本發(fā)明涉及地下空間施工技術領域，特別是涉及一種管排管幕施工方法。

背景技術：

目前，我國對于地下空間的開發(fā)和利用越來越多，一般的大型地下空間，如地鐵、車站等設施都是采用非開挖施工技術。管幕施工方法采用小口徑管幕施工方法在擬建的地下空間四周或拱部頂入管幕鋼管，鋼管之間采用鎖扣連接，形成封閉或半封閉帷幕結構，然后在管幕結構的保護下構筑大跨度斷面地下暗挖工程，具有地層擾動小、工程造價低、施工周期短、止水性能好等眾多優(yōu)勢，適用于城市建筑密集、地面交通繁忙、土層中有其他構筑設施或超大斷面隧道施工等情況。

精度控制是管幕的施工重點和難點之一。在鋼管的頂進過程中，受地層、打設深度等因素的影響，鋼管頂進軌跡不易控制、極易發(fā)生偏移；另外，施工鋼管與成孔鋼管鎖扣間存在一定的偏轉間隙，鋼管頂進過程中，施工鋼管易發(fā)生偏轉從而導致施工鋼管的位置與設計位置發(fā)生偏差，若不及時糾正，施工鋼管可能會發(fā)生公母扣脫離、嚴重偏離設計軌跡等現(xiàn)象。

目前，管幕施工中現(xiàn)有的糾偏裝置一般采用設置在螺旋鉆桿前端的楔形糾偏板，通過停止螺旋出土，調整楔形糾偏板的方向，直接向前頂進來實現(xiàn)糾偏，糾偏時導致出土不暢，鉆機扭矩增加。

另外，當前管幕施工均為單管頂進，鉆桿反復安裝、回拔過程耗時較長，施工工效較低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種施工精度可控性高且施工工效較高的管排管幕施工方法。

解決的技術問題是：現(xiàn)有管幕施工，鋼管頂進軌跡不易控制、極易發(fā)生偏移；現(xiàn)有的楔形糾偏板糾偏模式出土不暢，鉆機扭矩增加，施工精度差，施工工效較低。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明管排管幕施工方法，以管排為施工單元，同時頂進，進行管幕結構施工，所述管排由一組鋼管并列排布組成，相鄰鋼管之間通過連接構件連接，每組鋼管的數(shù)量不少于2根。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，連接構件為鋼板焊接連接或鎖扣滑動連接。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，包括以下步驟：

步驟一、施工準備：根據(jù)施工設計需求，確定鋼管的尺寸和數(shù)量，在鋼管外側、沿鋼管長度方向焊接連接構件；清理場地，搭建施工平臺；然后將設備進行安裝和調試；

步驟二、定位管施工：根據(jù)設計管幕的形狀和尺寸，進行精確的測量和放線，確定定位基準孔的位置，逐節(jié)頂進定位管至設計深度，確保定位管的頂進軌跡與設計軌跡保持一致；

步驟三、管排組裝：根據(jù)施工需求，組裝管排；管排包含第一鋼管和第二鋼管所述第一鋼管位于遠離已施工完成的孔位鋼管的一側，所述第二鋼管為與第一鋼管相鄰的鋼管；

步驟四、管排施工準備：在第一組管排的每根鋼管內置入鉆桿并安裝鉆頭，經(jīng)吊裝設備吊至施工平臺，將管排的各鋼管分別與管幕鉆機動力頭的各個旋轉輸出軸連接；

步驟五、管排入孔調整：根據(jù)管幕設計的入孔角度調整管幕鉆機和管排的入孔姿態(tài)；

步驟六、管排頂進：啟動設備，管幕鉆機的動力頭驅動鉆桿旋轉，進行螺旋出土，頂推油缸頂推管排前進；在頂進的過程中，利用導向設備實時監(jiān)測管排頂進軌跡，當頂進軌跡與設計軌跡發(fā)生偏差時，及時進行糾偏；

步驟七、管排接尺：單組管排頂進完成后，拆開管幕鉆機動力頭和管排的連接，將管幕鉆機動力頭回拖至頂進初始位置；將下一組管排內置鉆桿后吊至工作平臺，其內置的鉆桿分別與已頂進管排內的各鉆桿連接，各鋼管前端分別與已頂進完成的管排焊接，后端分別與管幕鉆機動力頭的各個旋轉輸出軸連接；

