市政过街通道顶管施工技术.pptx

1、第一部分 工程概况标段位置1、地理位置黑牛城道南集散厅北集散厅下沉广场地下通道内江路站第一部分 工程概况2、标段范围本标段包括南北两个集散厅、一个过街人行通道、一个下沉式广场。过街通道下穿黑牛城道连接南北集散厅，下沉广场与北集散厅相连，南集散厅将来与正在修建的地铁11号线内江路站出入口相连。管节横断面第一部分 工程概况北集散厅（始发）南集散厅（接收）3、顶管隧道设计概况过黑牛城道地下通道长92.6m，线型为直线，无纵坡，覆土厚度8.17m，该通道采用顶管法施工，管节采用C50P12钢筋混凝土结构，断面宽度10.4m、高度7.55m，管节宽度1.5m，厚度700mm。管节数量62片，单片管节重量

2、为79t。矩形管节之间纵向连接采用承插式F型接头。顶管隧道下穿黑牛城道，上方管线众多，一共有22条管线，距离顶管隧道最近的有压管道为DN1000mm的自来水管，距离顶管隧道6m，距离顶管隧道最近的无压管道为1650雨水管，距离顶管隧道3.6m。第一部分 工程概况4、周边环境情况过黑牛城道地下通道周边无建筑物，通道周边主要是黑牛城道的主干道、辅道和人行道以及道路两旁的绿化带。黑牛城道为天津市城市快速主干道，道路宽度66.5m，双向10车道，车流量大、交通繁忙。2 素填 素填土3137.29641647818 291925、工程水文地质情况37.571 杂填土21 粘土1 1 杂填土12 土粘土1

3、 粘土粘土6 22 淤泥质粘土4粉质粘土粉质粘土1粉质粘土粉质粘土2粉土1粉质粘土粉土粉质粘土粉砂2 粉砂地下通道 粉质粘土3 粉土34.7m6.3m第一部分 工程概况39.00地下通道自上而下分布的土质为1杂填土、2素填土、1粘土、1粘土、2淤泥质粘土、3粉土 4粉质粘土、粉质粘土、1粉质粘土、2粉土、1粉质粘土和2粉砂。隧道主要 3粉土 、4粉质粘土。序号地层编号岩性天然含水量（%）孔隙比塑性指数渗透系数Kv（cm/s)地基土承载力特征值渗透性12素填土28.50.82414.6/微透水21粘土35.91.03721.3-7110100不透水31粘土30.20.87219.4-71.241

4、0120不透水42淤泥质粘土39.31.13318.8-71.61085不透水53粉土26.20.8966.6-55.8110130弱透水64粉质粘土310.75314.2-63.3910120微透水7粉质粘土25.90.72112.9-63.3910120微透水81粉质粘土23.10.65213.1-62.5210150微透水92粉土18.30.5388.4-53.9210180弱透水101粉质粘土21.40.61311.6-62.3810160微透水112粉砂20.40.585/-54.0510200弱透水5、工程水文地质情况第一部分 工程概况预埋件名称A型管节B型管节备注DN25减摩注浆

5、孔18个17个外侧设单向阀DN50二次注浆孔8个8个外侧预留5cm保护层DN100二次注浆孔1个0个外侧预留5cm保护层150吊装孔8个8个钢滑槽3处3处A型管节与B型管节顶底板注浆孔和减模注浆孔交替布置。顶进施工时，A型为第一管节，A型管节与B型管节交替排列施工；第一部分 工程概况减摩注浆孔二次注浆孔吊装孔6、管节设计概况顶部打泥孔7、管节接口防水设计第一部分 工程概况1、外侧防水体系：管节承口钢套环采用厚18mm的钢板，长350mm，管节插口混凝土结构外侧密贴两道楔形橡胶圈，施工时插入承口钢套环内，在插入过程中，橡胶圈被压缩，密贴钢套环，形成良好的防水体系。2、第二道防水体系：在管节承口端

