)置螺旋鉆桿。首先要按照實際需求進行鎖扣的制作并將其牢牢焊接到平臺設(shè)定位置，然后進行管幕鋼管的切割，同時參照公母扣方向設(shè)置角鐵組成合適的扣型，可以通過間斷焊（焊接長度300mm）的焊接方式將角鐵和鋼管牢固連接。需要注意的是，為了防止造成鋼管變形，焊接時控制連續(xù)焊縫長度＜500mm。此種管幕施工方式主要是建立在管排鋪設(shè)基礎(chǔ)上，確保所有的鋼管共同進行頂進來完成管幕施工[1]。該工程進行施工時涉及不同的土層（粉質(zhì)黏土、素填土、中粗砂層等），為了確保鉆進的準(zhǔn)確性，鉆進施工時通過激光、傳感器等方式來進行頂進角度、導(dǎo)向精度方面的測量和控制，針對不同土層采取不同的施工方式。要充分利用完成鉆進的孔位來對管排位置進行控制，防止其發(fā)生過度偏移問題，最大程度確保其施工精度。

3.2 管幕孔施工內(nèi)容

要參照孔的具體施工參數(shù)來確定所用管頭形式，并且要對入孔的軸線、傾角等調(diào)整到合適位置之后進行測量管的安裝。一般情況下要將管頭的公鎖扣插入標(biāo)準(zhǔn)管母鎖扣30cm 之后對于入孔傾角、軸線等進行必要檢驗，確保其沒有發(fā)生變化后進行鋼管頂進，保證頂進深度符合設(shè)計指標(biāo)要求之后將螺旋鉆進行回?fù)?，再次對其實施測量，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)。一旦發(fā)生較大偏差，可以通過楔形板鉆頭來對管幕實施調(diào)差，具體操作時主要是將楔形板鉆頭設(shè)置在螺旋鉆頂部，按照實際測量結(jié)果對管幕方向進行調(diào)整，通過推動頂部鋼管來促進楔形板鉆頭的移動，由于楔形板存在不對稱面就會造成鋼管移動方向轉(zhuǎn)變，從而回到正確位置[2]。

3.3 進行管口的封閉、管內(nèi)的填充處理

（1）管口封閉處理。完成管幕鋼管的頂進后，必須立即對管口進行封閉處理。這是為了確保管口位置和鋼管外部縫隙等完全密封，防止泥水等物質(zhì)進入管內(nèi)。封閉管口的方法有多種，可以使用木塞、鋼板或橡膠墊等材料進行密封。在封閉管口時，要特別注意焊接質(zhì)量，確保焊縫飽滿、均勻，避免出現(xiàn)漏焊或虛焊等現(xiàn)象。同時，對管口進行加固處理也是必要的，可以通過筋板等材料進行加固，提高管口的穩(wěn)定性和耐久性。這一步驟是管幕施工中的重要環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格控制，確保施工質(zhì)量。

（2）管內(nèi)的填充處理。主要是通過C35 混凝土對管內(nèi)進行填充，要通過泵車進行混凝土灌注，接收位置要及時進行排氣，確?；炷恋某溆禂?shù)≥0.95%。為了避免空氣影響混凝土灌注，注漿時要按照從底向上的順序進行，對于注漿壓力、材料等關(guān)鍵內(nèi)容進行嚴(yán)控，確保其粘接力和早期強度。

3.4 涌水控制

對于暗挖隧洞管幕施工來說，最容易出現(xiàn)的問題就在于基坑涌水，為了防止產(chǎn)生該問題，需要對止水帷幕進行適度加深，要確保其能夠穿過粉砂層，這樣就能夠防止外部水體滲入基坑當(dāng)中。除此之外，要通過設(shè)置排水溝、擋水墻等不同的設(shè)施進一步加強基坑的抗?jié)B性能，同時也要進一步提升排水性能，一定要確保所用的排水設(shè)備性能指標(biāo)能夠達到實際排水需要。若是基坑的涌水量過大要馬上暫停施工，立即將人員、設(shè)備撤離并通過相關(guān)設(shè)施（碎石、砂袋等）對其進行回填，及時確定原因并采取措施之后才可進行開挖。

若是基坑產(chǎn)生了涌水的問題，要及時通過“雙液注漿”的方式來對其實施封堵，實際操作時要通過壓漿泵來對主劑、固化劑等壓入混合，確保其均勻性，之后將其灌入相應(yīng)位置實施封堵。主劑、固化劑兩者混合之后會快速發(fā)生凝固，所以一定要有效控制兩者用量，保證有效封堵。

