地鐵市政過街通道矩形頂管施工

1、<p>　　地鐵市政過街通道矩形頂管施工</p><p>　　摘要：隨著城市市政過街通道的開發(fā)和發(fā)展，采用矩形頂管施工過街通道能夠有效解決道路開挖、管線遷移、交通疏解等問題，矩形頂管工藝越來越受到廣泛重視和應(yīng)用。本文通過矩形頂管工藝在淺覆淤泥質(zhì)砂層的施工實(shí)例，對施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹，為類似工程的施工和應(yīng)用提供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：市政過街通道矩形頂管 施工

2、技術(shù) 應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號：TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　工程概況 </b></p><p>　　1.1工程簡況：本地鐵市政過街通道位于南海大道與南桂東路交匯處，橫穿南桂東路，連接地鐵車站及出入口，通道長度為43.5m，覆土深度平均為5.0m；橫穿的南桂東路交通繁忙、地下管線多和地質(zhì)條件非

3、常復(fù)雜，通道無法按常規(guī)的明挖法工藝施工，設(shè)計采用頂管法工藝施工，通道的截面尺寸寬為6m、高為4.3m。（如圖示） </p><p>　　1.2工程地質(zhì)情況：通道穿越的地層主要為淤泥質(zhì)粉細(xì)砂和粉細(xì)砂層，其中：淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層呈松散~稍密狀，屬飽和液化細(xì)砂層，透水性好，容易產(chǎn)生流砂、管涌等；粉細(xì)砂層呈灰黃色、局部為灰白色，飽和，松散一稍密。地下水豐富，地下水位埋深為0.75~1.50m，穩(wěn)定水位為1.00~1.85m。

4、 </p><p><b>　　頂管設(shè)備的選型 </b></p><p>　　2.1頂管設(shè)備的類型：頂管施工常用的機(jī)械密封式有土壓平衡式和泥水平衡式等二種，矩形頂管機(jī)的型式有：多刀盤式、中間大刀盤式、雙矩型刀盤式等三種。根據(jù)本工程設(shè)計要求和地質(zhì)特點(diǎn)，本工程采用雙矩型刀盤式泥水平衡矩形頂管機(jī)進(jìn)行施工。 </p><p>　　2.2雙矩型刀盤式泥水

5、平衡矩形頂管機(jī)：本工程采用我司自發(fā)研制的雙矩型刀盤泥水平衡矩形頂管機(jī)，每幅矩形刀盤的寬為2000㎜，高為3260㎜，由4組30Kw電機(jī)分別通過4套曲軸同步轉(zhuǎn)動，刀盤轉(zhuǎn)速4.5轉(zhuǎn)/分鐘，可以選擇不同方向的轉(zhuǎn)動模式，刀盤轉(zhuǎn)動切削下來的土體擠入泥水倉，通過泥水循環(huán)系統(tǒng)把泥渣排出；泥水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置二套循環(huán)管路共4根@150㎜進(jìn)、排漿管（每套循環(huán)管路設(shè)置“一進(jìn)一排”管路），進(jìn)、排漿管可根據(jù)施工情況組合不同的循環(huán)模式，可更有效地排出倉內(nèi)泥渣。 &l

6、t;/p><p><b>　　矩形頂管施工技術(shù) </b></p><p>　　3.1施工流程：施工準(zhǔn)備→工作井（始發(fā)井、接收井）施工→輔助設(shè)備安裝（軌道、千斤頂?shù)龋敼芄ぞ哳^吊安（調(diào)試）→始發(fā)井洞口施工（安裝止水橡膠板）→始發(fā)（穿墻頂進(jìn)）→姿態(tài)測量→正常頂進(jìn)（管節(jié)吊安、同步注漿）→到達(dá)施工（接收井）→注漿加固（通道、洞口）→吊出頂管機(jī)。本工程頂管機(jī)到達(dá)接收井的施工采用水

7、下到達(dá)施工工藝。 </p><p><b>　　3.2始發(fā)施工 </b></p><p>　　3.2.1施工準(zhǔn)備：根據(jù)標(biāo)高沿頂進(jìn)方向安裝頂管機(jī)軌道，軌道底座使用工字鋼焊接組成，在通道頂進(jìn)方向底部、左右（對稱）安裝2組×7套／組=14套千斤頂，每套千斤頂?shù)耐屏?00T，千斤頂總推力最大是2800T（滿足設(shè)計最大推力2100T要求）；泥水循環(huán)系統(tǒng)2臺45KW的排

