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價書上海xxxxxx有限公司矩形頂管項目經(jīng)理部11.1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序號1管線種類管徑/規(guī)格埋深（m）管材位置1電力電纜0.7纜2空軍軍纜直埋纜3給水管3000.71.1鐵4煤氣管300

2、1.8鐵5r煤氣管5001.7鐵6路燈電纜0.5纜平行于錦秋路7雨水管6001.7砼從北向南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進行掘進施工，頂管段約長40m，覆土約為5m，推進坡度為0%,頂管始發(fā)井凈空尺寸為9.2mx8.6m（長x寬），設于 錦秋路南側(cè)；頂管接收井緊貼車站主體連續(xù)墻設置， 凈空尺寸為3.0mx8.0m （長x寬），設于錦秋路北側(cè)。頂管始發(fā)井、接收井基坑圍護采用SMW

3、工法圍護，采用樁徑?850mm的進口三軸攪拌樁機進行施工，插入型鋼（H700 x300）。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，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)全部采用預制矩形鋼筋混凝土管節(jié)，管節(jié)外形尺寸為4mX26m,壁厚為50cm,管節(jié)長度為1.5m。管節(jié)混凝土強度等級為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：頂管設備進場安裝調(diào)

4、試10天,頂管頂進施工15天,漿液置換3天,頂管設備退場5天。頂管退場 后一個月進行管節(jié)嵌縫,工期為10天。1.2矩形頂管機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機，采用兩 個單獨的刀盤切削土體, 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)動兩個刀盤進行相同或 相反方向運轉(zhuǎn)。 刀盤切削正面土體, 經(jīng)攪拌后進入刀盤后面的土壓倉, 使機頭土 壓倉內(nèi)建立的土體壓力抵抗開挖面的土壓力, 利用調(diào)整螺旋機的轉(zhuǎn)速及頂進速度 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 進裝置推動機頭向前

5、運動。 機頭分成前后二段, 中間由糾偏千斤頂聯(lián)接, 有利于 機頭的姿態(tài)控制,以保證隧道軸線的偏差能控制在設計范圍內(nèi)。螺旋輸送機采用軸向端部出土, 增加排土高度,為大容量土箱運輸創(chuàng)造條件。 根據(jù)正面土體土壓值大小,控制螺旋輸送機排土速度,保持土壓平衡。刀盤和螺旋機的驅(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 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。頂管機主要性能參數(shù)如下： 頂管機殼體尺寸：a.外包尺寸：6028X4028mmb.長度（不包含螺旋機）：4400mm 刀盤系統(tǒng)：a.刀盤數(shù)量：2個b.刀盤：3000mmX3500

6、mmc.最大扭矩：44TmX2 糾偏系統(tǒng)：a千斤頂數(shù)量：16個3b.糾偏角度：水平土1.1，垂直土1.7c.額定推力：27000kNd.最大推力：31000kN 螺旋機：a.輸送能力：42m3/hb.轉(zhuǎn)速：015rpmc.額定扭矩：17.9kNmd.最大扭矩：21.4 kNm 頂進動力裝置：a.油缸數(shù)量：12個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。 頂管頂進工藝詳見附圖03：矩形頂管頂進工藝圖。1.4頂進前的施工準備工作 地面準備工作：1在頂管頂進施工前， 按常規(guī)進行施工用電、用水、 排水及照明等設備的 安裝。2施工材料、

7、設備及機具必須備齊，以滿足本工程的施工要求。3井上、井下建立測量控制網(wǎng)，并經(jīng)復核認可。4地面設備的安裝及平面布置：地面設備主要有液壓動力站、拌漿系統(tǒng)、 供電系統(tǒng)等設施安裝及調(diào)試， 此外還有管節(jié)堆場、 土方堆放、安全護欄等的布置。4地面配有一臺100噸履帶起重機，負責整個頂管施工期間井上、井下的材料、設 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備工作：1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過程中極易出現(xiàn)外部土體涌入工作井內(nèi)的嚴重安全和質(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

8、，壓板 的螺栓孔采用腰子眼形式，以利于在頂進中壓板位置可隨管節(jié)位置變動而隨時調(diào) 節(jié)，以保證簾布橡膠板的密封性能。2基座安裝由于頂管基座的定位準確與否，將直接關系到今后頂管的頂進軸線，故頂 管基座位置需按設計軸線進行準確放樣， 安裝時按照測量放樣的基線， 吊入井下 就位焊接， 基礎上5的軌道按照頂管設計軸線并按實測洞門中心居中放置， 并設置 支撐加固。由于此次頂進為矩形管節(jié)， 所以基座兩軌道縱橫面的標高和坡度相當關鍵， 需反復測定，否則將嚴重影響今后的頂管質(zhì)量。3主頂?shù)亩ㄎ患罢{(diào)試驗收 主頂?shù)亩ㄎ粚㈥P系到今后頂進軸線控制的難易程度，故在定位時要力求與 管節(jié)中心軸線成對稱分布，以保證管節(jié)的均勻受力。

