序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了一篇新型管幕預(yù)筑施工安全控制研究范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

1引言

管幕預(yù)筑法施工，在預(yù)先支護(hù)條件下進(jìn)行土體開(kāi)挖，既能夠確保施工安全，同時(shí)又盡可能減少對(duì)地面環(huán)境的干擾，也不會(huì)影響地面通行［1］。黎永索、張可能等［2－3］根據(jù)工法施工特點(diǎn)將改進(jìn)后的新管幕法命名為管幕預(yù)筑法，并分析管幕預(yù)筑法與管幕法的異同、優(yōu)化了管幕預(yù)筑法頂管排列間距，對(duì)頂管施工過(guò)程中豎井井壁變形規(guī)律、隧道預(yù)筑前管幕地表沉降進(jìn)行了大量研究［4］;楊仙［5－6］在管幕預(yù)筑法施工單拱大跨度地鐵車站地表沉降研究中指出，管幕預(yù)筑法頂管施工其頂進(jìn)順序?qū)刂频乇沓两抵陵P(guān)重要。本文依托太原市迎澤大街下穿火車站通道工程，介紹管幕預(yù)筑一體化結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵流程、安全控制技術(shù)、施工工藝和沉降變形監(jiān)測(cè)情況。相關(guān)技術(shù)成果對(duì)類似工程具有較好的指導(dǎo)意義。

2工程概況

太原火車站為運(yùn)營(yíng)中的特級(jí)火車站，火車站建設(shè)工程包括兩條1－15m的車輛通道。通道總長(zhǎng)463m，管幕段總長(zhǎng)210.1m。施工過(guò)程不能影響太原站的正常運(yùn)營(yíng)，且具有沉降控制嚴(yán)、障礙物多、結(jié)構(gòu)埋深淺等難點(diǎn)。項(xiàng)目組提出了支護(hù)結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)理念，將地下工程傳統(tǒng)施工方法由先開(kāi)挖或先超前加固、開(kāi)挖，后初支、二襯形成地下工程結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新為先支護(hù)結(jié)構(gòu)一體化施作剛性結(jié)構(gòu)，再開(kāi)挖土體的管幕預(yù)筑結(jié)構(gòu)。本技術(shù)適用于城市變形敏感區(qū)地下大空間工程［7］。

3關(guān)鍵技術(shù)

3．1總體施工方案管幕預(yù)筑一體化結(jié)構(gòu)方案主要思想為:通過(guò)頂進(jìn)→切割、焊接→綁扎鋼筋、澆筑混凝土后形成管幕結(jié)構(gòu)→開(kāi)挖管幕內(nèi)部土體后形成類似矩形大跨度通道，工程橫斷面如圖1所示。該工法主要分為四個(gè)工序:工序一:修建始發(fā)、接收工作井;進(jìn)行線路扣軌加固及φ180鎖扣式管棚施工;在工作井內(nèi)沿結(jié)構(gòu)橫斷面輪廓線依次分段頂進(jìn)直徑2m的鋼管。上部采用敞開(kāi)式頂管機(jī)施工，下部采用土壓平衡式頂管機(jī)施工。工序二:在工作井內(nèi)頂進(jìn)所有鋼管后，形成管排，先將相鄰鋼管重疊部分割除，再將切割后相鄰鋼管與安裝的鋼板進(jìn)行焊接。鋼管切割、支護(hù)施工按照分層和分段原則垂直分為上、中、下三層。工序三:支撐柱焊接完成后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎，澆筑混凝土，依次循環(huán)，最終在廊道內(nèi)形成穩(wěn)固長(zhǎng)久的主體結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)施工同樣按照分層、分段原則。工序四:在結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行土方開(kāi)挖，切割側(cè)向拱肋。

3．2工作井施工主要包括基坑施工、砂墊層和混凝土墊層施作、豎井襯砌施工、鋼筋混凝土封底。開(kāi)挖之前，地下水位降至井底0.5m以下，在井內(nèi)設(shè)置頂進(jìn)鋼管所需的后背墻、頂管支架及導(dǎo)軌等。始發(fā)工作井的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)具備足夠的后座反力:當(dāng)反力墻用于支撐千斤頂時(shí)，應(yīng)充分利用土體阻力;當(dāng)墻后土體抗力和變形不能滿足頂管機(jī)始發(fā)和墻體變形要求時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施。工作井結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足頂管機(jī)施工過(guò)載要求，預(yù)留洞門(mén)直徑應(yīng)滿足頂管機(jī)始發(fā)和接收要求，洞門(mén)處設(shè)置滿足頂管機(jī)始發(fā)和接收要求的洞門(mén)密封裝置。

