地鐵車站出入口頂管施工方案矩形頂管法

1、上海軌道交通7號線xxx站2號出入口頂管工程施工方案及報(bào)價(jià)書上海xxxxxx有限公司矩形頂管項(xiàng)目經(jīng)理部1.1頂管方案概述xxx站2號出入口位于錦秋路南側(cè)，其地下通道部分橫穿錦秋路。錦秋路下地下管線眾多，為減少道路翻交和管線搬遷，并確保安全施工，2號出入口過錦秋路出入口通道擬采用矩形頂管法施工。本次通道施工將穿越錦秋路及其眾多的地下管線，根據(jù)提供的地下管線資料，地下管線有上水管、電話電纜、電力電纜、雨水管、煤氣纜、污水管等管線,主要管線匯總見下表。表1錦秋路地下管線匯總表廳P管線不恢管徑/規(guī)格埋深（m）管材位置1電力電纜0.7纜平行于錦秋路從北向南2空軍軍纜直埋纜3給水管3000.71.1鐵4煤

2、氣管3001.8鐵5r煤氣管5001.7鐵6r路燈電纜0.5纜7雨水管6001.7碎8軍用電纜3根1.2纜9路燈電纜0.5纜10信息管塊24孔0.91.7纜11給水管10001.01.4鐵12給水管1500.71.0鐵本次頂管地下通道橫斷面凈空尺寸為3mX5m,外包尺寸為4mX6m,擬采用4mx6m大刀盤土壓平衡式矩形頂管機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)施工,頂管段約長40m,覆土約為5m,推進(jìn)坡度為0%,頂管始發(fā)井凈空尺寸為9.2mx8.6m（長X寬），設(shè)于錦秋路南側(cè)；頂管接收井緊貼車站主體連續(xù)墻設(shè)置，凈空尺寸為3.0mx8.0m（長X寬），設(shè)于錦秋路北側(cè)。頂管始發(fā)井、接收井基坑圍護(hù)采用SMW工法圍護(hù)，采用樁徑?

3、850mm的進(jìn)口三軸攪拌樁機(jī)進(jìn)行施工，插入型鋼（H700X300）。詳見附圖1工程總平面圖附圖2頂管施工剖面圖從提供的地質(zhì)資料來看，本工程主要在2灰色粉質(zhì)粘土和灰色淤泥質(zhì)粘土層中頂進(jìn)，管頂以上土層分別為1層雜填土、2層浜填土、層褐黃灰黃色粉質(zhì)粘土和1層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。頂管通道結(jié)構(gòu)全部采用預(yù)制矩形鋼筋yM凝土管節(jié),管節(jié)外形尺寸為4mx6m,壁厚為50cm,管節(jié)長度為1.5m。管節(jié)混凝土強(qiáng)度等級為C40,抗?jié)B等級為S8,管節(jié)接口全部采用“F”型承插式，接縫防水裝置采用鋸齒型止水圈和雙組分聚硫密封膏。根據(jù)本工程情況，完成矩形頂管施工約需33日歷天：頂管設(shè)備進(jìn)場安裝調(diào)試10天，頂管頂進(jìn)施工15天,

4、漿液置換3天,頂管設(shè)備退場5天。頂管退場后一個(gè)月進(jìn)行管節(jié)嵌縫，工期為10天。1.2矩形頂管機(jī)原理性能本工程采用的4mx6m偏心多軸雙刀盤式土壓平衡矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，采用兩個(gè)單獨(dú)的刀盤切削土體，并擋住開挖面土體，有效防止正面土體倒坍。刀盤采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，由每套為四組的偏心驅(qū)動裝置分別驅(qū)動兩個(gè)刀盤進(jìn)行相同或相反方向運(yùn)轉(zhuǎn)。刀盤切削正面土體，經(jīng)攪拌后進(jìn)入刀盤后面的土壓倉，使機(jī)頭土壓倉內(nèi)建立的土體壓力抵抗開挖面的土壓力，利用調(diào)整螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速及頂進(jìn)速度來控制土倉的土壓力，以保持開挖面的穩(wěn)定，控制地表的隆起和沉降。它由主頂進(jìn)裝置推動機(jī)頭向前運(yùn)動。機(jī)頭分成前后二段，中間由糾偏千斤頂聯(lián)接，有利于機(jī)頭的姿態(tài)控

