矩形截面頂管工藝進出洞風(fēng)險控制

1、PAGE PAGE 10矩形截面頂管工工藝進出洞風(fēng)風(fēng)險控制 宋宋炳銳 （南京京同力路橋建建設(shè)工程有限限公司， 2100046 ）摘 要：矩形形截面頂管進進出洞工序是是頂管工藝的的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本本文結(jié)合南京京市西祠堂巷巷地下過街通通道工程，敘述了矩形形頂管進出洞洞環(huán)節(jié)可能遇遇到的問題以以及所采取的的相應(yīng)施工技技術(shù)措施，對對頂管進出洞洞口支護形式式、洞口土體體加固、封門門設(shè)置、坑外外降水井布設(shè)設(shè)、洞口間隙隙的密封等施施工技術(shù)措施施作了相應(yīng)的的介紹，較好好的控制了矩矩形截面頂管管進出洞風(fēng)險險。關(guān)鍵詞：矩形頂頂管；進出洞；風(fēng)險控制1 前言 矩形截截面頂管進出出洞是矩形頂頂管法施工地地下通道的關(guān)關(guān)鍵工序，

2、該該工序施工技技術(shù)的應(yīng)用將將直接影響到到建成后地下下通道的軸線線質(zhì)量、進出出洞口處環(huán)境境保護和附近近道路、建筑筑物安全以及及工程施工的的成敗。依據(jù)據(jù)以往地下過過街通道工程程施工經(jīng)驗，矩矩形頂管的進進出洞施工技技術(shù)必須根據(jù)據(jù)工程所處地地層的土質(zhì)、水水文、環(huán)境條條件和環(huán)境保保護要求的等等級而制定。如如何科學(xué)、合合理地運用各各種不同的進進出洞技術(shù)，使使其符合各工工程的特定工工況條件要求求，將矩形截截面頂管進出出洞風(fēng)險降至至最低點，是是一項值得研研究、探討的的課題。2 工程概述述南京市西祠堂巷巷地下過街通通道工程位于于中山東路西西祠堂巷巷口口與全民健身身中心門口，是南京第一條采用矩形截面頂管法施工的地

3、下過街通道工程。擬建場地為城市交通主干道，兩側(cè)建筑物和地下管網(wǎng)密集，不具備明挖施工條件。經(jīng)多方論證綜合比選，主通道采用矩形截面頂管法施工。主通道長約42.3m，覆土厚度約為5m，3坡度推進，通道橫斷面凈空尺寸為3m5m，采用4m6m多刀盤土壓平衡式矩形頂管機進行掘進施工。根據(jù)市政規(guī)劃，地下通道下方約4.5m為地鐵2號線盾構(gòu)隧道（上、下行線），方向沿中山東路走向，與矩形頂管隧道垂直。主通道采用預(yù)制矩形鋼筋砼管節(jié)，管節(jié)砼強度為C50，抗?jié)B等級為S8，外形尺寸為6000mm4000mm，管壁厚為500mm，長度為1.5m，單節(jié)重約33.7t。工程總計需要管節(jié)28節(jié)，包括27節(jié)標(biāo)準節(jié)和1節(jié)特殊節(jié)。根據(jù)

4、地質(zhì)勘察報報告說明，工工程范圍內(nèi)從從上至下主要要有-1雜填土土、粉土夾薄層層粉砂、粉砂、粉質(zhì)粘土等。矩矩形頂管的進進出洞工序主主要在粉土夾薄層層粉砂及粉砂層中進進行，該土層層飽和軟塑，滲滲透性強，易易變形同時排排水易引起周周圍路面沉降降。3 矩形頂管管工藝流程 采用用矩形頂管法法建造地下過過街通道頂進進程序一般是是在建造好的的工作井內(nèi)（始始發(fā)井）進行行矩形頂管機機的組裝、調(diào)調(diào)試、試運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，將其準確確地安放在符符合設(shè)計軸線線的機架上，出出洞，頂管機機沿設(shè)計軸線線向地層內(nèi)頂頂進，當(dāng)頂管管機將要到達達終點時，應(yīng)應(yīng)準確測定矩矩形頂管機的的位置，調(diào)整整和控制其姿姿態(tài)，使頂管管機能正確無無誤地進入（進進洞

