矩形顶管隧道施工工艺总结案例分析报告(56页).pdf
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2024-06-13
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1、第一部分 工程概况标标段段位位置置 1 1、地理位置、地理位置南集散厅南集散厅北集散厅北集散厅下沉广场下沉广场地下通道地下通道内江路站内江路站黑牛城道黑牛城道第一部分 工程概况 2 2、标段范围、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1111号线内江路站出入口相连号线内江路站出入口相连。管节横断面管节横断面第一部分 工程概况北集散厅2、(始发)北集散厅(始发)南集散厅(接收)南集散厅(接收)3 3、顶管隧道设计概况、顶管隧道设计概况过黑牛城道地下通道长过黑牛城道地下通道长92.6m92.6m,线型为直线,无纵坡,覆土厚度,线型为直线,无纵坡,覆土厚度8.17m8.17m,该通道采用顶管法施工,管节采用,该通道采用顶管法施工,管节采用C50P12C50P12钢筋混凝土结构,断面宽度钢筋混凝土结构,断面宽度10.4m10.4m、高度、高度7.55m7.55m,管节宽度,管节宽度1.5m1.5m,厚度,厚度700mm700mm。管节数量。管节数量6262片,单片管节重量片,单片管节重量为为79t79t。矩形管节之间纵向连接采用承插3、式矩形管节之间纵向连接采用承插式F F型接头型接头。4 4、周边环境情况、周边环境情况第一部分 工程概况 顶管隧道下穿黑牛城道,上方管线众多,一共有顶管隧道下穿黑牛城道,上方管线众多,一共有2222条管线,距离顶管隧道最近的有压管道为条管线,距离顶管隧道最近的有压管道为DN1000mmDN1000mm的自的自来水管,距离顶管隧道来水管,距离顶管隧道6m6m,距离顶管隧道最近的无压管道为,距离顶管隧道最近的无压管道为16501650雨水管,距离顶管隧道雨水管,距离顶管隧道3.6m3.6m。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过黑牛城道地下通4、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,道路宽度化带。黑牛城道为天津市城市快速主干道,道路宽度66.5m66.5m,双向,双向1010车道,车流量大、交通繁忙。车道,车流量大、交通繁忙。37.5737.5739.0039.0037.2937.2937.5737.5739.0039.0037.2937.296 66 63 31 12 2素填土素填土2 21 11 1杂填土杂填土3 31 1粘土粘土4 41 1粘土粘土2 26 64 47 7粉质粘土粉质粘土8 81 1粉质粘土粉质粘土8 82 2粉土粉土9 91 1粉质粘土5、粉质粘土9 92 2粉砂粉砂 5 5、工程水文地质情况、工程水文地质情况1 1 杂填土杂填土2 2 素填土素填土1 1 粘土粘土1 1 粘土粘土2 2 淤泥质粘土淤泥质粘土4 4粉质粘土粉质粘土 粉质粘土粉质粘土1 1 粉质粘土粉质粘土2 2粉土粉土1 1粉质粘土粉质粘土2 2 粉砂粉砂地下通道地下通道3 3 粉土粉土4.74.7m m6.36.3m m第一部分 工程概况地下通道自上而下分布的土质为地下通道自上而下分布的土质为1 1杂填土、杂填土、2 2素填土、素填土、1 1粘土、粘土、1 1粘土、粘土、2 2淤泥质粘土、淤泥质粘土、3 3粉粉土土 4 4粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土6、1 1粉质粘土、粉质粘土、2 2粉土、粉土、1 1粉质粘土和粉质粘土和2 2粉砂。粉砂。隧道主要隧道主要 3 3粉土粉土 、4 4粉质粘土。粉质粘土。5 5、工程水文地质情况、工程水文地质情况序号序号地层编号地层编号岩性岩性天然含水天然含水量(量(%)孔隙比孔隙比塑性指数塑性指数渗透系数渗透系数KvKv(cm/s)cm/s)地基土承载地基土承载力特征值力特征值渗透性渗透性12素填土28.50.82414.6/微透水21粘土35.91.03721.3110-7100不透水31粘土30.20.87219.41.2410-7120不透水42淤泥质粘土39.31.13318.81.610-785不透7、水53粉土26.20.8966.65.8110-5130弱透水64粉质粘土310.75314.23.3910-6120微透水7粉质粘土25.90.72112.93.3910-6120微透水81粉质粘土23.10.65213.12.5210-6150微透水92粉土18.30.5388.43.9210-5180弱透水101粉质粘土21.40.61311.62.3810-6160微透水112粉砂20.40.585/4.0510-5200弱透水第一部分 工程概况A A型管节与型管节与B B型管节顶底板注浆孔和减模注浆孔交型管节顶底板注浆孔和减模注浆孔交替布置。顶进施工时,替布置。顶进施工时,A A型为8、第一管节,型为第一管节,A A型管节与型管节与B B型型管节交替排列施工;管节交替排列施工;第一部分 工程概况减摩注减摩注浆孔浆孔二次注二次注浆孔浆孔吊装孔吊装孔 6 6、管节设计概况、管节设计概况顶部打泥孔顶部打泥孔预埋件名称预埋件名称A A型管节型管节B B型管节型管节备注备注DN25减摩注浆孔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 7 7、管节接口防水设计、管节接口防水设计第一部分 工程概况1 1、外侧防水体系外侧防水体系:管节承口管节承口钢套环钢套环采用厚采用厚18mm19、8mm的钢板,长的钢板,长350mm350mm,管节插口混,管节插口混凝土结构外侧密贴凝土结构外侧密贴两道楔形橡胶圈两道楔形橡胶圈,施工时插入承口钢套环,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。