6、管壁中上部位置开槽，嵌入多孔型三元乙丙橡胶密封垫。胶密封垫应与多层胶合板具有相协调的压缩能力，保证拼装后的防水效果。3、内侧防水体系：在管节内侧两管节接口处设置嵌缝槽，后期可采用注入双组分聚硫密封胶。8、顶管机配置第一部分 工程概况本项目顶管机来源为新购，制造单位为中铁工程装备集团有限公司，适用于粉土、粉质粘土、粉砂、细砂等软土地层。顶管机主要由切削搅拌系统、驱动系统、纠偏及液压系统、出渣系统、顶推系统、测量显示系统、电气操作系统等组成。序号项目单位参数备注1开挖直径mm1042075702刀盘驱动功率kW30 x6（单组）6组3刀盘扭矩kNm1444（单组）4纠偏角度度左右1.4上下2.15

7、铰接最大推力T57606螺机数量个27螺机功率kW45单组8螺机出渣能力3m/h79x29最大推进速度mm/min4010最大推力T84009、顶管机参数第一部分 工程概况第二部分顶管始发1、施工现状（1）顶管管节矩形顶管管节于施工现场采用高精度模板加工而成，管节预制开始时间为2015年10月24日，完成时间为2016年3月1日，截止目前已全部预制完成，管节强度全部达到设计要求。钢筋笼加工管节吊装管节堆放第二部分顶管始发1、施工现状（2）始发端头加固始发井端头加固范围长8.5m、宽20m，有效加固深度均为17.5m，加固形式采用三轴搅拌桩+两排三重管双高压旋喷桩，两排三重管双高压旋喷桩设在地连

8、墙与搅拌桩之间。始发端头加固自2015年8月11日开始施工，目前已完成垂直加固取芯检验工作，加固效果满足设计要求。始发端头加固搅拌桩取芯旋喷桩取芯第二部分顶管始发顶管机组装顶管机调试始发导轨安装1、施工现状（3）顶管机组装、调试顶管机及后配套设备于2016年3月13日开始组装，4月6日进行顶管机内部调试、验收工作，目前对验收中出现的问题已全部整改完成，顶管机具备始发施工条件。第二部分顶管始发2、顶管顶进施工计划2016年3月12日顶管机组装、调试2016年4月15日洞门破除2016年4月25日2016年5月25日顶管接收2016年6月5日10环顶管顶进52环2016年6月20日顶管拆解顶管始发

9、第二部分顶管始发3、始发井场地布置地面地布置包括管节堆放场、主控室、泥浆棚、管节翻身平台、渣土坑、运输通道等。第二部分顶管始发4、始发洞门防水密封（1）、洞门外延钢箱为了防止始发推进时泥土、地下水从土压平衡矩形顶管顶管壳体和洞门的间隙处流失，在始发时需安装洞门临时密封装置，洞口密封采用两道折叶式密封压板+两道帘布橡胶板。钢箱上预埋注浆球阀，始发时，往洞门钢箱内注入惰性浆液，起到防水密封作用。第二部分顶管始发4、始发洞门防水密封(2)洞门圈钢丝刷由于顶管顶进过程中触变泥浆的存在，为加强顶进施工过程动态防水体系，设置洞门圈防水装置。洞门圈防水装置参照盾构盾尾刷原理，于结构侧墙洞门预埋钢圈内侧设置2

10、道钢丝刷，并通过预埋管道不断注入填充油脂，确保洞门动态防水。阻挡浆液及地下水顶进方向（外延钢箱）（钢丝刷）第二部分顶管始发4、始发洞门防水密封根据洞门圈长度及两道钢丝刷腔体空隙，始发前手涂油脂约3桶（200L/桶），腔体打满共计4桶（800L）。顶进过程中,不断注入油脂补充，油脂泵流量5L/min,顶进泵送能力满足补充油脂需求。第二部分顶管始发5、洞门水平探孔洞门凿除前，端头加固强度须满足设计要求。同时地下连续墙开孔检查加固区加固情况，开孔深度3.5m，取孔数量以位置如图所示：4月8日已完成对地下连续墙洞门探水作业，探水检查情况中除5号孔出现少量渗漏水（夹泥）外，其余部位水平探孔情况良好。目前

