管幕锁扣施工方案设计(401)

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下穿高速公路管幕施工方案

一、工程概况

1、工程简介

2、工程地质

二、总体施工方法

1、施工方法

根据以上地质情况，采用导向顶管跟进螺旋出土工法进展施工，该施工工艺能够有效的控制地

层沉降，其主要施工设备为液压系统，施工中振动和噪音较小，即采用液压顶进系统，螺旋钻杆在

管幕钢管内出土，根据沉降控制标准和地层情况与测量数据，可以通过调整控制方向系统，调整钻

头与钢管的相对位置，做到超前成孔或滞后出土，将Φ401钢管顶入设计位置，直至全部钢管铺设

完成。因钻头直径略小于管幕钢管直径，管幕钢管对周围土体有挤密作用，且未采用通常水循环大

扩孔方法，对地层扰动小，施工过程中不会导致地层沉降，可以在管幕钢管全部铺设完成后，管幕

钢管内再填充水泥浆或无收缩水泥砂浆或商用混凝土，用来提高管幕钢管刚度和防止管幕钢管腐蚀

后造成地层空洞影响结构安全。

2、工程难点

2.1 铺设距离较长，精度要求高，偏差不能大于20cm；

2.2 离地表距离3米，处于特殊地段；

2.3 地层复杂且极不均匀，管幕钢管Φ401，铺设难度大；

2.4 地处特殊地段，管幕铺设过程中要防止引起地层沉降。

3、解决方法

3.1 利用激光测量进展导向，严格控制导向精度；

3.2 严格控制钻进速度和螺旋出土量，24小时观察地面情况，发现问题立即处理；

3.3 为防止引起地面沉降，要保证实际出土不能大于理论出土值，要尽量减少对地层的扰动。

因此扩孔直径不能大于401mm ，扩孔钻头伸出Φ401钢管不超过50cm，控制出土量；同时加强沉降

观测，防止异常发生。

4、应急预案

在铺设管幕过程中，如出现涌水，涌沙情况。要立即进展封孔，报告项目部，分析原因，研究

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对策，与时处理。

铺设管幕时，如果遇到特殊障碍不能通过时，先分析是何种障碍，如是钢筋等不能破除的物体，

需上报项目经理部与驻地监理，共同研究对策。

要保证地面不能出现隆起或沉降，项目部测量队每天要测量两次，发现异常情况要立即停工检

查。

三、工法原理与关键技术

1、定位管打设：

在打设φ401mm钢管管幕之前，可以先打设一根φ401的管幕定位钢管.如果要求定位管有更高

的精度，可以适当增加钢管直径〔如600-800〕，定位钢管打设原理如如下图1所示。

图1 导向顶管跟进螺旋出土工法示意图

φ401mm钢管中间是φ210mm螺旋钻杆，螺旋钻杆中心是一个φ60的导向观察孔〔测量孔〕。

钻头由切削刀盘、土压仓、方向调节仓、激光发射系统等组成，第一节管幕钢管与钻头活动连接，

钻进时，螺旋钻杆带动切削刀盘旋转，切削下来的切削渣压入土压仓，螺旋钻杆将碎屑从φ401钢

管内排出，钢管顶进与螺旋出土同时进展，直至导向钢管顶进到位为止。

2、管幕钢管打设：

定位管幕钢管铺设完成后，开始施作φ401mm管幕钢管，因定位管幕钢管上的锁扣已决定了它

相邻φ401mm管幕钢管的走向，根据管幕设计图，调整φ401mm管幕钢管上的锁扣相对位置，决定下

一根φ401mm管幕钢管的走向，如图2-1所示。

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管幕钢管

锁扣

定位管

图2-1 管幕示意图

管幕钢管的打设不需要导向，螺旋钻杆直接在φ401mm钢管中出土，如图2-2所示。

3、导向方法原理

导向顶管跟进螺旋出土铺设方法是我公司独有的一种施工方法。该方法要求在铺设过程中能准

确测定钻头在地下的位置和方向。根据钻头在铺设过程中的位置和方向同设计轨迹的差异，利用方

向调节油缸调整钻头的方向，从而改变钻头的钻进方向，完成铺设工作。

方向的测定：在螺旋钻杆的最前端〔螺旋钻杆的中心〕安装有两个激光，一个在螺旋钻杆的几