3.5 沉降方面的控制

沉降控制是保證施工有效性的基礎(chǔ)，在進行鎖扣管幕施工時往往要對實際注漿量進行動態(tài)監(jiān)控，以便利用鎖扣側(cè)邊注漿小導(dǎo)管及時對其進行優(yōu)化調(diào)整。一旦監(jiān)測到既有建筑物發(fā)生相應(yīng)沉降，那么可以利用小導(dǎo)管完成補償注漿操作，控制持續(xù)沉降的發(fā)生；若是監(jiān)測到小導(dǎo)管注漿無法有效避免建筑物沉降，要馬上暫停管幕施工，同時要第一時間對于完成施工的鋼管和小導(dǎo)管實施全面注漿填充，只有確保沉降數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定之后才能夠進行后續(xù)的管幕施工。正式進行管幕施工前需要加強地表以及構(gòu)筑物方面的監(jiān)控，要加強對沉降方面的監(jiān)控，建立起完善的預(yù)警機制，一旦沉降情況超出標(biāo)準(zhǔn)就要馬上進行補漿處理。實際操作時一定要特別關(guān)注頂進速度方面的控制，避免鉆頭探出到管外部，一旦產(chǎn)生沉降超標(biāo)問題需要馬上實施應(yīng)急方案[3]。

3.6 進行嚴(yán)格的施工監(jiān)控

（1）加強水位平衡方面的監(jiān)控。要在注漿導(dǎo)管內(nèi)部牢牢固定軟管以便對水位進行測量，在進行管幕施工時要持續(xù)不斷地向連通管通入液體，確保其可以從出口位置流出。進行水位測量時要將進液閥門關(guān)閉，因為連通管的入、出口具有同樣的液位，所以能夠?qū)茴^、管口高差進行讀取。

（2）鋼管管頭運行軌跡的監(jiān)控。為確保鋼管管頭的正確安裝和運行，需要定期對鋼管管頭進行檢查和維護。在檢查過程中，需要注意管頭的磨損情況、連接處的緊固情況以及防腐層的完好程度。如果發(fā)現(xiàn)有任何問題，需要及時進行維修或更換。為了提高鋼管管頭的安全性和可靠性，還可以采用一些技術(shù)手段來監(jiān)控其運行軌跡。例如，可以在管幕螺旋鉆具內(nèi)部設(shè)置激光器、監(jiān)控器等設(shè)備，通過監(jiān)控器直接將激光照射軌跡顯示出來，以此來實時監(jiān)測鋼管管頭的位置和運動軌跡。同時，還可以通過傳感器等設(shè)備監(jiān)測管頭的溫度、壓力等參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)的措施。

（3）進行不同類型數(shù)據(jù)的驗證。施工過程中可以充分結(jié)合不同類型測量（水位、激光等）來準(zhǔn)確確定施工方向，能夠進一步縮短施工周期。一旦施工過程中出現(xiàn)偏差，可以通過激光測量等方式進行糾偏，有效提升施工速度。

4 鎖扣管幕施工技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展

4.1 可以通過數(shù)控切割焊接設(shè)備進行鎖扣鋼管的加工

鎖扣管幕施工中鎖扣是最為重要的部件之一，通過鎖扣的作用能夠使得不同管之間充分咬合，提升管幕整體的結(jié)構(gòu)性和剛度，能夠更好的保障隧洞施工的安全性。鎖扣焊接質(zhì)量情況在很大程度上影響著之后鋼管頂進的準(zhǔn)確性，一旦鎖扣存在虛焊、假焊的情況，那么在鋼管頂進時受到多種摩擦力影響就會造成其脫焊，從而影響到鋼管頂進的準(zhǔn)確性。為了進一步提升鋼管鎖扣的焊接質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，確保其發(fā)揮最大作用，可以通過相對簡便的雙用數(shù)控切割焊接設(shè)備進行鎖扣的加工生產(chǎn)，對鎖扣進行高質(zhì)量焊接[4]。