的防水体系。2 2、第二道防水体系:第二道防水体系:在管节承口端管壁中上部位置开槽,嵌入多孔型在管节承口端管壁中上部位置开槽,嵌入多孔型三元乙丙橡三元乙丙橡胶密封垫胶密封垫。胶密封垫应与多层胶合板具有相协调的压缩能力。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。,保证拼装后的防水效果。310、 3、内侧防水体系内侧防水体系: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。分聚硫密封胶。8 8、顶管机配置、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、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。细砂等软土地层。顶管机主要由切削搅拌系统、顶管机主要由切削搅拌系统、驱动驱动系统、纠偏及液压系统、系统、纠偏及液压系统、出渣系统出渣系统、顶推系统、顶推系统、测量显示系统、电测量显示系统、电气操作11、系统等组成。气操作系统等组成。9 9、顶管机参数、顶管机参数第一部分 工程概况序号序号项目项目单位单位参数参数备注备注1开挖直径mm1042075702刀盘驱动功率kW30 x 6(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m3/h79 x 29最大推进速度mm/min4010最大推力T8400第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 1 1、施工现状、施工现状(1 1)顶管管节)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矩形顶管管节于施工现场采用高精度模板加工而成12、,管节预制开始时间为20152015年年1010月月2424日,完成时间为日,完成时间为20162016年年3 3月月1 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。日,截止目前已全部预制完成,管节强度全部达到设计要求。钢筋笼加工钢筋笼加工管节吊装管节吊装管节堆放管节堆放第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 1 1、施工现状、施工现状(2 2)始发端头加固)始发端头加固始发井端头加固范围长始发井端头加固范围长8.5m8.5m、宽、宽20m20m,有效加固深度均为,有效加固深度均为17.5m17.5m,加固形式采用三轴搅拌桩,加固形式采用三轴搅拌桩+两排三重管双两排三重管双高压旋喷桩,13、两排三重管双高压旋喷桩设在地连墙与搅拌桩之间。高压旋喷桩,两排三重管双高压旋喷桩设在地连墙与搅拌桩之间。始发端头加固自始发端头加固自20152015年年8 8月月1111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。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。始发端头加固始发端头加固搅拌桩取芯搅拌桩取芯旋喷桩取芯旋喷桩取芯第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 1 1、施工现状、施工现状顶管机组装顶管机组装顶管机调试顶管机调试始发导轨安装始发导轨安装(3 3)顶管机组装、调试)顶管机组装、调试顶管机及后配套设备于顶管机及后配套设备于20162016年年3 14、3月月1313日开始组装,日开始组装,4 4月月6 6日进行顶管机内部调试、验收工作,目前对验收中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。出现的问题已全部整改完成,顶管机具备始发施工条件。第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 2 2、顶管顶进施工计划、顶管顶进施工计划2016年年3月月12日日顶管机组装、调试顶管机组装、调试2016年年4月月15日日洞门破除洞门破除2016年年4月月25日日2016年年5月月25日日顶管接收顶管接收2016年年6月月5日日10环环顶顶管管顶顶进进52环环2016年年6月月20日日顶管拆解顶管拆解顶管始发顶管始15、发第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 3 3、始发井场地布置、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。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。第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 4 4、始发洞门防水密封、始发洞门防水密封(1 1)、洞门外延钢箱)、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,洞口密封采用门临时密封装置,洞口密封采用两两道折叶式密16、封压板道折叶式密封压板+两两道帘布橡胶板道帘布橡胶板。钢箱上预埋注浆球阀,始发时,往洞门。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。钢箱内注入惰性浆液,起到防水密封作用。第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 4 4、始发洞门防水密封、始发洞门防水密封 (2)(2)洞门圈钢丝刷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。