5、制，以保證隧道軸線的偏差能控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。螺旋輸送機(jī)采用軸向端部出土，增加排土高度，為大容量土箱運(yùn)輸創(chuàng)造條件。根據(jù)正面土體土壓值大小，控制螺旋輸送機(jī)排土速度，保持土壓平衡。刀盤和螺旋機(jī)的驅(qū)動都采用液壓系統(tǒng)，通過改變液壓泵排量來控制兩者的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。主頂裝置由基架、油缸組、頂環(huán)、U型頂鐵、鋼后靠及液壓動力站等組成，是頂管施工的重要組成部分。頂管機(jī)主要性能參數(shù)如下：頂管機(jī)殼體尺寸：a.外包尺寸：6028x4028mmb.長度（不包含螺旋機(jī)）：4400mm刀盤系統(tǒng)：a.刀盤數(shù)量：2個(gè)b.刀盤：3000mmx3500mmc.最大扭矩：44TmX2糾偏系統(tǒng)：a.千斤頂數(shù)量：16個(gè)b.糾偏角度：水平土1.

6、1°,垂直土1.7°c.額定推力：27000kNd.最大推力：31000kN螺旋機(jī)：a.輸送能力：42m3/hb.轉(zhuǎn)速：015rpmc.額定扭矩：17.9kNmd.最大扭矩：21.4kNm頂進(jìn)動力裝置：a.油缸數(shù)量:12個(gè)b.總推力：2000X12=24000kNc.千斤頂行程：1500mm1.3頂管施工工藝頂管施工流程見圖1。頂管頂進(jìn)工藝詳見附圖03:矩形頂管頂進(jìn)工藝圖。1.4 頂進(jìn)前的施工準(zhǔn)備工作地面準(zhǔn)備工作：在頂管頂進(jìn)施工前，按常規(guī)進(jìn)行施工用電、用水、排水及照明等設(shè)備的安裝。施工材料、設(shè)備及機(jī)具必須備齊，以滿足本工程的施工要求。井上、井下建立測量控制網(wǎng)，并經(jīng)復(fù)核認(rèn)可。

7、地面設(shè)備的安裝及平面布置：地面設(shè)備主要有液壓動力站、拌漿系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等設(shè)施安裝及調(diào)試，此外還有管節(jié)堆場、土方堆放、安全護(hù)欄等的布置。地面配有一臺100噸履帶起重機(jī)，負(fù)責(zé)整個(gè)頂管施工期間井上、井下的材料、設(shè)備的裝卸。詳見附圖04頂管施工場地平面布置圖圖1矩形頂管施工流程圖井下準(zhǔn)備工作：出洞防水裝置安裝由于洞圈與管節(jié)間存在著一定的空隙，在頂管出洞及正常頂進(jìn)過程中極易出現(xiàn)外部土體涌入工作井內(nèi)的嚴(yán)重安全和質(zhì)量事故。為防止此類事故發(fā)生，施工前，在洞圈上安裝一簾布橡膠板，以密封洞圈，橡膠板外部以壓板作靠山，壓板的螺栓孔采用腰子眼形式，以利于在頂進(jìn)中壓板位置可隨管節(jié)位置變動而隨時(shí)調(diào)節(jié)，以保證簾布橡膠板的密

8、封性能?；惭b由于頂管基座的定位準(zhǔn)確與否，將直接關(guān)系到今后頂管的頂進(jìn)軸線，故頂管基座位置需按設(shè)計(jì)軸線進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，安裝時(shí)按照測量放樣的基線，吊入井下就位焊接，基礎(chǔ)上的軌道按照頂管設(shè)計(jì)軸線并按實(shí)測洞門中心居中放置，并設(shè)置支撐加固。由于此次頂進(jìn)為矩形管節(jié)，所以基座兩軌道縱橫面的標(biāo)高和坡度相當(dāng)關(guān)鍵，需反復(fù)測定，否則將嚴(yán)重影響今后的頂管質(zhì)量。主頂?shù)亩ㄎ患罢{(diào)試驗(yàn)收主頂?shù)亩ㄎ粚㈥P(guān)系到今后頂進(jìn)軸線控制的難易程度，故在定位時(shí)要力求與管節(jié)中心軸線成對稱分布，以保證管節(jié)的均勻受力。主頂定位后，需進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)收，保證千斤頂?shù)男阅芡旰?。工作井?nèi)的平面布置搭建井內(nèi)測量平臺、安裝配電箱、控制臺、扶梯等，敷設(shè)各種電纜、管線