步驟八、重復步驟六和步驟七，直至管排頂進至設計深度，停止頂進，該孔位施工結束；

步驟九、依次將管排內的鉆桿拔出，拆卸并吊返；然后將管幕鉆機移動至下一排管排的施工位置；

步驟十、重復步驟四-步驟九，進行管幕后續(xù)孔位管排的施工，直至整個管幕結構完成。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，步驟二中定位管的具體的頂進過程包括以下步驟：

步驟a：在定位管內置入鉆桿并安裝鉆頭，吊裝至工作平臺；

步驟b：將定位管與管幕鉆機的動力頭旋轉輸出軸連接；

步驟c：根據(jù)管幕設計的入孔角度調整管幕鉆機和定位管的入孔姿態(tài)；

步驟d：啟動設備，管幕鉆機的動力頭驅動鉆桿旋轉，進行螺旋出土，定位管經(jīng)頂推油缸吃土頂進；

步驟e：頂進過程中，利用導向設備實時監(jiān)測定位管的頂進軌跡，當頂進軌跡與設計軌跡發(fā)生偏差或定位管的姿態(tài)發(fā)生變化時，及時進行糾偏；

步驟f：單節(jié)定位管頂進完成后，拆開管幕鉆機、動力頭和定位管，將管幕鉆機回拖至頂進初始位置；

步驟g：取下一節(jié)定位管，內置鉆桿后吊至工作平臺，前端與已安裝好的定位管焊接，后端與管幕鉆機的動力頭旋轉輸出軸連接；

步驟h：重復步驟d-步驟g，直至定位管頂進至設計深度；

步驟i：將定位管內的鉆桿拔出，拆卸并吊返。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，所述管排還包括第三鋼管或第三鋼管與附加鋼管，所述第三鋼管位于與第一鋼管相對的管排的另一端，直接與已經(jīng)完成頂進施工的孔位鋼管連接；所述附加鋼管位于第二鋼管與第三鋼管之間，數(shù)量不少于1根。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，所述第一鋼管和第二鋼管為斜形管口，所述斜形管口指第一鋼管管口管幕內側的管長大于管幕外側管長，第二鋼管管幕外側管長大于管幕內側長度。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，步驟三中管排的鋼管前端設置糾偏板，所述糾偏板包括傾斜設置的內墊板和外墊板，所述內墊板緊貼管幕內側的外壁、向管幕內側傾斜設置，外墊板緊貼管幕外側的外壁、向管幕外側傾斜設置，內墊板與外墊板分別設置在第一鋼管和第二鋼管上。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，所述內墊板和外墊板均呈弧形或類弧形，一端與鋼管前端連接，另一端傾斜向前、延伸至管外，延伸至管外的糾偏板長度為3-8cm。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，所述第一鋼管和第二鋼管之間設置有糾偏鉆桿，所述糾偏鉆桿設置在相鄰鋼管之間的連接構件的縫隙內，所述糾偏鉆桿前段設置有楔形板鉆頭。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，管排糾偏的方法，包括以下形式：

（a）當管排的頂進軌跡較設計軌跡偏向管幕內側時，采用以下兩種方式進行微調，待管排頂進軌跡與設計軌跡一致后，調整鉆頭位置，繼續(xù)吃土頂進；

①第二鋼管先行吃土頂進，頂進0.5-1m后，管排各鋼管再同時頂進；

②第二鋼管內的鉆頭縮回管內，其它鋼管內的鉆頭伸出管外，管排各鋼管再同時頂進；

（b）當管排的頂進軌跡較設計軌跡偏向管幕外側時，采用以下兩種方式進行微調，待管排頂進軌跡與設計軌跡一致后，調整鉆頭位置，繼續(xù)吃土頂進；

①第一鋼管先行吃土頂進，頂進0.5-1m后，管排各鋼管再同時頂進；

②第一鋼管內的鉆頭縮回管內，其它鋼管內的鉆頭伸出管外，管排各鋼管再同時頂進。

本發(fā)明管排管幕施工方法，進一步的，還包括以下微調方式：

在管排頂進的過程中，調整第一鋼管和第二鋼管之間設置的楔形板鉆頭的朝向，再同時頂進管排的各鋼管。

本發(fā)明管排管幕施工方法與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明管排管幕施工方法簡單、便捷、靈活，可操控性強，以管排為施工單元同時頂進，由于管排的整體性，大大降低了頂進過程中出現(xiàn)的偏移量和偏移出現(xiàn)概率；使其在頂進的過程中，頂進軌跡更加趨于可控；結合已施工孔位對施工管排的限位作用，最大程度的限制了施工管排的偏轉和偏移，降低了糾偏這一過程在施工中出現(xiàn)的次數(shù)，大大提高了施工精度。另外，管排整體施工避免了鉆桿的反復安裝、回拔和拆卸，同時實現(xiàn)了管排各鋼管的統(tǒng)籌化施工，大大縮短了施工周期，提高了施工效率，縮短了施工周期。