3．3超淺埋鎖扣管棚為保持土體穩(wěn)定，形成安全作業(yè)面，南、北通道各打設(shè)φ180鎖扣管棚69根，最小埋深2.2m。鎖扣管棚穿越10條運(yùn)營(yíng)鐵路線，處于眾多障礙物的雜填土層中。施工流程:鎖扣管棚加工→施工平臺(tái)搭設(shè)→調(diào)整鉆機(jī)及鋼管軸線、坡度→鋼管頂進(jìn)、出土→面向角、傾斜角數(shù)據(jù)記錄→循環(huán)進(jìn)尺裝管焊接→頂進(jìn)完成、拔桿清土、拔探棒→根據(jù)需要進(jìn)行管內(nèi)測(cè)量→堵頭板焊接→鎖扣管棚注漿。

3．4鋼管頂進(jìn)

3．4．1頂管掘進(jìn)機(jī)選型經(jīng)多方論證，上部雜填土中存在障礙物區(qū)域采用敞開(kāi)式頂管掘進(jìn)機(jī)，下部原狀土區(qū)域采用土壓平衡式掘進(jìn)機(jī)，如圖2所示。在頂管始發(fā)前通過(guò)可移動(dòng)導(dǎo)軌調(diào)整頂管位置，保證工作面移動(dòng)導(dǎo)軌與目標(biāo)頂管處于水平［8］。圖2管幕結(jié)構(gòu)頂進(jìn)施工設(shè)備3．4．2頂進(jìn)工序(1)施工準(zhǔn)備:做好導(dǎo)軌后靠板、洞門(mén)內(nèi)安裝內(nèi)接導(dǎo)軌、主頂千斤頂和千斤頂支架，安裝止水裝置等前期準(zhǔn)備工作，精確放樣，控制好導(dǎo)軌高程與洞門(mén)等高。(2)頂管機(jī)就位:頂進(jìn)機(jī)下吊，置于導(dǎo)軌之上，下吊頂鐵，調(diào)試頂管系統(tǒng)。(3)頂管始發(fā):主頂千斤頂開(kāi)始頂進(jìn)，將頂管機(jī)機(jī)頭頂置開(kāi)挖洞口處，開(kāi)始切削土體，并輸送工作泥漿。(4)管節(jié)拼接:將注漿管道斷開(kāi)，油缸收縮，對(duì)管節(jié)進(jìn)行焊接，焊接完成重復(fù)步驟(3)，繼續(xù)頂進(jìn)。(5)管節(jié)頂進(jìn):主頂千斤頂頂進(jìn)，并輸送觸變泥漿，頂進(jìn)過(guò)程同步驟(3)。頂進(jìn)時(shí)需實(shí)時(shí)關(guān)注軸線，保持復(fù)測(cè)，持續(xù)糾偏。(6)頂管接收:提前做好接收準(zhǔn)備，破除部分洞門(mén)，并安裝好接收導(dǎo)軌。(7)循環(huán)上述過(guò)程直到頂管全部結(jié)束。所示。

3．4．3障礙物處理基于“先長(zhǎng)后短、先宏后專、先易后難的探測(cè)原則［9］，持續(xù)跟進(jìn)開(kāi)挖驗(yàn)證”為指導(dǎo)思想的綜合預(yù)報(bào)方法，建立“勘察地質(zhì)分析－現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查－物探分析－鉆探分析”的障礙物綜合探測(cè)技術(shù)體系，解決隱蔽障礙物探測(cè)識(shí)別難題，為風(fēng)險(xiǎn)分析和控制提供技術(shù)保障。

3．5鋼管切割、焊接

3．5．1切割工序管幕結(jié)構(gòu)為橢圓形體系，對(duì)所有已頂進(jìn)的鋼管進(jìn)行管間三角區(qū)注漿加固(如圖4所示)并進(jìn)行管間內(nèi)部切割，最終實(shí)現(xiàn)管間互連，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。注漿加固主要采用徑向高壓旋噴樁加固。所有管間三角區(qū)注漿加固完成后，進(jìn)行管間切割。采用氣爆切割與等離子切割相結(jié)合的方式，并將整個(gè)切割過(guò)程分兩次進(jìn)行，切割采用跳步施工。