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洞门圈防水装置参照盾构盾尾刷原理,于结构侧墙洞门17、预埋钢圈内侧设置2 2道钢丝刷,并通过预埋管道不道钢丝刷,并通过预埋管道不断注入填充油脂,确保洞门动态防水。断注入填充油脂,确保洞门动态防水。阻挡浆液阻挡浆液及地下水及地下水顶进方向顶进方向(外延钢箱)(外延钢箱)(钢丝刷)(钢丝刷)第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 4 4、始发洞门防水密封、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 3桶(桶(200L/200L/桶),腔体打满共计桶),腔体打满共计4 4桶(桶(800L800L)。顶进过程中。顶进过程中,不断注入油脂补充,油脂泵流量不断注入油脂补充,油脂泵流量18、5L/min,5L/min,顶进泵送能力满足补充油脂需求。顶进泵送能力满足补充油脂需求。第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 5 5、洞门水平探孔、洞门水平探孔洞门凿除前,洞门凿除前,端头加固强度须满足设计要求。同时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地下连续墙开孔检查加固区加固情况,开孔开孔深度深度3.5m3.5m,取孔数量以位置如图所示:取孔数量以位置如图所示:4 4月月8 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 5号孔出现少量渗漏水(夹泥)外,其余部号孔出现少量渗漏水(夹泥)外,其余部位水平探孔情19、况良好。位水平探孔情况良好。目前,已对目前,已对5 5号孔进行水平注浆加固处理,待周边开孔查开加固效果。号孔进行水平注浆加固处理,待周边开孔查开加固效果。第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 6 6、洞门破除、洞门破除洞门破除采用人工风镐按洞门破除采用人工风镐按“纵向分段,纵向分段,竖向分层竖向分层”原则破除。第一阶段自上而下凿除原则破除。第一阶段自上而下凿除表层表层100mm100mm混凝土,并割除表层钢筋,破除宽混凝土,并割除表层钢筋,破除宽度不小于洞门钢环尺寸。度不小于洞门钢环尺寸。第二阶段自上而下分第二阶段自上而下分7 7层凿除内层混凝层凿除内层混凝土,直到露出里迎土层钢筋,破除宽度不小20、于土,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。理破除后的砼块。第三阶段先将将迎土侧钢筋割除,再自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洞门钢环尺寸,并及时清理破除后的砼块和断钢筋。钢筋。第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 7 7、端头降水井、端头降水井始发井端头设置始发井端头设置4 4口降水井,降水井深度从地面开始,至加固底部以下口降水井,降水井深度从地面开始,至加固底部以下1.5m1.521、m,约,约24m24m深。以降低地下水位,深。以降低地下水位,确保始发安全。确保始发安全。反力墙楼梯孔反力墙始发前,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。抽水减压。第二部分第二部分 顶管始发顶管始发由于始发导轨距离破除地连墙后由于始发导轨距离破除地连墙后加固体加固体存在存在2.5m2.5m距离,为确保顶管机距离,为确保顶管机始发始发前进过程中不出现栽头现象,须前进过程中不出现栽头现象,须在地连墙破除完成在地连墙破除完成后,于结构侧墙靠近地连墙一侧后22、,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,并与侧墙内侧预与侧墙内侧预埋钢圈埋钢圈焊接牢固。焊接牢固。8 8、延长导轨、延长导轨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。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。第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 9 9、始发段划分、始发段划分顶管始发长度设定为顶管掘进通过加固区后顶管始发长度设定为顶管掘进通过加固区后2 23 3环,共计环,共计1010环(环(15m15m)通过始发区段的掘进,收集掘进参)通过始发区段的掘进,收集掘进参数及地层变形数据,23、及时修正顶进施工参数,为正常掘进控制提供依据。数及地层变形数据,及时修正顶进施工参数,为正常掘进控制提供依据。始发段始发段接收接收段段正常掘进正常掘进段段10环环32环环20环环第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 1010、始发施工、始发施工(1 1)空推顶进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。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。