9、、油路等，井內(nèi)平面布置要求布局合理，保證安全。頂管機(jī)吊裝就位，調(diào)試驗(yàn)收地面輔助工作及井內(nèi)安裝結(jié)束后，吊放頂管機(jī)，接通電氣、液壓、注漿等系統(tǒng)，進(jìn)行出洞前的總體調(diào)試。矩形頂管機(jī)的進(jìn)出場由300噸汽車吊和100噸平板車來裝卸和運(yùn)輸。在頂管機(jī)吊下井后，為保證頂管出洞段的軸線控制，需對頂管機(jī)進(jìn)行精確定位，盡量使頂管機(jī)中軸線與設(shè)計(jì)軸線相符。在頂管機(jī)準(zhǔn)確定位后，必須進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，只有在確定頂管機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，方具備頂管出洞條件，以保證頂管出洞和今后的頂進(jìn)順利。詳見附圖05頂管設(shè)備就位平面圖附圖06頂管設(shè)備就位剖面圖1.5 頂管出洞段施工頂管出洞前土體加固措施頂管出洞前需對土體進(jìn)行加固，使土體的性狀得到一定改變

10、從而進(jìn)一步保證頂管機(jī)頭安全出洞，并且使頂管出洞時(shí)的水土流失減少和防止地面變形過大。具體做法是：在始發(fā)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)設(shè)三排小850水泥土攪拌樁，加固深度為地面至基坑底下3m范圍。封門形式工作井基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用小850SMW作為圍護(hù)，然后再采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)采用單層68500SMW樁作為工作井的洞圈封門，也就是說，頂管的出洞過程即為攪拌樁內(nèi)拔除H型鋼和頂管機(jī)頭頂過出洞深層攪拌樁段和出洞段加固區(qū)并進(jìn)入原狀土體的過程。頂管出洞的施工步驟設(shè)備調(diào)試頂管機(jī)頭靠上洞門H型鋼拔除頂管機(jī)切削水泥土和加固土體機(jī)頭切口進(jìn)入原狀土、提高正面土壓力值至理論計(jì)算值。出洞段頂進(jìn)施工將H型鋼拔除

11、后，應(yīng)立即開始頂進(jìn)機(jī)頭，由于正面為全部的深層攪拌樁，為保護(hù)刀盤，頂進(jìn)速度應(yīng)盡量放慢，使刀盤能對水泥土進(jìn)行徹底地切削，另外由于土體過硬，螺旋機(jī)出土可能有一定困難，必要時(shí)可加入適量清水來軟化和潤滑土體。在水泥土被基本排出，螺旋機(jī)內(nèi)出來全斷面原狀土后，為控制好地面沉降、頂進(jìn)軸線、防止頂管機(jī)突然“磕頭”，宜適當(dāng)提高頂進(jìn)速度，把正面土壓力建立稍大于理論計(jì)算值，以減少對正面土體的擾動及出現(xiàn)的地面沉降。由于頂管機(jī)將重點(diǎn)穿越錦秋路和眾多地下管線，所以在機(jī)管出洞過程中應(yīng)盡量減少水土流失，控制好地面沉降，并在今后頂進(jìn)中始終需把地面沉降的控制放在首位。在頂管的出洞段施工中，應(yīng)將根據(jù)地面沉降的數(shù)據(jù)反饋進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，迅

12、速摸索出正面土壓力、出土量、頂進(jìn)速度等各類參數(shù)最佳匹配值，防止在今后頂進(jìn)施工中由于地面沉降而導(dǎo)致工程難點(diǎn)的發(fā)生。1.6 頂管正常段頂進(jìn)施工各類施工參數(shù)的控制正面壓力的設(shè)定本工程采用土壓平衡式頂管機(jī)，是利用壓力倉內(nèi)的土壓力來平衡開挖面的土體，而達(dá)到對頂管正前方開挖面土體支護(hù)的目的，并控制好地面沉降，因此平衡壓力的設(shè)定是頂進(jìn)施工的關(guān)鍵。土壓力采用Rankine壓力理論進(jìn)行計(jì)算：P=korzP上：管道頂部的側(cè)面土壓力P下：管道底部的側(cè)面土壓力K0：側(cè)壓系數(shù)k0=1-sin巾巾-土的有效內(nèi)摩擦角(0)r：土的容重Z：覆土深度以上數(shù)據(jù)為理論計(jì)算值，只能作為土壓力的最初設(shè)定值，隨著頂進(jìn)不斷進(jìn)行，土壓力值應(yīng)