8、漿泵安裝在頂管機(jī)的兩側(cè)位置；地面設(shè)置泥漿處理池、泥水處理分離器等設(shè)備。 </p><p>　　3.2.2洞口止水施工：始發(fā)井的洞門地質(zhì)加固設(shè)計6排旋噴樁，既可以加固土體，又可以起到洞口止水作用；洞口的穿墻鋼套管在主體結(jié)構(gòu)施工時已預(yù)埋完成；要鑿除洞口位置的地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)砼，首先在洞口圍護(hù)結(jié)構(gòu)上、中、下位置施工水平探測孔，檢查洞門加固體的效果是否滿足開洞要求；砼鑿除后立即進(jìn)行洞口止水板施工，本工程在穿墻鋼套管內(nèi)側(cè)

9、環(huán)向設(shè)置一道止水鋼刷（盾尾刷），在穿墻鋼套管外側(cè)環(huán)向安裝一道止水橡膠板和橡膠鋼壓板，組成洞口二道止水措施。 </p><p>　　3.2.3始發(fā)施工：初始頂進(jìn)在洞口設(shè)置頂管機(jī)的導(dǎo)向限位板，頂管機(jī)始發(fā)施工主要是穿越洞門旋噴樁加固區(qū)，初頂時盡量選擇底部位置的4套千斤頂，頂進(jìn)速度不能過快,宜控制在1～3mm/min；送入的泥漿粘度須大于25s，一般控制在25s～28s之間；為防止因頂管機(jī)的自重因素出現(xiàn)機(jī)頭往下“磕頭”，

10、宜將頂管機(jī)與后面1～3節(jié)管節(jié)通過螺桿（鋼板）連接成整體；在初始頂進(jìn)階段，在機(jī)體兩側(cè)設(shè)置防機(jī)體后退反頂措施，確保順利始發(fā)。 </p><p>　　3.3正常頂進(jìn)施工 </p><p>　　頂管機(jī)的刀盤轉(zhuǎn)動切削下來的土體，通過泥水循環(huán)不斷排出，正常頂進(jìn)的速度控制在20～30mm/min，當(dāng)千斤頂伸出的行程達(dá)到1800㎜時，可停機(jī)安裝管節(jié)，管節(jié)的寬度是1500㎜,千斤頂和管節(jié)之間安裝寬度300㎜

11、的過渡頂鐵，可避免千斤頂直接作用到管節(jié)上，因頂力集中過大破壞管節(jié)。 </p><p>　　3.3.1頂管機(jī)的姿態(tài)控制：頂管機(jī)頂進(jìn)姿態(tài)控制非常重要，出現(xiàn)偏差再進(jìn)行糾偏非常困難；偏差控制上下方向不能超過25㎜，左右方向不能超過30㎜；姿態(tài)控制做到“勤測隨糾”，每頂進(jìn)500㎜測量一次，偏差超過10㎜必須開始糾偏；頂管機(jī)總長度是5100㎜，分前體（刀盤）后體（電器）兩大部分；根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，頂管機(jī)出洞時設(shè)置向上姿態(tài)，防止頂

12、管機(jī)機(jī)頭“磕頭”；頂進(jìn)和測量要同步進(jìn)行，如果頂管機(jī)姿態(tài)出現(xiàn)偏差小于10㎜時，可利用伸縮糾偏千斤頂來調(diào)整機(jī)頭偏差方向，糾偏千斤頂伸縮量控制在30㎜～50㎜，同時還通過選擇不同方位的主千斤頂達(dá)到輔助糾偏的目的。 </p><p>　　3.3.2泥水壓力平衡控制：泥水平衡頂管施工是通過泥水循環(huán)的壓力來控制（調(diào)節(jié)）倉內(nèi)的泥水壓力達(dá)到平衡狀態(tài)，維護(hù)切削面土體的穩(wěn)定。首先要配制優(yōu)質(zhì)的泥漿，泥漿配制采用膨潤土在拌漿池里膨化24

13、小時后攪拌使用，配制好的泥漿的比重為1.20 g/㎝3～1.30 g/㎝3 ，粘度大于25S；根據(jù)覆土深度、地下水、地質(zhì)情況和路面結(jié)構(gòu)等設(shè)定倉內(nèi)的泥水平衡壓力控制在0.06ＭＰ～0.08ＭＰ之間；在排漿泵安裝了變頻器，通過變頻器調(diào)節(jié)排漿泵的電流，通過排漿量大小來調(diào)節(jié)倉內(nèi)的泥水平衡壓力，倉內(nèi)的濃泥漿通過排漿泵排至泥水分離器進(jìn)行再處理使用。 </p><p>　　3.3.3注觸變泥漿減阻施工：矩形頂管在頂進(jìn)過程上部土