9、主頂定位后，需進行調(diào)試驗收，保證千斤頂?shù)男阅芡旰谩?工作井內(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，敷設各種電纜、管線、 油路等，井內(nèi)平面布置要求布局合理，保證安全。5頂管機吊裝就位，調(diào)試驗收 地面輔助工作及井內(nèi)安裝結(jié)束后，吊放頂管機，接通電氣、液壓、注漿等 系統(tǒng)，進行出洞前的總體調(diào)試。 矩形頂管機的進出場由300噸汽車吊和100噸平 板車來裝卸和運輸。在頂管機吊下井后，為保證頂管出洞段的軸線控制，需對頂管機進行精確 定位，盡量使頂管機中軸線與設計軸線相符。在頂管機準確定位后， 必須進行反復調(diào)試， 只有在確定頂管機運轉(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順

10、利。詳見附圖05頂管設備就位平面圖附圖06頂管設備就位剖面圖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行加固，使土體的性狀得到一定改變從而進一步保 證頂管機頭安全出洞，并且使頂管出洞時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)井圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)設三排 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結(jié)構(gòu)采用850SMW作為圍護，然后再采用現(xiàn)澆鋼筋混凝 土進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工，圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)采用單層8500SMW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型鋼和頂管機頭頂過 出洞深層攪拌樁段和出洞段加固區(qū)并進入原狀

11、土體的過程。 頂管出洞的施工步驟設備調(diào)試 頂管機頭靠上洞門H型鋼拔除 頂管機切削水泥土和 加固土體 機頭切口進6入原狀土、提高正面土壓力值至理論計算值。 出洞段頂進施工將H型鋼拔除后，應立即開始頂進機頭，由于正面為全部的深層攪拌樁， 為保護刀盤， 頂進速度應盡量放慢， 使刀盤能對水泥土進行徹底地切削， 另外由 于土體過硬， 螺旋機出土可能有一定困難， 必要時可加入適量清水來軟化和潤滑 土體。在水泥土被基本排出， 螺旋機內(nèi)出來全斷面原狀土后， 為控制好地面沉降、 頂進軸線、防止頂管機突然“磕頭” ，宜適當提高頂進速度，把正面土壓力建立 稍大于理論計算值，以減少對正面土體的擾動及出現(xiàn)的地面沉降。由

12、于頂管機將重點穿越錦秋路和眾多地下管線，所以在機管出洞過程中應 盡量減少水土流失， 控制好地面沉降， 并在今后頂進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， 應將根據(jù)地面沉降的數(shù)據(jù)反饋進行參數(shù)調(diào)整， 迅速摸索出正面土壓力、出土量、 頂進速度等各類參數(shù)最佳匹配值， 防止在今后 頂進施工中由于地面沉降而導致工程難點的發(fā)生。1.6頂管正常段頂進施工 各類施工參數(shù)的控制 正面壓力的設定 本工程采用土壓平衡式頂管機，是利用壓力倉內(nèi)的土壓力來平衡開挖面的 土體，而達到對頂管正前方開挖面土體支護的目的， 并控制好地面沉降， 因此平 衡壓力的設定是頂進施工的關鍵。土壓力采用Rankine壓力理

13、論進行計算：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Ko:側(cè)壓系數(shù)ko=1-sin曠 廠-土的有效內(nèi)摩擦角（）r： 土的容重乙覆土深度以上數(shù)據(jù)為理論計算值，只能作為土壓力的最初設定值，隨著頂進不斷進 行，土壓7力值應根據(jù)其它實際頂進參數(shù)地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)作相應的調(diào)整。 出土方案及出土量控制本工程管節(jié)內(nèi)鋪設軌道，采用1臺平板車和1只3m3土箱出土運輸方案。 在主頂平臺上固定一臺卷揚機用作拖動平板車的動力。 在頂進過程中應盡量精確 地統(tǒng)計出每節(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。 頂進軸線控制 頂管在正常頂進施工過程中，