13、根據(jù)其它實(shí)際頂進(jìn)參數(shù)地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)作相應(yīng)的調(diào)整。1.1 出土方案及出土量控制本工程管節(jié)內(nèi)鋪設(shè)軌道，采用1臺平板車和1只3m3土箱出土運(yùn)輸方案。在主頂平臺上固定一臺卷揚(yáng)機(jī)用作拖動平板車的動力。在頂進(jìn)過程中應(yīng)盡量精確地統(tǒng)計(jì)出每節(jié)管節(jié)的出土量，力爭使之與理論出土量保持一致，以保證正面土體的相對穩(wěn)定，減少地面沉降量。頂進(jìn)軸線控制頂管在正常頂進(jìn)施工過程中，必須密切注意頂進(jìn)軸線的控制，在每節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束后，必須進(jìn)行機(jī)頭的姿態(tài)測量，并做到隨偏隨糾，且糾偏量不宜過大，以避免土體出現(xiàn)較大的擾動及管節(jié)間出現(xiàn)張角。由于是矩形頂管，今后作人行通道用，因此對管道的橫向水平要求較高，所以頂進(jìn)過程中對機(jī)頭的轉(zhuǎn)角也要密切注

14、意，機(jī)頭一旦出現(xiàn)微小轉(zhuǎn)角，就應(yīng)立即采取刀盤反轉(zhuǎn)，加壓鐵等措施往回糾，把問題消滅在萌芽之中，以保證竣工后的通道質(zhì)量。地面沉降控制在頂進(jìn)過程中，應(yīng)合理控制頂進(jìn)速度，保證連續(xù)均衡施工，避免出現(xiàn)長時(shí)間停置情況，根據(jù)地面沉降反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行土壓力設(shè)定值調(diào)整，使之達(dá)到最佳狀態(tài)，嚴(yán)格控制出土量，防止欠挖或超挖。管節(jié)減摩為減少土體與管壁間的摩阻力，提高工程質(zhì)量和施工進(jìn)度，在頂管頂進(jìn)的同時(shí)，向管道外壁壓注一定量的潤滑泥漿，以達(dá)到減小總頂力的效果。壓漿施工順序：拌漿臺拌漿-啟動壓漿泵-總閥門打開-管節(jié)閥門打開-送漿(頂進(jìn)開始)一管節(jié)閥門關(guān)閉（頂進(jìn)停止）一總閥門關(guān)閉一快速接頭拆開一下管節(jié)一接2寸總管一啟動壓漿泵。漿液

15、配比見下表。表2觸變泥漿配比表膨潤土水純堿CMC稠度40085062.51214注：此配比為重量比1.7 頂管進(jìn)洞段頂進(jìn)施工頂管進(jìn)洞前設(shè)置封門及土體加固措施頂管進(jìn)洞前需在接收井外側(cè)設(shè)置封門和對土體進(jìn)行加固，從而保證頂管機(jī)頭安全進(jìn)洞，并且使頂管進(jìn)洞時(shí)的水土流失減少和防止地面變形過大。具體做法是：在接收井外側(cè)設(shè)置三排850攪拌樁進(jìn)洞加固，其中貼接收井的一排攪拌樁內(nèi)密插型鋼。在接收井洞圈內(nèi)澆注一道25cm厚混凝土臨時(shí)封門。頂管機(jī)位置姿態(tài)的復(fù)核測量當(dāng)頂管機(jī)頭逐漸靠近終點(diǎn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)測量的頻率和精度，減少軸線偏差，以確保頂管能正確進(jìn)洞，頂管貫通前的測量是復(fù)核頂管所處的方位，確認(rèn)頂管狀態(tài)，評估頂管進(jìn)洞時(shí)