楼梯液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨道顶铁组装调试完成组装调试完成刀盘至加固土体刀盘至加固土体注意事项注意事项:(:(1 1)始发基座轨道及延长轨道涂抹黄油始发基座轨道及延长轨24、道涂抹黄油,减小阻力减小阻力;(2 2)对称、缓慢启动上下左右对称、缓慢启动上下左右4 4台千斤顶,确保初始受力均匀台千斤顶,确保初始受力均匀;(3 3)刀盘顶推距离土体刀盘顶推距离土体101020cm20cm启动,避免破坏洞门防水装置启动,避免破坏洞门防水装置;(4 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)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2bar2bar。12环环楼梯液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨道顶铁第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 1010、始发施工、始发施工刀盘至加固土体刀盘至加固土体环环楼梯液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨25、道顶铁楼梯液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨道顶铁刀盘出加固土体刀盘出加固土体(2 2)加固区顶进加固区顶进第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 1010、始发施工、始发施工注意事项:注意事项:(1 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)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。脂泵注入油脂,同时对外延钢箱进行惰性浆液填充。(2 2)对向启动对向启动6 6个刀盘个刀盘,注入渣土改良浆液,注入渣土改良浆液,确保土体浆液的混合物确保土体浆液的混合物26、逐步逐步充满整个土仓充满整个土仓,启动千斤顶,启动千斤顶,顶推速顶推速度控制在度控制在5 510mm/min 10mm/min,正面土压力,正面土压力0.060.060.1Mpa0.1Mpa。(3 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,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,待待顶进与出土达到平衡后,出土性状具有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。良好的塑性、流动性和止水性后,方可逐步提升出土速度。第二部分第二部分 顶管始发顶管始发 1010、始发施工、始发施工812环环楼梯液压泵站顶铁油缸架后靠板反力墙轨27、道顶铁原状土顶进原状土顶进(3 3)原状土顶进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。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。当顶进至当顶进至8 8环时,开始同步注入触变泥浆。环时,开始同步注入触变泥浆。顶进速度控制在顶进速度控制在101020mm/min20mm/min,正面土压力设置为,正面土压力设置为0.16Mpa0.16Mpa。顶进过程中,不断注入洞门圈防水密封油脂,保压顶进过程中,不断注入洞门圈防水密封油脂,保压2bar,2bar,确保密封效果。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顶铁刀盘至加固土体28、刀盘至加固土体第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 1 1、顶进施工流程、顶进施工流程顶进出土顶进出土(1土斗)土斗)出土吊装出土吊装(1土斗)土斗)总总1111个循环个循环安装止退、拆电缆、安装止退、拆电缆、管路、吊放顶铁管路、吊放顶铁管节防水、管节翻身管节防水、管节翻身、管节吊装、管节吊装安装电缆、管路、吊放安装电缆、管路、吊放顶铁顶铁恢复顶进恢复顶进切削切削搅拌搅拌吃土吃土顶进顶进渣土渣土改良改良触变触变泥浆泥浆螺机螺机出土出土水平运输水平运输第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 2 2、切削搅拌、切削搅拌(1 1)矩形盾构配置了矩形盾构配置了6 6个辐条式刀盘,刀盘开口率个辐条式刀盘,刀盘29、开口率72%72%,采用,采用3 3前前3 3后平行轴式布置后平行轴式布置,相邻刀盘的切削区域相相邻刀盘的切削区域相互交叉,开挖覆盖率能达到互交叉,开挖覆盖率能达到93%95%93%95%。(2 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。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 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。,可提高开挖覆盖率。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 3 3、螺机出30、土、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,安装角度为装角度为2323。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。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。螺旋输送机筒径为螺旋输送机筒径为662mm662mm,螺旋轴输出的额定扭矩螺旋轴输出的额定扭矩42.22kNm42.22kNm,额定转速为,额定转速为11r/min11r/min,最大通过粒径最大通过粒径235mm235mm。