14、必須密切注意頂進軸線的控制，在每節(jié)管節(jié) 頂進結(jié)束后，必須進行機頭的姿態(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， 所以頂進過程中對機頭的轉(zhuǎn)角也要密切注意， 機頭一旦出現(xiàn)微小轉(zhuǎn)角， 就應立即 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 在頂進過程中，應合理控制頂進速度，保證連續(xù)均衡施工，避免出現(xiàn)長時 間停置情況，根據(jù)地面沉降反饋的數(shù)據(jù)進行土壓力設定值調(diào)整，使之達到最佳狀 態(tài)，嚴格控制出土量，防止欠挖或超挖。 管節(jié)減摩 為減少土體與管

15、壁間的摩阻力，提高工程質(zhì)量和施工進度，在頂管頂進的 同時，向管道外壁壓注一定量的潤滑泥漿，以達到減小總頂力的效果。壓漿施工順序：拌漿臺拌漿一啟動壓漿泵一總閥門打開一 管節(jié)閥門打開一送漿（頂進開始）-管節(jié)閥門關閉（頂進停止）-總閥門關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頂管進洞段頂進施工 頂管進洞前設置封門及土體加固措施頂管進洞前需在接收井外側(cè)設置封門和對土體進行加固，從而保證頂管機 頭安全進8洞，并且使頂管進洞時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

16、置三排 850攪拌樁進洞加固，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厚混凝土臨時圭寸門。頂管機位置姿態(tài)的復核測量當頂管機頭逐漸靠近終點時，應適當加強測量的頻率和精度，減少軸線偏 差，以確保頂管能正確進洞，頂管貫通前的測量是復核頂管所處的方位，確認頂管狀態(tài)，評估頂管進洞時的姿態(tài)和擬訂頂管進洞的施工軸線及施工方案等的重要 依據(jù)，使頂管機在此階段的施工中始終按預定的方案實施，以良好的姿態(tài)進洞。各施工參數(shù)的調(diào)整在頂管機頭達到距車站主體6m后，開始停止第一節(jié)管節(jié)的壓漿，并在以 后頂進中壓漿位置逐漸后移，保證頂管在進洞前的6m左右的完好土塞，避免在 進洞過程中減摩泥漿的大量流

17、失而造成周邊摩阻力驟然上升，以致出現(xiàn)工程難 點。頂管進洞在頂管機切口進入接收井洞口加固區(qū)域時， 應適當減慢頂進速度，調(diào)整出土 量，逐漸減小機頭正面土壓力，以確保頂管機設備完好和洞口結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。當頂管機頭距離H型鋼50cm左右時，暫停推進，等待卜型鋼的拔除。H型鋼拔 除后，頂管機繼續(xù)推進，緩慢地靠上接收井墻壁。此時要掌握好實際頂進距離和 主頂?shù)膲毫?，當主頂壓力突然升高，立即停止推進。鑿除洞門內(nèi)的混凝土墻， 迅速將頂管機頭推上接收井內(nèi)的接收架， 第一節(jié)管 節(jié)離接收井內(nèi)壁約30cm時停止推進，將頂管機連接螺栓拆除，再將頂管機頭與 管節(jié)脫開。用300噸吊車將頂管機頭逐段吊出接收井。接受井內(nèi)預制40cm寬

18、的鋼 筋砼作接收架的基礎，接收架采用8=30鋼板（30cmx30cm）和軌道（38kg/m）制 作。1.8頂管機進洞后的施工 漿液置換頂管機頭吊出接收井后， 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。 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9二次在縫中刮填密封膏到所需高度。 要求壓緊刮平， 防止帶入 氣泡而影響強度和水密性。密封膏表干時間為24h，7天后才達到80強度， 在密 封膏在未充

19、分固化前要注意保護，防止雨水侵入。1.9頂管施工測量 頂管軸線的布設 按甲方所提供的城市坐標點連接出洞井和進洞井之間的進、出洞門的兩點 坐標及高程，以坐標值的計算建立相應坐標系，以確定頂進軸線和頂進坡度。 建立施工頂進軸線的觀測臺按獨立坐標系放樣后靠觀測臺（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， 定期復測后臺的平面和高程位 置。 按四等水準連測兩井之間的進出洞的高程，計算頂進設計坡度。 頂管施工測量在后臺架設J2型經(jīng)偉儀一臺，后視出洞口紅三角（即頂進軸線）測頂管機的 前標及后標的水平角和豎直角測一全測回， 采用fx4500p計算編排程序計算頂管 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極為重要。另外由于 頂管后靠頂進中有可能發(fā)生變化， 后臺的布置應保持始終不動， 來確保頂管施工 的測量的正確性。1.10頂管施工時路面、構(gòu)筑物和管線保護措施頂管