16、的姿態(tài)和擬訂頂管進(jìn)洞的施工軸線及施工方案等的重要依據(jù)，使頂管機(jī)在此階段的施工中始終按預(yù)定的方案實(shí)施，以良好的姿態(tài)進(jìn)洞。各施工參數(shù)的調(diào)整在頂管機(jī)頭達(dá)到距車站主體6m后，開始停止第一節(jié)管節(jié)的壓漿，并在以后頂進(jìn)中壓漿位置逐漸后移，保證頂管在進(jìn)洞前的6m左右的完好土塞，避免在進(jìn)洞過程中減摩泥漿的大量流失而造成周邊摩阻力驟然上升，以致出現(xiàn)工程難點(diǎn)。頂管進(jìn)洞在頂管機(jī)切口進(jìn)入接收井洞口加固區(qū)域時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減慢頂進(jìn)速度，調(diào)整出土量，逐漸減小機(jī)頭正面土壓力，以確保頂管機(jī)設(shè)備完好和洞口結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。當(dāng)頂管機(jī)頭距離領(lǐng)鋼50cmfc右時(shí)，暫停推進(jìn)，等待血鋼的拔除。H型鋼拔除后，頂管機(jī)繼續(xù)推進(jìn)，緩慢地靠上接收井墻壁。此時(shí)要掌

17、握好實(shí)際頂進(jìn)距離和主頂?shù)膲毫?，?dāng)主頂壓力突然升高，立即停止推進(jìn)。鑿除洞門內(nèi)的混凝土墻，迅速將頂管機(jī)頭推上接收井內(nèi)的接收架，第一節(jié)管節(jié)離接收井內(nèi)壁約30cm時(shí)停止推進(jìn)，將頂管機(jī)連接螺栓拆除，再將頂管機(jī)頭與管節(jié)脫開。用300噸吊車將頂管機(jī)頭逐段吊出接收井。接受井內(nèi)預(yù)制40cm的鋼筋碎作接收架的基礎(chǔ)，接收架采用生30鋼板（30cmx30cmj）和軌道（38kg/m）制作。1.8 頂管機(jī)進(jìn)洞后的施工漿液置換頂管機(jī)頭吊出接收井后，馬上用磚頭砌墻，將兩頭洞門與管節(jié)間的間隙封堵。注入水泥漿，置換出觸變泥漿，固結(jié)已建成的通道，防止不良影響的產(chǎn)生。管節(jié)間嵌縫頂管施工結(jié)束后，管節(jié)間的縫隙采用雙組分聚硫密封膏填充。

18、嵌縫前必須將縫隙內(nèi)的雜質(zhì)、油污清理干凈，做到平整、干凈、干燥。配制好的聚硫膏在縫兩側(cè)先刮涂一遍，第二次在縫中刮填密封膏到所需高度。要求壓緊刮平，防止帶入氣泡而影響強(qiáng)度和水密性。密封膏表干時(shí)間為24h,7天后才達(dá)到80%強(qiáng)度，在密封膏在未充分固化前要注意保護(hù)，防止雨水侵入。1.9 頂管施工測量頂管軸線的布設(shè)按甲方所提供的城市坐標(biāo)點(diǎn)連接出洞井和進(jìn)洞井之間的進(jìn)、出洞門的兩點(diǎn)坐標(biāo)及高程，以坐標(biāo)值的計(jì)算建立相應(yīng)坐標(biāo)系，以確定頂進(jìn)軸線和頂進(jìn)坡度。建立施工頂進(jìn)軸線的觀測臺按獨(dú)立坐標(biāo)系放樣后靠觀測臺（后臺），使它精確地移動至頂管軸線上，用它正確指揮頂管的正確施工。以后按施工的情況，定期復(fù)測后臺的平面和高程位置。按四等水準(zhǔn)連測兩井之間的進(jìn)出洞的高程，計(jì)算頂進(jìn)設(shè)計(jì)坡度。頂管施工測量在后臺架設(shè)J2型經(jīng)偉儀一臺，后視出洞口紅三角（即頂進(jìn)軸線）測頂管機(jī)的前標(biāo)及后標(biāo)的水平角和豎直角測一全測回，采用fx4500p計(jì)算編排程序計(jì)算頂管的頭（切口）尾的平面和高程偏差離值，來正確指揮頂管的施工。注意問題由于頂管施工不同于盾構(gòu)施工，所以初次放樣及頂進(jìn)極為重要。另外由于頂管后靠頂進(jìn)中有可能發(fā)生變化，后臺的布置應(yīng)保持始終不動，來確保頂管施工的測量的正確性。1.10 頂管施工時(shí)路面、構(gòu)筑物和管線保護(hù)措施頂