11、，已对5号孔进行水平注浆加固处理，待周边开孔查开加固效果。顶管始发第二部分6、洞门破除洞门破除采用人工风镐按“纵向分段，竖向分层”原则破除。第一阶段自上而下凿除表层100mm混凝土，并割除表层钢筋，破除宽度不小于洞门钢环尺寸。第二阶段自上而下分7层凿除内层混凝土，直到露出里迎土层钢筋，破除宽度不小于洞门钢环尺寸。里层钢筋割除完毕后，及时清理破除后的砼块。第三阶段先将将迎土侧钢筋割除，再自上而下凿除外保护层混凝土，破除宽度不小于洞门钢环尺寸，并及时清理破除后的砼块和断钢筋。第二部分顶管始发7、端头降水井始发井端头设置4口降水井，降水井深度从地面开始，至加固底部以下1.5m，约24m深。以降低地下

12、水位，确保始发安全。反力墙楼梯孔始发前，对备用降水井进行试抽水，降水井均能有效的降水，正常运行。发生险情时可根据险情适时进行抽水减压。第二部分顶管始发8、延长导轨由于始发导轨距离破除地连墙后加固体存在2.5m距离，为确保顶管机始发前进过程中不出现栽头现象，须在地连墙破除完成后，于结构侧墙靠近地连墙一侧安装延长导轨，延长导轨至标高同始发导轨，并与侧墙内侧预埋钢圈焊接牢固。延长导轨根据钢丝刷被盾体压住后的角度，做成斜面，以避免顺坏钢丝。第二部分顶管始发9、始发段划分顶管始发长度设定为顶管掘进通过加固区后23环，共计10环（15m）通过始发区段的掘进，收集掘进参数及地层变形数据，及时修正顶进施工参数

13、，为正常掘进控制提供依据。始发段接收段正常掘进段10环32环20环第二部分顶管始发楼液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨道梯组装调试完成刀盘至加固土体注意事项：（1）始发基座轨道及延长轨道涂抹黄油，减小阻力；（2）对称、缓慢启动上下左右4台千斤顶，确保初始受力均匀；（3）刀盘顶推距离土体1020cm启动，避免破坏洞门防水装置；（4）当顶管机壳体完全压住两道钢丝刷后，开始注入洞门油脂，保压不小于2bar。10、始发施工（1）空推顶进顶管机组装、调试完成，顶管始发调节验收合格后，开始由始发导轨向加固区空推顶进。12环楼梯液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨道第二部分顶管始发刀盘至加固土体环楼梯液压泵站顶铁

14、油缸架后靠板反力墙轨道楼梯液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨道刀盘出加固土体10、始发施工（2）加固区顶进第二部分顶管始发10、始发施工注意事项：（1）顶管机刀盘靠近加固体后，顶管机壳体已全部压住洞门圈钢丝刷和外延钢箱，此时对钢丝刷腔体内采用油脂泵注入油脂，同时对外延钢箱进行惰性浆液填充。（2）对向启动6个刀盘，注入渣土改良浆液，确保土体浆液的混合物逐步充满整个土仓，启动千斤顶，顶推速度控制在510mm/min ，正面土压力0.060.1Mpa。（3）当顶部土压建立后，可逐步开启螺旋机，初始出土速度要求慢，待顶进与出土达到平衡后，出土性状具有良好的塑性、流动性和止水性后，方可逐步提升出土速度。第