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 4 31、4、渣土改良、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。沫改良系统。泡沫系统由泡沫系统由1 1台泡沫原液泵、台泡沫原液泵、6 6台泡沫混合泵、台泡沫混合泵、1 1个泡沫原液箱、个泡沫原液箱、1 1个泡沫混合箱及泡沫管路等元器件组成个泡沫混合箱及泡沫管路等元器件组成。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 4 4、渣土改良、渣土改良顶管机同时配置了膨润土改良接口顶管机同时配置了膨润土改良接口,必要时可接入必要时可接入膨润土膨润土注入管路,采32、用膨润土进行渣土改良。注入管路,采用膨润土进行渣土改良。渣土改良浆液在顶进过程中渣土改良浆液在顶进过程中“随顶随注,不顶不注随顶随注,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,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。旋机出土性状,及时调整浆液注入量。渣土改良较好土体渣土改良较好土体呈牙膏状,具有很好的呈牙膏状,具有很好的塑塑性性、流动性流动性和和止水性止水性。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 5 5、触变泥浆减阻、触变泥浆减阻顶管管节设置顶管管节设置1818(1717)个注浆孔,压注触变泥浆填充管道的外周空隙以个注浆孔,压注触变泥浆填充管33、道的外周空隙以支撑地层、支撑地层、减少地层损失减少地层损失、控制地控制地面沉降和减少顶进阻力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、先压后顶、随顶随压、及时补浆及时补浆”的原则。的原则。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 5 5、触变泥浆减阻、触变泥浆减阻序号序号膨润土(膨润土(g)CMC(g)纯碱(纯碱(g)水(水(g)水化时间水化时间hPH值值粘度粘度比重比重含砂率含砂率%17311100058761.040.4第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 6 6、顶进施工、顶进施工顶推系34、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2424个个350T350T液压千斤顶组成,总推力达液压千斤顶组成,总推力达8400T8400T。(1 1)初始顶进)初始顶进4 4台千斤顶,并根据顶进长度增加千斤顶数量,顶进压力台千斤顶,并根据顶进长度增加千斤顶数量,顶进压力25MPa(25MPa(最大工作压力最大工作压力35MPa)35MPa);(2 2)小车满斗容量小车满斗容量按按10m310m3统计统计,每出满,每出满1 1斗土,斗土,千斤顶千斤顶向前顶进向前35、顶进140mm140mm,每环顶推计,每环顶推计1111次;次;(3 3)经计算,在触变泥浆减阻良好情况下,通道最大顶推力)经计算,在触变泥浆减阻良好情况下,通道最大顶推力5000T5000T左右,满足施工所需要求。左右,满足施工所需要求。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 7 7、渣土运输、渣土运输顶管顶进过程中渣土运输采用运输轨道顶管顶进过程中渣土运输采用运输轨道+动力小车动力小车+土箱组成,顶管管内设置运输轨道。轨道采用土箱组成,顶管管内设置运输轨道。轨道采用43#43#重型轨重型轨道,间距道,间距1.6m1.6m,土箱,土箱容积容积长度为长度为3m3m,宽度为,宽度为2.5m2.5m,36、高度为,高度为1.5m1.5m。渣土通过洞内轨道水平运输至工作井口,由停放在洞口的渣土通过洞内轨道水平运输至工作井口,由停放在洞口的350T350T履带吊垂直起吊至旁边集土坑内。履带吊垂直起吊至旁边集土坑内。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 8 8、管节拼装、管节拼装(1 1)管节长度为)管节长度为1.5m1.5m,千斤顶行程最大为,千斤顶行程最大为2.2m,2.2m,当顶进行程满足管节下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。放要求后,停机断电组织管节吊装施工。(2 2)千斤顶回缩前,为防止管节后退,先安装止退架。)千斤顶回缩前,为防止管节后退,先安装止退架。(3 3)管节37、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)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。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 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、)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。卸扣、吊具、吊点等均经过验算满足施工吊装要求。(5 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)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38、禁大幅度升降。作业由专人指挥,并应该缓慢进行,严禁大幅度升降。(6 6)管节下井安装前,于井口对电缆、水管、浆管等进行拆解。)管节下井安装前,于井口对电缆、水管、浆管等进行拆解。(7 7)电缆于井口设置)电缆于井口设置1 1个接驳电箱,便于拆解主电缆。