5、）預(yù)先建建造好的接收收井內(nèi)的基座座上。頂進工工藝流程具體體如下(見圖圖1)：頂管工藝流程圖圖安裝機架、后靠、主頂裝置安裝機架、后靠、主頂裝置設(shè)備調(diào)試設(shè)備調(diào)試測量放樣測量放樣頂管出洞頂管出洞頂管頂進頂管頂進吊放墊塊或管節(jié)置吊放墊塊或管節(jié)置頂進測量頂進測量頂管機進洞頂管機進洞頂管機分解、吊出接收井置頂管機分解、吊出接收井置漿液置換漿液置換拆除管內(nèi)設(shè)備、嵌縫、清理、接頭處理拆除管內(nèi)設(shè)備、嵌縫、清理、接頭處理置頂管始發(fā)井內(nèi)平平面布置圖 頂管始始發(fā)井內(nèi)剖面面布置圖圖 1頂管機頂進洞圈圈至頂管機切切口距工作井井6m范圍內(nèi)內(nèi)為（進）出出洞段。（進進）出洞的施施工步驟：設(shè)設(shè)備調(diào)試頂管機頭靠靠上支護樁封封門支護

6、樁破除除頂管機切削削加固土體機頭切口進進入原狀土。4 頂管進出出洞施工中易易出現(xiàn)的問題題 頂管機頭“磕頭”現(xiàn)象：矩形頂管機機頭設(shè)計總重重量約1300t，頂管機機在機頭自加加固區(qū)進入原原狀土過程中中，由于前后后土體強度差差異較大，在在自重作用下下易引起機頭頭“磕頭”，機頭一旦旦“磕頭”，在方向糾糾偏上難度極極大，極易造造成質(zhì)量問題題。 頂管機無法法準確出洞：矩形頂管機機在進洞過程程中，未按照照設(shè)計軸線頂頂進；或矩形形頂管機姿態(tài)態(tài)控制不符合合要求，導(dǎo)致致機頭方向跑跑偏，使得頂頂進主通道偏偏離設(shè)計軸線線，無法正常常施工 出洞時洞口口處土體涌入入井內(nèi)：機頭在出洞洞期間，洞口口封門拆除后后，洞內(nèi)土體體不

7、能自立，洞洞圈的密封裝裝置不能有效效阻擋土體，土土體隨之進入入井內(nèi)，若土土體塌方量過過大，造成地地面沉陷，嚴嚴重影響洞口口附近地下管管線和地面建建筑物的安全全，同時造成成井下無法施施工。 進洞時洞口口處涌入泥水水、砂水:因接收井洞洞門和管節(jié)間間存在15ccm的周邊間間隙，且接收收井一側(cè)無始始發(fā)井的橡膠膠襪套結(jié)構(gòu)（止止水措施），頂頂管機頭進洞洞時容易因“背土”引起水土流流失，嚴重時時會導(dǎo)致路面面沉降、損害害地下管線。5 矩形頂管管進出洞施工工技術(shù)措施 工作井圍護護結(jié)構(gòu)的選擇擇：西祠堂巷地地下過街通道道工程工作井井圍護結(jié)構(gòu)為為850SMMW工法樁，混混凝土擋墻內(nèi)內(nèi)預(yù)埋鋼洞圈圈，SMW工工法樁即為工

8、工作井的洞圈圈封門（接收收井封門除SSMW工法樁樁圍護結(jié)構(gòu)外外，在接收井井洞門內(nèi)還預(yù)預(yù)先澆筑200cm厚的鋼鋼筋混凝土擋擋墻），矩形形頂管的出洞洞過程即為攪攪拌樁內(nèi)拔除除H型鋼和頂頂管機頭經(jīng)過過出洞段加固固區(qū)并進入原原狀土體的過過程。采用SSMW工法樁樁作為矩形頂頂管工作井的的圍護結(jié)構(gòu)，既既能有效的阻阻止地下水的的涌入工作井井內(nèi)，又能方方便快捷的拔拔出H型鋼，減減少機頭進出出洞過程的時時間，有效的的降低進出洞洞階段的風(fēng)險險。在施工場場地和水文地地質(zhì)條件允許許的情況下，SMW工法法樁應(yīng)為矩形形頂管工藝工工作井圍護結(jié)結(jié)構(gòu)的第一選選擇。 對進出洞口口區(qū)域進行土土體加固：矩形頂管工工藝進出洞口口區(qū)域的

9、土體體加固可以采采用深層攪拌拌、壓密注漿漿、化學(xué)注漿漿等方法，目目的是將洞口口處一定范圍圍內(nèi)土體預(yù)先先固結(jié)，達到到進出洞時所所需的強度，能能使洞口封門門拆除后洞口口處暴露的土土體自立。但但地基加固后后的土體強度度均勻性差，特特別是在軟土土地層中尤為為突出，所以以必須加強檢檢測，使加固固土體的強度度、均勻性及及其加固范圍圍等均達到加加固設(shè)計的標(biāo)標(biāo)準。在加固固設(shè)計時應(yīng)考考慮到加固土土體的強度與與矩形頂管機機機頭切削刀刀盤的剛度及及出渣輸送的的匹配。 本工程進出洞口口加固區(qū)采用用高壓旋噴樁樁加固，出洞洞為圍護外33.5m，進進洞為圍護外外1.2m，深深度均為頂管管頂以上3mm至頂管底以以下4m，設(shè)設(shè)