何中心，另一个在离几何中心2―3cm的地方，在钻机的后面留有测量孔，需要测量时，在钻机后面

架设经纬仪，通过测量孔观察激光的运动轨迹，确定钻头的位置和方向。

图3-1

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图3-2

图3导向测量原理图

当顶进是直线前进时，一个激光A成像在靶区中心，另一个激光B成像以激光A为圆心的圆上

运动，如图3-1所示；

当钻头往上偏移时，激光A移到靶区中心下方，另一个激光B如此以激光A为圆心的圆上运动

如图3-2所示，在螺旋钻杆旋转的过程中，通过调向油缸y1缓慢伸出，同时调向油缸y2缓慢收缩，

使激光A、B回归到图3-1所示的位置，然后继续顶进；

当钻头往下偏移时，激光A移到靶区中心上方，另一个激光B如此以激光A为圆心的圆上运动

如图3-3所示，在螺旋钻杆旋转的过程中，通过调向油缸y1缓慢收缩，同时调向油缸y2缓慢伸出，

使激光A、B回归到图3-1所示的位置，然后继续顶进；

同样当钻头左右偏移时用同样的方法，通过调向油缸y3、y4伸缩，使激光A、B回归到图2-1

所示的位置，再继续施工。

四、锁扣

锁扣采用63*63*5的角钢，根据管幕的设计要求，计算出锁扣在管幕钢管上的位置，然后按如

下图把4根角钢焊接在管幕钢管上，为了锁扣焊接的准确，先将管幕钢管放在一根125的槽钢上，

然后根据锁扣参数，固定角钢倆端与中间的位置焊牢，因锁扣决定下一根管幕钢管的走向，锁扣焊

接一定要准。

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图4锁扣示意图

五、施工部署

1、进度计划

前期准备 10天

进场安装 3天

管幕铺设 50天

撤场 1天

2、劳力安排

职务 人数 备注

项目经理 1人

现场管理 2人 〔白、夜班〕

安全员 2人 〔白、夜班〕

机手 2人 〔白、夜班〕

焊工 6人 〔白、夜班〕

电工 1人 〔白、夜班〕

钻工 9人 〔白、夜班〕

后勤 2人

合计 25人

3、主要设备

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名称 型号 数量 备注

水平液压螺旋顶管机 SE-150 1台 功率为75KW

泥浆泵 BW-250 1台 功率为15KW

搅拌箱 立式离心泵循环搅拌 2个

吊车 16T 1台

电动葫芦 5t 2 钢管吊装、出土

氩弧焊机 Ws-500 2台

磁力管道切割机 CG2-11 1台

导向测量仪 SE-3 2套

经纬仪 1套

SE-150水平液压螺旋顶管机为全液压驱动，功率：75KW；顶进/回拖力：1500KN；扭矩：12000NM

六、工艺流程与施工要点

1、施工工艺流程

施工准备 → 测量放线 → 设备就位 → 钢管就位 → 顶进施工→ 下一根管幕施工→ 最后

钢管内注浆

2、施工要点

管幕施工准备工作主要包括钢管的加工、顶管后背支撑墙的施工等内容。

管幕钢管设计参数为φ401，壁厚10mm，管长65m。管幕钢管单根加工长度为每节6m，每根管幕需

要11节钢管组成。

顶管工作室综合考虑施工设备、吊装运输、施工精度控制和施工现场条件等各种因素后，工作室长

度为10m，高度根据结构设计进展适当调整，满足施工需要即可。

顶管后背支撑墙根据顶管所需顶推力进展设计，满足顶推力需要即可，在本次65m管幕施工时，按

照150t顶推反力进展设计。

在管幕施工掌子面和后背支撑墙按照设计位置测设出每根管幕的中心位置和标高，用来控制设备和

钢管的就位以与施工过程中的检查和调整，保证钢管的施工精度。

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根据预备施工管幕钢管的中线和标高进展设备就位和调整，设备标高和中线调整到位后进展固定。