15、二部分顶管始发812环楼梯液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨道原状土顶进10、始发施工（3）原状土顶进刀盘进入原状土体后，根据螺机出渣性状及时调整渣土改良浆液配比和注入量。当顶进至8环时，开始同步注入触变泥浆。顶进速度控制在1020mm/min，正面土压力设置为0.16Mpa。顶进过程中，不断注入洞门圈防水密封油脂，保压2bar,确保密封效果。楼梯液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨道刀盘至加固土体第三部分顶管顶进1、顶进施工流程顶进出土（1土斗）出土吊装（1土斗）安装止退、拆电缆、管路、吊放顶铁管节防水、管节翻身、管节吊装总11个循环安装电缆、管路、吊放顶铁恢复顶进切削搅拌吃土顶进渣土改良触变泥浆

16、螺机出土水平运输第三部分顶管顶进2、切削搅拌（1）矩形盾构配置了6个辐条式刀盘，刀盘开口率72%，采用3前3后平行轴式布置,相邻刀盘的切削区域相互交叉，开挖覆盖率能达到93%95%。（2）考虑要通过加固区，在前盾切口环全圆布置切刀，对盲区进行主要切削。（3）另外在土仓隔板上预留高压水接口及连接风钻的万向接口，可实现对开挖盲区进行辅助切削或处理，可提高开挖覆盖率。第三部分顶管顶进3、螺机出土螺旋输送机结构上分为壳体、轴式叶片、驱动装置、尾部闸门几部分。螺旋输送机安装在土压仓下部，安装角度为23。其作用是排除渣土、碎石以及调控土压仓压力，实现土压平衡。螺旋输送机筒径为662mm，螺旋轴输出的额定扭

17、矩42.22kNm，额定转速为11r/min，最大通过粒径235mm。第三部分顶管顶进4、渣土改良渣土改良分为泡沫改良和膨润土改良，设备设计了膨润土浆液注入口，同时每个刀盘设计了单管单泵的泡沫改良系统。泡沫系统由1台泡沫原液泵、6台泡沫混合泵、1个泡沫原液箱、1个泡沫混合箱及泡沫管路等元器件组成。第三部分顶管顶进4、渣土改良顶管机同时配置了膨润土改良接口，必要时可接入膨润土注入管路，采用膨润土进行渣土改良。渣土改良较好土体呈牙膏状，具有很好的塑性、流动性和止水性。渣土改良浆液在顶进过程中“随顶随注，不顶不注”，确保顶进中充满整个土仓。注入过程中随时观察螺旋机出土性状，及时调整浆液注入量。第三部

18、分顶管顶进5、触变泥浆减阻顶管管节设置18（17）个注浆孔，压注触变泥浆填充管道的外周空隙以支撑地层、减少地层损失、控制地面沉降和减少顶进阻力。顶进时压浆要及时，确保形成完整、有效的泥浆套，必须遵循“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则。序号膨润土（g）CMC（g）纯碱（g）水（g）水化时间hPH值粘度比重含砂率%17311100058761.040.4第三部分顶管顶进5、触变泥浆减阻第三部分顶管顶进6、顶进施工顶推系统主要是为矩形盾构顶管机及管节提供顶进动力，由主顶油缸、顶铁及液压泵站组成。主顶油缸由24个350T液压千斤顶组成，总推力达8400T。（1）初始顶进4台千斤顶，并根据顶进长度增

19、加千斤顶数量，顶进压力25MPa(最大工作压力35MPa)；（2）小车满斗容量按10m3统计，每出满1斗土，千斤顶向前顶进140mm，每环顶推计11次；（3）经计算，在触变泥浆减阻良好情况下，通道最大顶推力5000T左右，满足施工所需要求。第三部分顶管顶进7、渣土运输顶管顶进过程中渣土运输采用运输轨道+动力小车+土箱组成，顶管管内设置运输轨道。轨道采用43#重型轨道，间距1.6m，土箱容积长度为3m，宽度为2.5m，高度为1.5m。渣土通过洞内轨道水平运输至工作井口，由停放在洞口的350T履带吊垂直起吊至旁边集土坑内。第三部分顶管顶进8、管节拼装（1）管节长度为1.5m，千斤顶行程最大为2.2