本發(fā)明糾偏裝置簡單，易設置，根據(jù)管排發(fā)生偏移的情況不同，結合不同的頂進方式，即可實現(xiàn)管排的糾偏，可操作性強，大大提高了施工的精度。

本發(fā)明管排鋼管前端設置非對稱的糾偏結構，吃土頂進時，糾偏結構率先接觸土體，土體經(jīng)切削進入管內螺旋排出，在糾偏結構處形成土體壓力相對增加區(qū)，導致鋼管定向移動，從而達到糾偏的效果，大大提高了施工精度。

下面結合附圖對本發(fā)明的管排管幕施工方法作進一步說明。

附圖說明

圖1為雙管管排的結構示意圖；

圖2為管排的結構示意圖；

圖3為斜形管口管排的結構示意圖；

圖4設置楔形板鉆頭的管排的結構示意圖；

圖5為管排與定位管施工完成后的結構示意圖；

圖6為雙管式管排施工的圓形管幕的整體結構示意圖；

圖7為四管管排施工的門形管幕的整體結構示意圖。

附圖標記：

1-管排；11-第一鋼管；12-第二鋼管；13-第三鋼管；14-附加鋼管；2-定位基準孔；3-連接構件；4-內墊板；5-外墊板；6-斜形管口；71-糾偏鉆桿；72-楔形板鉆頭。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本發(fā)明管排管幕施工方法，以管排1為施工單元，同時頂進，進行管幕結構施工，其中管排1由一組鋼管并列排布組成，相鄰鋼管之間通過連接構件3連接，每組鋼管的數(shù)量不少于2根。

相鄰鋼管之間連接的連接構件3選用現(xiàn)有的相互配合使用的公鎖扣和母鎖扣連接構件，公連接構件包括兩根背向且平行設置的角鋼，分別焊接固定在鋼管的外壁上、平行且不重合設置；母鎖扣包括兩根扣向且平行設置的角鋼，分別焊接固定在另一根鋼管的外壁上、平行且不重合設置；鋼管之間連接時，將公連接構件置于母連接構件兩角鋼之間形成的空間內，滑動推進，即可實現(xiàn)兩根鋼管的扣接。

相鄰鋼管之間連接的連接構件3也可以選用鋼板焊接連接。

本發(fā)明管排管幕施工方法，具體包括以下步驟：

步驟一、施工準備：根據(jù)施工設計需求，確定鋼管的尺寸和數(shù)量，在鋼管外側、沿鋼管長度方向焊接連接構件3；清理場地，搭建施工平臺；然后進行設備安裝和調試；

步驟二、定位管施工：根據(jù)設計管幕的形狀和尺寸，進行精確的測量和放線，確定定位基準孔2的位置，逐節(jié)頂進定位管至設計深度，確保定位管的頂進軌跡與設計軌跡保持一致；并控制鋼管的姿態(tài)變化在5°范圍內；

定位基準孔2為管幕施工中需要頂進的第一個或第一組孔位；

定位基準孔2在管幕輪廓中央位置時，整個管幕的施工順序由中央的定位基準孔2向兩側逐步進行管排1施工；定位基準孔2在管幕輪廓的端頭位置時，整個管幕的施工順序由一端開始向一側逐步布置管排1；

當定位基準孔2為單孔時，定位管為單根鋼管；

當定位基準孔2為兩孔或多孔時，定位管為標準管排，由不少于2根鋼管并列排布、并通過連接構件3連接組成；用作定位管的標準管排，可以是普通鋼管連接組成，也可以是下述的施工管排1；