3．5．2智能切割設(shè)備研發(fā)鋼管內(nèi)切割支護(hù)焊接成套設(shè)備，采用人工遠(yuǎn)程控制，機(jī)器人自動(dòng)切割、焊接。整個(gè)系統(tǒng)由機(jī)械臂、AGV智能移載裝置、機(jī)器人焊槍、割槍及smartweld控制系統(tǒng)等構(gòu)成。同時(shí)配套研發(fā)了智能化控制及焊圖5鋼管切割臺(tái)車縫激光跟蹤系統(tǒng)，以解決遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)行走及精準(zhǔn)定位等難題，可實(shí)現(xiàn)作業(yè)距離在5m以內(nèi)，管道內(nèi)行走精度±5cm;作業(yè)距離在5～10m之間，行走精度控制在±10cm。智能化視覺(jué)識(shí)別焊縫偏差±1mm，如圖5所示。自動(dòng)化切割支護(hù)系統(tǒng)在工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，共切割支護(hù)3.6×20根=72延米，切割窗口數(shù)量為3×20根=60個(gè)。設(shè)備的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了智能作業(yè)，快速切割、焊接，切割速度達(dá)到1.89m/min，焊接速度達(dá)到1.54m/min。單窗口切割及支護(hù)時(shí)間縮短到2h，效率是人工切割支護(hù)的8倍，共用時(shí)30d。

3．6混凝土澆筑和土方開(kāi)挖

3．6．1鋼筋綁扎混凝土澆筑前進(jìn)行鋼筋綁扎，頂板與底板鋼筋采用馬凳筋架立，間隔1m，呈梅花形。豎向鋼筋需布置在側(cè)墻外部一側(cè)，綁扎水平鋼筋時(shí)，要布置于側(cè)墻內(nèi)部一側(cè)。頂部和底部鋼筋有很多交叉點(diǎn)，須綁扎牢固。兩端布置兩排鋼筋對(duì)交叉點(diǎn)要求相同，中間部分鋼筋綁扎需間隔進(jìn)行，采用梅花式綁扎方式。兩層鋼筋網(wǎng)之間要設(shè)置拉筋，要求為φ12@200×300，布置為梅花形。采用鋼筋機(jī)械連接工藝和等強(qiáng)直螺紋連接技術(shù)，確保接頭能充分發(fā)揮母材的強(qiáng)度，克服傳統(tǒng)鋼筋綁扎浪費(fèi)、燒傷、咬傷鋼筋的缺點(diǎn)［10］。

3．6．2混凝土澆筑主體結(jié)構(gòu)采用早強(qiáng)、自密實(shí)、微膨脹C40混凝土，抗?jié)B等級(jí)P8。自密實(shí)混凝土澆筑最大水平流動(dòng)距離要具體問(wèn)題具體分析，不同施工部位要求不同，流動(dòng)距離原則上不得超過(guò)7m，每7m設(shè)置一處布料點(diǎn)。自密實(shí)混凝土的澆筑點(diǎn)要分布均勻［11］，連續(xù)澆筑，間隔時(shí)間不超過(guò)2h。

3．6．3土體開(kāi)挖結(jié)構(gòu)成型后在內(nèi)部進(jìn)行土方開(kāi)挖，完成后進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)注漿，切割側(cè)向拱肋;結(jié)構(gòu)內(nèi)部裝修后鋪設(shè)路面，通道施工完成。4監(jiān)測(cè)結(jié)果分析為檢驗(yàn)多種復(fù)合安全控制技術(shù)效果，保障管幕結(jié)構(gòu)施工期穩(wěn)定，對(duì)路基、軌道和站臺(tái)沉降進(jìn)行了24h觀測(cè)。前期測(cè)點(diǎn)總數(shù)720個(gè)，后增加線間路基沉降點(diǎn)60個(gè)，共計(jì)780個(gè)［12］。由圖6、圖7可知，路基最大累計(jì)沉降量為9.4mm，軌道最大累計(jì)沉降量為8.9mm，滿足設(shè)計(jì)沉降10mm要求。

5結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)施工過(guò)程監(jiān)測(cè)結(jié)果，管幕預(yù)筑一體化結(jié)構(gòu)在施工期間各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求，表明管幕預(yù)筑一體化結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)在太原下穿火車站工程得到成功應(yīng)用。同時(shí)說(shuō)明管幕結(jié)構(gòu)鎖扣管棚、大直徑群管頂進(jìn)順序、頂力控制、鋼管切割及混凝土澆筑順序等安全控制技術(shù)有效可行。新型管幕預(yù)筑一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及成功應(yīng)用，為超淺埋隧道下穿既有線路提供了一個(gè)新思路，可為類似工程提供成熟的施工技術(shù)體系和經(jīng)驗(yàn)，該工法具有較強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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［6］楊仙．管幕預(yù)筑法中密排大直徑鋼管群頂進(jìn)研究［D］．長(zhǎng)沙:中南大學(xué)，2012．［7］郭勇．超淺埋大直

作者:劉秀芝 單位:中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司