10、計強度要求求qu1.0MMPa，經(jīng)現(xiàn)現(xiàn)場取芯水泥泥土強度達到到5MPa，針針對高強度的的水泥土，在在機頭刀盤做做了加強處理理，從而了保保證矩形頂管管機在水泥加加固土體中正正常頂進，同同時也提高了了洞口區(qū)域土土體的穩(wěn)定性性，保證其在在一定時間和和范圍內(nèi)能夠夠達到自立的的效果，降低低了進出洞時時洞外土體塌塌入井內(nèi)的風(fēng)風(fēng)險。 出洞口采用用雙層襪套止止水密封圈：出洞洞門密密封圈的安裝裝是矩形頂管管出洞施工重重要措施之一一。由于洞圈圈與管節(jié)間存存在著10ccm的施工空空隙，在頂管管出洞及正常常頂進過程中中極易出現(xiàn)外外部泥水、砂砂水涌入始發(fā)發(fā)井內(nèi)的嚴重重質(zhì)量安全事事故。為此，施施工前在洞圈圈上安裝簾布布橡

11、膠板密封封洞圈，即外外襪套，橡膠膠板采用122mm厚鋼壓壓板作襯托，壓壓板的螺栓孔孔采用腰子孔孔形式，以利利于頂進過程程中可隨管節(jié)節(jié)位置的變動動而隨時調(diào)節(jié)節(jié)，保證簾布布橡膠板的密密封性能。針針對西祠堂巷巷工程地下水水位高，滲透透系數(shù)強的特特點，在鋼洞洞圈內(nèi)又設(shè)置置一層橡膠板板密封圈，即即內(nèi)襪套。采采用“雙保險”的方式有效效的阻止出洞洞口周圈涌入入泥水、砂水水，降低出洞洞過程中的風(fēng)風(fēng)險(見圖22)。內(nèi)襪套外襪套內(nèi)襪套外襪套圖2 雙襪套套技術(shù)措施在在西祠堂巷地地下過街通道道的設(shè)置 進洞口設(shè)置置鋼筋混凝土土臨時封面：為了減少接接收井附近上上方路面塌方方的風(fēng)險，節(jié)節(jié)約清理時間間，做到安全全、迅速進洞洞

12、。同時使機機頭靠上封墻墻時已擱置在在洞圈上，避避免了等待鑿鑿除封墻時間間內(nèi)機頭有可可能的下沉。西西祠堂巷地下下過街通道工工程在進洞口口緊貼圍護處處設(shè)置臨時封封面，具體做做法是在進洞洞鋼洞圈內(nèi)緊緊貼圍護放置置400mmm后泡沫板，形形狀（包括圓圓角尺寸）按按照洞圈預(yù)制制，寬度與洞洞圈同寬，高高度范圍內(nèi)下下部200mmm鋪設(shè)黃沙沙墊層，洞圈圈靠近井內(nèi)的的200mmm澆筑鋼筋擋擋墻擋墻（見見圖3），可以有有效的降低進進洞過程中的的安全風(fēng)險。圖3 進洞洞口臨時封面面示意圖 進洞口坑外外增設(shè)降水井井：坑外降水可可有效地疏干干砂性土中的的地下水，提提高該土層的的密實度，但但不能大幅度度提高土體的的強度。如

13、洞洞口敞開面積積大、埋深大大、敞開時間間長，仍會有有土體失穩(wěn)坍坍塌的問題存存在，此時降降水僅能作為為輔助措施：由于降水效效果還受到降降水深度、土土質(zhì)條件、周周圍環(huán)境條件件等的限制，所所以只能在許許可條件下使使用。本工程程地下水初見見水位埋深11.21.35m，穩(wěn)穩(wěn)定水位埋深深1.151.30mm，水位標(biāo)高高8.979.17m；勘察期間間最高地下水水位標(biāo)高為77.86m，即即地面以下22.5m。經(jīng)經(jīng)過多方專家家科學(xué)論證，在接收井圍護外側(cè)設(shè)置6口300鋼管降水井，與主通道呈扇形分布，井管內(nèi)徑273，深度21m，降水深度控制在11m左右（見圖4）。待頂管機頭靠上接收井封門前2天開始降水，一直到頂管機