定位管的具體的頂進過程如下：

步驟a：在定位管內置入鉆桿并安裝鉆頭，吊裝至工作平臺；

步驟b：將定位管與管幕鉆機的動力頭旋轉輸出軸連接；

步驟c：根據(jù)管幕設計的入孔角度調整管幕鉆機和定位管的入孔姿態(tài)；

步驟d：啟動設備，管幕鉆機的動力頭驅動鉆桿旋轉，進行螺旋出土，定位管經(jīng)頂推油缸吃土頂進；使用的鉆桿為螺旋鉆桿；

步驟e：頂進過程中，利用導向設備實時監(jiān)測定位管的頂進軌跡，當頂進軌跡與設計軌跡發(fā)生偏差時，及時進行糾偏；

糾偏具體可采用以下幾種方式進行：

（一）、采用楔形板進行單管糾偏；

（二）、在管排1的相鄰鋼管之間的連接構件3間隙處設置墊塊，阻止偏轉；

（三）、采用下述管排1糾偏方法進行糾偏；

步驟f：單節(jié)定位管頂進完成后，拆開管幕鉆機、動力頭和定位管，將管幕鉆機回拖至頂進初始位置；

步驟g：取下一節(jié)定位管，內置鉆桿后吊至工作平臺，前端與已安裝好的定位管焊接，后端與管幕鉆機的動力頭旋轉輸出軸連接；

步驟h：重復步驟d-步驟g，直至定位管頂進至設計深度。

步驟i：將定位管內的鉆桿拔出，拆卸并吊返。

步驟三、管排組裝：根據(jù)施工需求，組裝管排1，數(shù)量至少為2根的鋼管之間并列排布、并通過連接構件3連接；

當管排1為雙管時，如圖1所示，包括第一鋼管11和第二鋼管12；

當管排1為3根鋼管排成的管排時，包括第一鋼管11、第二鋼管12和第三鋼管13；

當管排1為不少于4根鋼管成的管排時，如圖2所示，包括第一鋼管11、第二鋼管12、第三鋼管13和附加鋼管14；

其中，第三鋼管13為位于管排一側、直接與已經(jīng)完成頂進施工的孔位鋼管連接的鋼管，第一鋼管11為位于管排另一側的鋼管，第二鋼管12為與第一鋼管11相鄰的鋼管，附加鋼管14為位于第二鋼管12與第三鋼管13之間的鋼管，附加鋼管14的數(shù)量不少于1根；

糾偏板包括傾斜設置的內墊板4和外墊板5，內墊板4緊貼管幕內側的外壁設置，外墊板5緊貼管幕外側的外壁設置，內墊板4與外墊板5非對稱設置在第一鋼管11和第二鋼管12上；本實施例中內墊板4設置在第一鋼管11前端、緊貼管幕內側的外壁上，外墊板5設置在第二鋼管12的前端、緊貼管幕外側的外壁上；內墊板4與外墊板5呈弧形或類弧形，長度為15-20cm，一端與鋼管前端連接，糾偏板與鋼管外側壁的接觸弧長為鋼管外周的1/6-2/5；另一端傾斜向前、延伸至管外，延伸至管外的糾偏板長度為3-8cm；

相似的，第一鋼管11和第二鋼管12為斜形管口6，如圖3所示，斜形管口6使得鋼管外側與內側非等長，即第一鋼管11管口管幕內側的管長大于管幕外側管長，第二鋼管12管幕外側管長大于管幕內側長度；

相似的，如圖4所示，第一鋼管11和第二鋼管12之間設置有糾偏鉆桿71，糾偏鉆桿71設置在相鄰鋼管之間的連接構件的縫隙內，糾偏鉆桿71前段設置有楔形板鉆頭72；

其中，楔形板鉆頭72采用楔形糾偏板，設置在螺旋鉆桿前端，具體可選用申請?zhí)枮?01410789155.8，名為“一種螺旋出土跟管頂進管幕機”中記載的糾偏系統(tǒng)；

另外，也可以采用不設置糾偏板的普通鋼管通過連接構件3并列連接，配合現(xiàn)有的糾偏裝置使用；

步驟四、管排施工準備：在第一組管排1的每根鋼管內置入鉆桿并安裝鉆頭，經(jīng)吊裝設備吊至施工平臺，將管排1的各鋼管分別與管幕鉆機動力頭的各個旋轉輸出軸連接；

步驟五、管排入孔調整：根據(jù)管幕設計的入孔角度調整管幕鉆機和管排1的入孔姿態(tài)，并調整管排1的第一鋼管11與第二鋼管12上連接構件3的位置，使其與已經(jīng)安裝完成的鋼管上的連接構件3扣合，以使管排1頂進時，可順利實現(xiàn)管排1之間的橫向連接；