14、體的壓力都作用在頂管機(jī)（包管道）上部，容易形成“背土”現(xiàn)象，在頂進(jìn)過程中，同步壓注觸變泥漿填補(bǔ)機(jī)體（管道）上部與土體的空隙，防止上部土體坍塌，避免“背土”問題；同時，隨著頂進(jìn)距離的增長，管道的摩阻力也隨之增大，為了降低管道外側(cè)摩阻力，頂進(jìn)時往管道外壁同步注觸變泥漿，填充管道外壁空隙，降低頂進(jìn)摩阻力；本工程的觸變泥漿的粘度控制在35s～45s之間，每節(jié)管節(jié)上下邊各3個、左右邊各2個共10個@20㎜注漿孔；在頂進(jìn)時，前3節(jié)管不間斷壓觸變泥漿

15、，其余管節(jié)每隔2節(jié)管設(shè)置一道，注漿壓力高于地下水0.02ＭＰ，,一般控制在0.08ＭＰ～0.10ＭＰ之間；注漿原則：“先注后頂、隨頂隨注、及時補(bǔ)漿”。 </p><p>　　3.4水下到達(dá)施工 </p><p>　　頂管按正常的頂進(jìn)施工，當(dāng)?shù)侗P接觸到接收井洞門加固區(qū)時，通過計算調(diào)整千斤頂?shù)耐屏?、頂進(jìn)速度、管節(jié)注漿、泥漿粘度等參數(shù)；本工程根據(jù)地質(zhì)情況，采用水下到達(dá)施工工藝；當(dāng)頂管機(jī)刀盤接觸到

16、接收井加固區(qū)時，先停止頂進(jìn)施工，按要求盡快鑿除洞口砼、安裝洞口止水橡膠板等；準(zhǔn)備工作完成后，在接收井滿水至穩(wěn)定的水壓位置；頂管機(jī)進(jìn)洞頂進(jìn)速度控制在3mm/min內(nèi)，慢慢磨穿加固體到達(dá)接收井；頂管施工完成后，盡快注水泥雙液漿加固，先固結(jié)通道二端洞門管口，再注漿加固中間通道；待通道安全穩(wěn)定后，接收井排水吊出頂管機(jī)。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p

17、><b>　　4.1成功應(yīng)用 </b></p><p>　　4.1.1：本工程采用非開挖矩形頂管施工工藝，在軟弱地層有效按設(shè)計要求完成了市政過街通道工程，工程施工的成功應(yīng)用，為類似工程提供很好的參考作用，創(chuàng)造了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　4.1.2頂管正常施工每班可頂進(jìn)2～4節(jié)管節(jié)（3.0M～6.0M），頂進(jìn)速度快、工期短，不影響道路交通和

18、管線遷移；施工期間不擾民、噪音低、節(jié)能環(huán)保、節(jié)省費(fèi)用。 </p><p><b>　　4.2：探討提高 </b></p><p>　　4.2.1常規(guī)配置的頂管設(shè)備切削加固體的能力有待加強(qiáng)；加固體因穩(wěn)定要求，一般設(shè)計加固水泥土的強(qiáng)度達(dá)8 MP～10MP，頂管機(jī)切削加固體時頂力大、刀盤磨損大、施工困難。 </p><p>　　4.2.2泥水倉泥水平

19、衡壓力的調(diào)節(jié)設(shè)計自動化控制；目前倉內(nèi)的平衡壓力是通過變頻器調(diào)節(jié)排漿泵的電流控制，當(dāng)土倉泥水壓力發(fā)生變化時，通過變頻器調(diào)節(jié)泵的電流控制壓力，操作上存在“時間差”的問題，容易造成因泥水倉壓力波動時間長，導(dǎo)致地面沉降過大。 </p><p>　　4.2.3管節(jié)接口的防水技術(shù)有待提高；管節(jié)的連接是采用“F”型形式，接口止水采用橡膠圈，工程在使用過程中受地面外力和地質(zhì)水文等影響，管節(jié)接口橡膠圈的止水效果降低會出現(xiàn)滲漏問題。