20、m,当顶进行程满足管节下放要求后，停机断电组织管节吊装施工。（2）千斤顶回缩前，为防止管节后退，先安装止退架。（3）管节吊装前，有技术人员详细检查管节防水施工情况，合格后方可进行吊装作业，吊装前须有监理工程师签发的吊装作业令。（4）管节设计有吊装预留孔，吊装采用专用吊具进行，吊机、钢丝绳、卸扣、吊具、吊点等均经过验算满足施工吊装要求。（5）管节吊装过程中，管节下方严禁站人，并采用绳索进行牵引。吊装作业由专人指挥，并应该缓慢进行，严禁大幅度升降。（6）管节下井安装前，于井口对电缆、水管、浆管等进行拆解。（7）电缆于井口设置1个接驳电箱，便于拆解主电缆。浆管与井口位置设置高压连接软管，便于拆解管路

21、。（8）管节安装设置定位架，管节下放应缓慢，不得大幅度摆动、冲撞。（9）管节安装定位完成后，及时恢复电缆、水管及注浆管理，安装小车轨道。第三部分顶管顶进始发井口安装管节止退架8、管节拼装（1）管节止退千斤顶行程为2.2m，顶管顶进一个行程（2m左右）结束后，主顶油缸一回缩，在每次拼装管节过程中，机头和管节就会受前方正面土压力作用后退，造成掘进端面土压平衡破坏，导致地面沉降、塌陷。为此，须在主千斤顶回缩前采取以下措施：止退孔第三部分顶管顶进8、管节拼装（1）管节止退同时，为避免管节与管节之间的力的释放，导致承插口防水圈的破坏。顶管管节预埋预埋连接钢板，在顶进过程采用大螺杆进行管节之间的连接。管节

22、间采用大螺杆连接第三部分顶管顶进8、管节拼装（2）拆电缆、浆管、吊顶铁顶管止退架安装完成后，回缩主千斤顶，拆除主电缆、照明线、控制线、浆管等，吊装顶铁。拆电缆拆浆管吊放顶铁第三部分顶管顶进管节吊装孔管节吊装管节翻身8、管节拼装（3）管节翻身管节预制完成后，承口朝上，集中水平堆放于施工现场，采用250t履带吊，四点吊具吊装、平板车短驳至翻身架进行翻身作业。四点吊装孔两点吊装孔翻身孔第三部分顶管顶进8、管节拼装（4）管节吊装下井管节翻身完成后，利用特制两点吊具进行管节吊装下井。管节2点吊具管节翻身管节吊装下井第三部分顶管顶进8、管节拼装（5）管路连接、恢复顶进管节安装定位完成后，及时恢复电缆、水管

23、及注浆管理，安装小车轨道、恢复顶进。管路连接轨道安装恢复顶进第三部分顶管顶进9、顶进施工沉降控制（1）正面土压力控制顶管顶进过程中，采取满仓掘进，经过改良后土体充满整个土仓。顶管机正面设置有9个隔膜压力计，施工前根据地质情况及埋深，初步设定土仓压力控制值，顶进过程中通过沉降观测及时调整土仓压力的实际控制值。土压力控制：（1）顶进速度；（2）螺机出土第三部分顶管顶进9、顶进施工沉降控制（2）出土量控制顶进施工中出土量采用容积控制法，小车满斗容量按10m3统计，每出满1斗土，须向前顶进140mm。同时，根据每次统计出土量，核算1环顶进完成后出土总量是否符合要求，1环出土约11斗，出土总量约为110