14、進洞并吊出、完成洞門封堵后關(guān)閉，即進洞的整個過程保持降水井開啟。降水過程中同時加強對周邊道路地面沉降和地下管線的垂直位移監(jiān)測。由于降水時間短短，降水井布布設(shè)科學(xué)，降降水深度控制制合理，有效效降低了進洞洞過程中地下下水夾土夾砂砂涌入井內(nèi)的的風(fēng)險，未對對周圍路面、地地下管線、建建筑物、構(gòu)筑筑物、地鐵隧隧道造成不良良影響。圖4 進洞口口坑外降水井井布設(shè)平面圖圖 頂管施工中中的軸線控制制和防止“磕頭”措施：根據(jù)西祠堂堂巷地下過街街通道工程經(jīng)經(jīng)驗，矩形頂頂管定位的準準確程度主要要取決于矩形形頂管基座的的安裝和調(diào)節(jié)節(jié)，故在安裝裝矩形頂管機機機頭時，必必須保證其位位置與設(shè)計軸軸線方向一致致。頂管在正正常頂進

15、施工工中，必須密密切注意頂進進軸線的控制制。在每節(jié)管管節(jié)頂進結(jié)束束后，必須進進行機頭的姿姿態(tài)測量，并并做到隨偏隨隨糾，且糾偏偏量不宜過大大，以免土體體出現(xiàn)較大擾擾動及管節(jié)間間出現(xiàn)張角。由由于是矩形頂頂管，因此對對管道的橫向向水平要求較較高，所以在在頂進過程中中對機頭的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角要密切注注意，機頭一一旦出現(xiàn)微小小轉(zhuǎn)角，應(yīng)立立即采取刀盤盤反轉(zhuǎn)、加壓壓鐵等措施回回糾。頂進軸軸線偏差控制制要求：高程程：100mmm；水平：100mmm。通過上述述控制有效杜杜絕進出洞過過程中的軸線線偏差風(fēng)險。機頭自加固區(qū)進進入原狀土過過程中，由于于前后土體強強度差異較大大，在自重作作用下易引起起機頭的“磕頭”，本工程針針對

16、性的設(shè)置置了拉桿螺絲絲，拉緊機頭頭和前三節(jié)管管節(jié)，同時適適當(dāng)提高頂進進速度，防止止機頭磕頭，保保持良好姿態(tài)態(tài)。6 矩形頂管管進出洞過程程的安全控制制 在進出洞作作業(yè)前，施工工單位應(yīng)對進進出洞施工影影響范圍內(nèi)的的雨污水管進進行探測。根根據(jù)探測情況況形成書面報報告，內(nèi)容有有：平面關(guān)系系圖、縱斷面面關(guān)系圖、雨雨污水管病害害探測情況（滲滲水、漏水、裂裂縫、錯位等等）、修理建建議等。 根據(jù)探測情情況報告，并并結(jié)合工程所所處的水文地地質(zhì)及周邊工工況等條件，施施工單位必須須編制矩形頂頂管進出洞專專項方案并經(jīng)經(jīng)專家審定通通過，以保證證進出洞安全全。 在城市重要要干線和敏感感地段（包括括施工影響范范圍內(nèi)有重要要

17、建(構(gòu))筑筑物、重要管管線或管道和和密集住宅小小區(qū)等）盾構(gòu)構(gòu)進出洞作業(yè)業(yè)，設(shè)置深層層監(jiān)測點，加加強對路面沉沉降的監(jiān)測；在施工影響響范圍內(nèi)有大大口徑管線的的，應(yīng)對管線線布設(shè)直接監(jiān)監(jiān)測點。 頂管進出洞洞作業(yè)前，請請建設(shè)單位組組織召開進出出洞作業(yè)涉及及的各類地下下管線單位會會議。確定工工程出險后地地下管線單位位的搶險配合合工作，并形形成會議紀要要，并報工程程質(zhì)量安全監(jiān)監(jiān)督站備案。 施工單位編編制的矩形頂頂管進出洞專專項方案應(yīng)包包括應(yīng)急預(yù)案案，應(yīng)急預(yù)案案應(yīng)明確工程程一旦出險后后的施救技術(shù)術(shù)路線，確保保相關(guān)搶險設(shè)設(shè)備和專業(yè)搶搶險隊伍能及及時趕到現(xiàn)場場救援。并按按照應(yīng)急預(yù)案案要求儲備應(yīng)應(yīng)急物資。7 結(jié)束語西祠堂巷地下過過街通道矩形形截面頂管工工藝進出洞的的風(fēng)險控制成成功在于采用用科學(xué)、合理理的施工技術(shù)術(shù)措施