浆管与井口位置个接驳电箱,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。设置高压连接软管,便于拆解管路。(8 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。)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 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)管节安装定位完成后,及时恢复电39、缆、水管及注浆管理,安装小车轨道。轨道。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 8 8、管节拼装、管节拼装(1 1)管节止退)管节止退千斤顶行程为千斤顶行程为2.2m2.2m,顶管顶进一个行程(,顶管顶进一个行程(2m2m左右)结束后,左右)结束后,主顶油缸一回缩,在每次拼装管节主顶油缸一回缩,在每次拼装管节过程中过程中,机,机头和管节就会头和管节就会受前方正面土压力作用受前方正面土压力作用后退,后退,造成掘进端面土压平衡破坏,导致地面沉降、塌陷。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:为此,须在主千斤顶回缩前采取以下措施:始发井口安装管节止退架始发井口40、安装管节止退架止退孔止退孔第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 8 8、管节拼装、管节拼装(1 1)管节止退)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。进过程采用大螺杆进行管节之间的连接。管节间采用大螺杆连接管节间采用大螺杆连接第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 8 8、管节拼装、管节拼装(2 2)拆电缆、浆管、吊顶铁)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41、装顶铁。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。拆电缆拆电缆拆浆管拆浆管吊放顶铁吊放顶铁第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 8 8、管节拼装、管节拼装(3 3)管节翻身)管节翻身管节预制完成后,管节预制完成后,承口朝上,集中水平承口朝上,集中水平堆放于施工现场,采用堆放于施工现场,采用250t250t履带吊,四点吊具吊装履带吊,四点吊具吊装、平板车短驳平板车短驳至至翻身架进行翻身作业翻身架进行翻身作业。管节吊装孔管节吊装孔管节吊装管节吊装管节翻身管节翻身四点吊装孔四点吊装孔两点吊装孔两点吊装孔翻身孔翻身孔第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 8 8、管节42、拼装、管节拼装(4 4)管节吊装下井)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翻身完成后,利用特制两点吊具进行管节吊装下井。管节管节2 2点吊具点吊具管节翻身管节翻身管节吊装下井管节吊装下井第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 8 8、管节拼装、管节拼装(5 5)管路连接、恢复顶进)管路连接、恢复顶进管节安装定位完成后,及时恢复电缆、水管及注浆管理,安装小车轨道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、恢复顶进、恢复顶进。管路连接管路连接轨道安装轨道安装恢复顶进恢复顶进第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 9 9、顶进施工沉降控制、顶进施工沉降控制(143、 1)正面土压力控制)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。顶管机正面设置有顶管机正面设置有9 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。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)螺机出土第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 9 9、顶进施工沉降控制、顶进施工沉降控制(2 2)出土量控制)出土量控制顶进施工中出土量顶进施工中44、出土量采用容积控制法,小车满斗容量采用容积控制法,小车满斗容量按按10m310m3统计统计,每出满,每出满1 1斗土,须向前顶进斗土,须向前顶进140mm140mm。同时,根据每次统计出土量,核算同时,根据每次统计出土量,核算1 1环顶进完成后出土总量是否符合要求,环顶进完成后出土总量是否符合要求,1 1环出土约环出土约1111斗,出土总量约为斗,出土总量约为110m3110m3。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 1010、顶进施工轴线控制、顶进施工轴线控制(1 1)导向系统)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在始发井处设置激45、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。断矩形盾构顶管的当前姿态。导向系统导向系统激光经纬仪激光经纬仪激光靶激光靶同时,安排测量组每同时,安排测量组每2 2环进行一次复测,确保顶管机姿态。