设备就位完成后进展钢管的吊装就位和钻机安装，钢管安装在顶管设备支架的滑动托架上。钢管到

位后进展中线和标高的调整，调整到位后固定在滑动托架上，配好钻杆和钻头位置后，钢管、螺旋

钻杆和动力头连接结实。

3顶进施工

准备就绪后进展管幕顶进施工，在顶进施工时要特别注意以下内容：

1控制开始几米的施工精度，防止钢管的上浮，假如发生超出允许标准的上浮时需要拉出钢管重新

进展顶进。

2顶进过程中随时测量钻头的走向，与时进展调整和修正。

3在一节钢管顶进完成进展下一节焊接时，要用卡套固定俩根钢管，不允许接口处出现错口和中线

折角。

4顶进过程中通过控制螺旋钻的出土速度和钻头伸出的位置决定顶进的速度，防止管幕钢管前方的

土体坍落。

5尽量缩短钢管焊接的时间，防止由于停止顶进时间过长出现“抱管〞现象，造成再次启动顶进时

的顶推力过大。

6如果顶进前方遇到较大卵石等障碍物，可以通过调整螺旋钻杆使钻头超前成孔，从而使障碍物随

螺旋杆旋出。

七、注浆要求

管幕钢管内注浆建议采用素水泥浆，水灰配比为1：0.8，注浆由一端进展，注浆口设在一端，

出浆口位于另一端，设在钢管顶部，当出浆口流出浆液后，关上阀门，然后加压至0.8Mp。待浆液

固结后，进展二次注浆，即将一端钢管端头部位割开，使管内水流出或抽出，然后进展填充注浆，

填充注浆时，可参加适量的膨胀剂，注浆效果通过割开管头部位进展检验；

八、端头嵌固处理要求

1 Φ401钢管全部布设完成后，需将两端的管头连接起来，使端头部位形成一个整体；

2 端头连接方法是用Φ28mm钢筋上下两排焊接起来，形成一个整体。

九、质量保证措施

本工程地质条件复杂，施工精度高，施工难度大。为了保证质量、保工期、顺利完成，必须严

把质量关，技术质量保障体系的总体要求是：现场各工序均由专人负责，严格实施岗位责任制，力

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求做到分工明确，责任到人。具体措施包括如下：

1、工程开工前，认真做好技术交底，做到人人明白技术要求，个个分担技术责任；

2、上岗人员必须经过技术培训，特殊工种必须持证上岗；

3、施工人员严格执行施工的有关规定；

4、严格按照施工总体要求和设计技术交底的具体要求进展每一工序的施工；

5、主要工序均由本工序的负责人进展自检，合格后上报工程技术负责人，会同监理检验合格

后方可进展下一工序施工；

6、认真执行《施工组织设计与施工技术措施》规定的质量标准；

7下管管幕长度与设计长度误差不得大于200mm；

8、生产主管、技术人员、机手在施工中应熟悉地层变化，分析偏斜规律，根

据情况变化适时调整技术参数；

9、各班记录人员准确记录钢管长度、根数。各种数据记录要与时。禁止追记或补记，，交接班

要交接清楚；

10、施工前向甲方详细了解地下障碍物分布情况，最大埋深，根据调查结果做

出相应防X措施；

11、严把材料质量关，对所有使用的各种材料和零部件，均须由专人一一检测，不合格者必须

剔除，严禁勉强使用或漏检；

12、现场质量员对每道工序质量必须认真监视与检查。发现质量问题，在质量

人员监视下与时给予补救；

13、定期召开质量分析会议，就出现的质量问题与工作重点进展研讨。与时总结所采用技术参

数对打设质量的影响，根据情况适时调整技术参数；

14、建立有效的质量奖惩制度，连续质量优良者奖，出质量责任事故者惩。

十、安全保证措施

1、安全用电措施

1.1所有施工人员应掌握安全用电的根本知识和所用设备性能，用电人员各自保护好设备的负

荷线、地线和开关，发现问题与时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器设备；

1.2配电系统分级配电，配电箱、开关箱外观完整、结实、防雨防尘、外涂安全色、统一编号。

其安装形式必须符合规定，箱内电器可靠、完好，造型、定值符合规定，并标明用途；

1.3现场内支搭架空线路的线杆底部要实，不得倾斜下沉，与基坑边与临近建筑应有一定安全

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距离，且必须采用绝缘导线，不得成束架空敷设，达不到要求必须采取有效保护措施；

1.4 所有电器设备与其金属外壳或构架均应按规定，设置可靠的接零与接地保护；

1.5施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题与时处理

解决；

2、焊接作业安全措施

2.1 工作时应穿戴工作服、绝缘鞋、电焊手套、防护面罩、护目镜等防护用品，高处作业时系

安全带；

2.2 焊接作业现场周围10米内不得堆放易燃易爆物品；

2.3 作业前检查焊机、线路、料机外壳保护接零，确认安全；

2.4 焊接时二次线必须双线到位，严禁用其他金属物作二线回路；

2.5 焊把线不得放在电弧附近或炽热的焊缝旁，不得碾压焊把线；

2.6 气焊时先开乙炔阀点火，后开氧气阀调整火焰。关闭时先关乙炔阀，再关氧气阀；

2.7氧气瓶和乙炔瓶应保持距离在5米以上，与焊炬、割炬和其他明火不小于10米；

2.8作业中假如氧气管着火应立即关闭氧气阀门，不得折弯胶管断气；假如乙炔管着火，应先

关熄炬火，可用弯折前面一段软管的方法止火；

2.9电焊机必须设单独的电源开关、自动断电装置。外壳设可靠的保护接零；

2.1电焊机的电源线长度不大于5米，焊接线长度不大于30米。

3、安全生产措施

3.1 项目经理负责安全领导工作，各班设安全检查员负责现场昼夜施工安全。安全员要具备技

术全面，责任心强，不畏上不护短的素质。安全员发现事故隐患时，有权责令立即停工，采取有效

除患措施；

3.2进入施工现场的所有人员必须戴安全帽；

3.3现场施工人员，穿戴要符合安全规定，不得做与生产无关的事情；

3.4现场施工常常立体作业，上部施工人员必须兼顾下部人员，以免误伤；

3.5电器设备的安装、拆卸、维修,须由专职电工操作；

3.6各工种施工时，均应遵守相关安全操作规程；

3.7现场内各用电设备，尤其是电焊、电热设备、电动工具，其装设使用应符合规X要求，维

修保管专人负责；

3.8各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械的关键部位进展检查， 预防机械故障与

机械伤害的发生；在钻机操作时，严格遵守操作规程，防止机械伤人事故发生；

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3.9设备管材吊运时下面严禁站人，吊运时必须有专人指挥；

3.10施工人员必须认真执行为本工程专门制定的《安全生产措施》和甲方制定的安全生产措施

和规定。

首尔工程技术某某

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