步驟六、管排頂進：啟動設備，管幕鉆機的動力頭驅動鉆桿旋轉，進行螺旋出土，頂推油缸頂推管排1前進，在頂進的過程中，利用導向設備實時監(jiān)測管排1的頂進軌跡，當頂進軌跡與設計軌跡發(fā)生偏差時，通過調整第一鋼管11和第二鋼管12的頂進速度，及時進行管排1糾偏；

管排1糾偏的方法，具體包括以下形式：

（a）當管排的頂進軌跡較設計軌跡偏向管幕內側時，采用以下兩種方式進行微調，待管排1頂進軌跡與設計軌跡一致后，調整鉆頭位置，繼續(xù)吃土頂進；

①第二鋼管12先行吃土頂進，頂進0.5-1m后，管排1各鋼管再同時頂進；

②第二鋼管12內的鉆頭縮回管內，其它鋼管內的鉆頭伸出管外，管排1各鋼管再同時頂進；

因為第二鋼管12端頭設置有外墊板5，吃土頂進時，外墊板5率先接觸土體，土體經(jīng)切削進入管內螺旋排出，因此在外墊板5處形成土體壓力相對增加區(qū)，導致鋼管向外定向移動，實現(xiàn)糾偏；

（b）當管排的頂進軌跡較設計軌跡偏向管幕外側時，采用以下兩種方式進行微調，待管排頂進軌跡與設計軌跡一致后，調整鉆頭位置，繼續(xù)吃土頂進；

①第一鋼管先行吃土頂進，頂進0.5-1m后，管排各鋼管再同時頂進；

②第一鋼管內的鉆頭縮回管內，其它鋼管內的鉆頭伸出管外，管排各鋼管再同時頂進。

因為第一鋼管11端頭設置有內墊板4，吃土頂進時，內墊板4率先接觸土體，土體經(jīng)切削進入管內螺旋排出，因此在內墊板4處形成土體壓力相對增加區(qū)，導致鋼管向內定向移動，實現(xiàn)糾偏；

相似的，當?shù)谝讳摴?1和第二鋼管12的管口為斜形管口6時，管排1的糾偏方式與上述方法相同；

相似的，當?shù)谝讳摴?1和第二鋼管12之間設置糾偏鉆桿71和糾偏鉆頭72時，具體的糾偏方法如下：

（x）當管排的頂進軌跡較設計軌跡偏向管幕內側時，在管排1頂進過程中，調整第一鋼管11和第二鋼管12之間糾偏鉆頭72的楔形板朝向，使之朝向管幕內側，再吃土頂進，待管排1頂進軌跡與設計軌跡一致后，調整糾偏鉆頭72的位置，繼續(xù)吃土頂進；

（y）當管排的頂進軌跡較設計軌跡偏向管幕外側時，在管排1頂進過程中，調整第一鋼管11和第二鋼管12之間糾偏鉆頭72的楔形板朝向，使之朝向管幕外側，再吃土頂進，待管排1頂進軌跡與設計軌跡一致后，調整糾偏鉆頭72的位置，繼續(xù)吃土頂進；

步驟七、管排接尺：單組管排1頂進完成后，拆開管幕鉆機動力頭和管排1，將管幕鉆機動力頭回拖至頂進初始位置；將下一組管排1內置鉆桿后吊至工作平臺，其內置的鉆桿分別與已頂進管排1內的各鉆桿連接，各鋼管前端分別與已頂進的管排1鋼管焊接，后端分別與管幕鉆機動力頭的各個旋轉輸出軸連接；

步驟八、重復步驟六和步驟七，直至管排1頂進至設計深度，停止頂進，該組管排施工結束；完成的效果如圖5所示；

步驟九、依次將管排1內的鉆桿拔出，拆卸并吊返；然后將管幕鉆機移動至下一管排1的施工位置；

步驟十、重復步驟四-步驟九，進行管幕后續(xù)孔位管排1的施工，直至整個管幕結構完成。

本發(fā)明所涉及的管幕施工方法，適用于圓形管幕結構（如圖6所示）、門形管幕結構（如圖7所示）、半圓形管幕結構、拱形管幕結構、馬蹄形管幕結構等常見形狀布局的管幕結構施工。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。