环进行一次复测,确保顶管机姿态。第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 1010、顶进施工轴线控制、顶进施工轴线控制(2 2)纠偏油缸)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,水平纠偏角度角度 1.41.4 垂46、直纠偏角度垂直纠偏角度 2.12.1 纠偏角度为:上下纠偏2.1,左右纠偏1.4纠偏原则:(1)勤纠、微纠和看趋势进行纠偏;(2)向上下,后左右共16台200T/台行程220mmm第三部分第三部分 顶管顶进顶管顶进 1010、顶进施工轴线控制、顶进施工轴线控制(3 3)土砂泵打土纠偏)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,可采用土砂泵土砂泵进行打土回填进行打土回填,填充密实后再继续向前掘进施工。,填充密实后再继续向前掘进施工。泥土泵是针对地下顶管施工的需求而专门设计制造的泥土泵47、是针对地下顶管施工的需求而专门设计制造的,它主要用于它主要用于地基充填地基充填、控制沉降控制沉降、设备纠偏设备纠偏等项目中。等项目中。打泥纠偏孔打泥纠偏孔打泥纠偏孔打泥纠偏孔第四部分第四部分 顶管接收顶管接收 1 1、接收准备、接收准备顶管机距离接收井洞门顶管机距离接收井洞门2020环(环(30m30m)作为顶管到达接收段,开始准备顶管到达接收内容事项。)作为顶管到达接收段,开始准备顶管到达接收内容事项。(1 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;)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 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,48、并根据复测结果及时进行姿态纠偏,确)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;保顶管机安全出洞;、洞门探水、洞门探水洞门探水防水同始发工作井,以确保地连墙破除施工安全。洞门探水防水同始发工作井,以确保地连墙破除施工安全。、破除地连墙、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。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、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地连墙破除完成,立即对明洞进行回填作业49、,底板顶至顶管顶部上3m3m采用低标号砂浆回填,砂浆强度在采用低标号砂浆回填,砂浆强度在28d28d后后不大于不大于1MPa1MPa。第四部分第四部分 顶管接收顶管接收 5 5、明洞接收、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,顶管机长度约约8m8m,明洞采用钢筋混凝框架结构,利,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,施工总长度为用施工完成的底板、侧墙施工而成,施工总长度为10m10m。顶管机明洞地连墙结构墙管节明洞平面图明洞立面图1234地连墙侧墙顶管顶管机机路面钢筋混凝土墙侧墙第四部分第四部分 顶管接收顶管50、接收 6 6、负环顶进、负环顶进通道管节设计总长通道管节设计总长92.6m92.6m,设计管节,设计管节6262节,当所有管节全部下放完成后,无法用千斤顶将管节顶推节,当所有管节全部下放完成后,无法用千斤顶将管节顶推至设计位置。为此须加入延长环,延长环由至设计位置。为此须加入延长环,延长环由2 2环长环长1.51.5负环管节负环管节(负负1 1、负、负2)+32)+3段段1.5m1.5m长钢支撑(负长钢支撑(负3 3、负、负4 4、负负5 5)组成,总长度为)组成,总长度为7.5m7.5m,满足顶进需求。,满足顶进需求。负1负2负1负2负3负4负5负3负4负5第四部分第四部分 顶管接收顶管接收51、 7 7、浆液固结、浆液固结(1 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。触变泥浆进行固结。(2 2)浆液浆液固结固结采用采用1 1:1 1的水泥浆液,通过注浆孔的水泥浆液,通过注浆孔固结固结管节外壁浆液管节外壁浆液。(3 3)注浆过程中设置观测孔,以观测水泥浆液注入情况。)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:通过试验:触变泥浆:水泥浆触变泥浆:水泥浆=1=1:1 1,胶凝时间约,胶凝时间约3030小时小时第四部分第四部分 顶管接收顶52、管接收第四部分第四部分 顶管接收顶管接收 8 8、拆除明洞、拆除明洞浆液固结完成后,浆液固结完成后,检查注浆效果,确保无渗漏水后,检查注浆效果,确保无渗漏水后,拆除明洞结构。拆除明洞结构。9 9、顶管机拆解、顶管机拆解明洞拆除完成后,明洞拆除完成后,利用顶管机自带利用顶管机自带脱管脱管油缸顶进油缸顶进,脱离脱离首环管节首环管节,逐步拆解顶管机。,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,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封闭洞门。第四部分第四部分 顶管接收顶管接收第四部分第四部分 顶管接收顶管接收 1010、洞门施工、洞门施工顶管首环插口端面和尾环承口端面设计有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,进行洞门预埋钢环,顶管机和负环管节拆除后,进行洞门圈施工。圈施工。第四部分第四部分 顶管接收顶管接收 汇报完毕,谢谢!