此種焊接方式更多是發(fā)揮自動切割的功用，要在切割設(shè)備的主機上安裝氣體保護焊槍，利用數(shù)控編程等方式控制機身整體的運行速度，確保焊接的穩(wěn)定性，進一步提升焊接質(zhì)量和效率。首先要將鋼管、鎖扣角鋼安裝到臺座上，要按照公鎖、母鎖的區(qū)別來對鎖扣進行設(shè)置，分別將其焊接到上下齒條上，通過兩者的配合來調(diào)整焊槍的移動情況。利用數(shù)控面板來對主機的整體移動速度進行設(shè)定，完成參數(shù)調(diào)整之后可以順著臺座兩端導(dǎo)軌進行移動，進行鎖扣型鋼的完整焊接，能夠大幅提升焊接質(zhì)量和效率。

4.2 進一步優(yōu)化掌子面隔斷樁的開孔方式

為了準(zhǔn)確控制鋼管的頂進程度，控制其頂進速度，需要設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)孔（首根孔），能夠為后續(xù)操作提供參考。所以標(biāo)準(zhǔn)孔的頂進準(zhǔn)確性是非常關(guān)鍵的，要通過激光等進行測量并進行糾偏。一旦標(biāo)準(zhǔn)孔位置設(shè)定準(zhǔn)確就能夠有效確保之后孔位鋼管的準(zhǔn)確性。對于暗挖隧洞來說，其土體通過水平旋噴樁進行了一定加固，因此在進行鉆孔時可以利用繩鋸對其實施整體切割，要按照從上到下的順序?qū)︽i扣管幕實施撞擊。利用繩鋸切槽時最主要的是要處理穿繩鋸鏈條的問題，在隔斷樁之后更多是較強流塑性淤泥土，其容易受到水流影響而發(fā)生流動。要充分借助此種土質(zhì)的特點，通過注漿機形成高壓水對其進行沖刷[5]。土層被侵蝕之后會形成相應(yīng)孔洞，能夠使得不同部位的隔斷樁的鉆排孔之間相關(guān)貫通，更便于查驗水體、泥漿等的流動效果，以便及時進行應(yīng)對，完成貫通之后就可以穿繩鋸鏈條進行后續(xù)工作。為了確保施工的安全性，可以對隔斷樁分成兩段完成切割，以此來減小風(fēng)險。

4.3 采取雙管擠土頂進的方式

傳統(tǒng)的擠土主要采取的是單螺旋套管頂進的方式，主要是利用管幕鋼管當(dāng)做套管，在其內(nèi)部設(shè)置螺旋鉆桿（配置有相應(yīng)的鉆頭）來進行工作。其中螺旋鉆桿、套管等部件的驅(qū)動力主要是通過管幕設(shè)備來進行提供。隨著管幕鋼管的持續(xù)頂進，螺旋鉆桿帶動鉆頭完成土層的切削，同時會將切削下來的渣土通過螺旋排出到管外部。通過此種方式往復(fù)循環(huán)完成全部孔的施工，最終會在開挖線之外建立起相應(yīng)的管幕結(jié)構(gòu)。由于該案例工程暗挖距離相對較短，所以采取單管螺旋的出土頂進方式來施工。但是受到所在區(qū)域土質(zhì)粘性相對較大的影響，鋼管內(nèi)螺旋鉆桿完成土質(zhì)切削之后出土相對困難，即使鋼管頂?shù)皆O(shè)定位置，渣土只能進入鋼管的一半。針對此問題，可以采取雙管擠土的頂進方式，具體操作如下：先要將首節(jié)鋼管前部實施封堵，并且在樁的前端設(shè)置鋼板等來降低頂進阻力影響，隨后鋼管利用公母扣進行成對安裝，然后完成整體的吊裝頂進操作，能夠有效提高施工效率。另外，兩管采取上下排列的方式，螺旋鉆桿設(shè)置在下部，只是進行頂管定位，無須完成出土操作，因此可以進一步確保精度。上部可以增加鋼管的規(guī)格，有效完成土體的推動。

5 結(jié)語

本文主要以某案例工程為例來對暗挖隧洞鎖扣管幕施工的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容進行相應(yīng)闡述，由于隧洞管幕施工中存在著大量管線布設(shè)，施工過程中需要動態(tài)監(jiān)測地表相關(guān)構(gòu)筑物、水體等方面的變化，避免產(chǎn)生涌水、施工沉降等問題。針對此，需要進一步優(yōu)化施工工藝，增強對施工現(xiàn)場的分析管控能力，對于可能的影響因素進行分析，采取針對性措施進行處理，不斷優(yōu)化完善施工流程和技術(shù)措施，確保暗挖隧洞施工的質(zhì)量、安全性。