24、m3。第三部分顶管顶进10、顶进施工轴线控制（1）导向系统在始发井处设置激光经纬仪，在矩形盾构顶管内设置导向靶。通过激光在导向靶上的投射斑点的位置来判断矩形盾构顶管的当前姿态。导向系统激光经纬仪激光靶同时，安排测量组每2环进行一次复测，确保顶管机姿态。第三部分顶管顶进10、顶进施工轴线控制（2）纠偏油缸推进过程中实时关注导向测量系统，适时启动纠偏系统油缸。纠偏油缸可用于水平、垂直纠偏，水平纠偏角度 1.4 垂直纠偏角度 2.1纠偏角度为：上下纠偏2.1，左右纠偏1.4共16台200T/台行程220mmm纠偏原则：（1）勤纠、微纠和看趋势进行纠偏；（2）向上下，后左右第三部分顶管顶进10、顶进施

25、工轴线控制（3）土砂泵打土纠偏当顶进过程中出现出土量超多，轴线偏移较大、地面沉降超过预警的情况下，可采用土砂泵进行打土回填，填充密实后再继续向前掘进施工。打泥纠偏孔打泥纠偏孔泥土泵是针对地下顶管施工的需求而专门设计制造的，它主要用于地基充填、控制沉降、设备纠偏等项目中。第四部分顶管接收1、接收准备顶管机距离接收井洞门20环（30m）作为顶管到达接收段，开始准备顶管到达接收内容事项。（1）接收前仍须确保接收端头加固范围、强度和止水性符合设计要求；（2）顶管机达到接收范围前，安排测量组对顶管机姿态进行复测，并根据复测结果及时进行姿态纠偏，确保顶管机安全出洞；、洞门探水洞门探水防水同始发工作井，以确

26、保地连墙破除施工安全。、破除地连墙地连墙破除在端头加固达到设计强度，顶管机接入接收段后开始，分层破除地连墙直至加固区土体。、明洞填充地连墙破除完成，立即对明洞进行回填作业，底板顶至顶管顶部上3m采用低标号砂浆回填，砂浆强度在28d后不大于1MPa。第四部分顶管接收5、明洞接收为确保顶管机接收安全，顶管接收采明洞施工，顶管机长度约8m，明洞采用钢筋混凝框架结构，利用施工完成的底板、侧墙施工而成，施工总长度为10m。顶管机明洞地连墙结构墙管节明洞平面图1234地连墙侧墙顶管机路面钢筋混凝土墙侧墙明洞立面图第四部分顶管接收6、负环顶进通道管节设计总长92.6m，设计管节62节，当所有管节全部下放完成

27、后，无法用千斤顶将管节顶推至设计位置。为此须加入延长环，延长环由2环长1.5负环管节(负1、负2)+3段1.5m长钢支撑（负3、负4、负5）组成，总长度为7.5m，满足顶进需求。负5负4负3负2负1负5负4负3负2负1第四部分顶管接收7、浆液固结（1）矩形顶管机进入明洞，首环管节顶进至设计管位后，通过预埋注浆管注入水泥浆对管节背后触变泥浆进行固结。（2）浆液固结采用1：1的水泥浆液，通过注浆孔固结管节外壁浆液。（3）注浆过程中设置观测孔，以观测水泥浆液注入情况。通过试验：触变泥浆：水泥浆=1：1，胶凝时间约30小时第四部分顶管接收8、拆除明洞浆液固结完成后，检查注浆效果，确保无渗漏水后，拆除明洞结构。9、顶管机拆解明洞拆除完成后，利用顶管机自带脱管油缸顶进，脱离首环管节，逐步拆解顶管机。顶管机脱离管节后，距洞门圈混凝土浇筑存在较长时间，且该部位管节周边空隙较大，顶管机脱离后须立即采用钢板封堵管节与洞门钢环之间的间隙，封堵完成后浇筑混凝土环梁封闭洞门。第四部分顶管接收10、洞门施工顶管首环插口端面和尾环承口端面设计有预埋钢环，顶管机和负环管节拆除后，进行洞门圈施工。汇报完毕，谢谢！第四部分 顶管接收