非开挖顶管施工技术浅析Word文档格式.docx

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1.1工程概况

成都地铁6号线一、二期工程牛王庙站位于成都市一环路东五段，为地下三层岛式站台车站，建成后与既有地铁2号线换乘，受制周边环境车站采用半幅盖挖方式实施。

站址周边多为高大建筑及沿街商铺，地面交通流量大，地下管线众多。

其中有一DN1400污水管道位于车站范围内，管道埋深7.27～7.88m不等，需迁改至主体结构外侧约6.6m处，并扩容为DN1800，根据周边环境和工程实际共设置工作井17座，其中顶管井10座、接收井7座。

1.2工程概况

场地范围内上覆第四系人工填土层（Q/4ml/）；

其下为第四系系全新统冲洪积层（Q/4al+pl/）粉质粘土、粉土、细砂、中砂、卵石；

第四系中、下更新统冰水沉积层（Q1+2fgl）粉质粘土、含粉质黏土卵石；

下伏基岩为白垩系上统灌口组（K2g）泥岩和白垩系上统夹关组砂岩（K2j）。

牛王庙站顶管施工所需穿越的主要地层为卵石2-9-2Ⅲ地层，顶管工作井自上而下依次穿越杂填土、黏土3-1、卵石2-9-2Ⅲ地层。

1.3水文地质

根据成都区域水文地质资料及地下水的赋存条件，场地地下水主要有三种类型：

一是赋存于黏性土层之上填土层中的上层滞水，二是第四系砂、卵石层的孔隙潜水，三是基岩裂隙水。

根据地勘报告并结合区域水文地质资料，周边地下水位埋深约为5.4～6.6m，顶管施工作业需设置临时降水井。

2非开挖顶管施工

2.1工艺流程

顶管施工工艺流程图见图2.1-1：

图2.1-1顶管施工工艺流程图

2.2降水井施工

根据本工程污水迁改顶管施工要求，设计降水的目的为：

通过降水及时疏干污水迁改范围内的地下水，保持污水顶管施工在无水状态下，并增加作业面的稳定性，防止开挖面失稳，改善土体开挖运输性能；

降低顶管施工过程中的地下水位，保证顶管施工的顺利进行。

根据工程场地的水文地质条件及工程地质条件，计算涌水量打设降水井。

2.3顶管工作井施工

（1）本工程工作井和接收井的结构为钢筋混凝土井（300mm厚C30P8混凝土），圆形工作井直径7000mm，方形工作井5000mm*7000mm，接收井为4000mm*4000mm。

井内设置垂直爬梯，外挂安全网。

（2）为防止地表水流入工作井内，侵蚀井底基础及墙体四周的土方，工作井的护壁墙体高出地面200mm，并在工作井口采用C20混凝土施作600mm宽、200mm厚的散水，最终将散水汇流至附近市政雨水排流系统。

（3）顶管井施工不宜采用大开挖，故拟采用倒挂井壁法施工顶管井。

施工时采用分段下挖的方法，开挖时应从上到下逐层进行，首先采用风镐对路面结构层或人行道结构层进行破除，然后再采用人工开挖工作井土方，先挖中间部分的土方，然后扩及周边，有效地控制开挖的截面尺寸。

每节的高度应根据土质好坏、操作条件而定，控制在0.9～1.2m。

井内挖土采用人工开挖装入土斗内，采用吊机提升至地面。

护壁模板采用拆上节、下节重复周转使用。

模板之间用卡具、扣件连接固定，在每节模板的上下端各设一道用井字架做成的内侧支撑，防止内模因受涨力而变形。

浇筑井壁混凝土采用商品混凝土。

混凝土下料入模采用人工制作料斗至溜槽入模，插入式振动棒进行振捣。

2.4管道顶进施工

管道顶进施工工艺流程图见图2.4-1：

图2.4-1管道顶进施工工艺流程图

2.4.1工作井内顶管设备安装

顶管设备主要包括后背、油缸支架、主顶油缸、主顶泵站、导轨、穿墙止水等。

如图2.4-2所示：

图2.4-2工作井内顶管设备安装示意图

导轨用型钢和P38以上钢轨制作，钢轨焊于型钢上，型钢用螺栓紧固于钢横梁上，以便装拆。

钢横梁置于工作底板上，并与底板上的预埋铁板焊接，使整个导轨系统成为在使用中不会产生位移的、牢固的整体。

导轨安装示意图详见图2.4-3.

导轨安装在顶管中至关重要，其安装精度甚至决定管道是否可顶好，故须达到两个要求：

a、两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致；

b、导轨轴线偏差≤3mm；

顶面高差0~＋3mm；

两轨间距±

2mm。

图2.4-3导轨安装示意图

（2）油缸支架

油缸支架是用来支撑并固定主顶油缸的构件，用16#槽钢加工而成。

（3）主顶油缸安装

主顶千斤顶选用2台，固定在型钢制作的千斤顶支架上，支架焊在底的横梁上，千斤顶着力点应在水平管轴线上，对称布置，其合力的作用点在管道的圆心上。

每个千斤顶的安装纵向坡度应与管道设计坡度一致。

（4）主顶泵站

主顶泵站是给主顶油缸供油以及主顶油缸回油的设备，该泵站安装在工作旁，可远程控制。

（5）后背墙浇筑

选用现浇C30钢筋混凝土作为后背墙，后背墙厚600mm。

在后背墙施工前先将已顶的管道用砖砌堵头将管道封堵严实，待施工完成后采用手持式风镐破除。

为保证后背墙受力均匀，正面衬一块40mm厚钢板，混凝土与钢板间刷水泥浆，以便其结合紧密。

（6）穿墙止水

穿墙止水是安装在管节外壁与壁之间的构件，其主要作用是在顶进过程中防止工作井外的泥、水沿管壁流入内。

前墙止水圈的组成部分为：

预埋法兰底盘、橡胶板、钢压板、垫圈与螺栓，法兰盘应预先埋设在混凝土沉内，中心正确，端面平整，安装牢固，螺栓丝口应妥善保护，水泥浆应预先清除。

穿墙止水密封示意图详见图2.4-4：

图2.4-4穿墙止水密封示意图

（7）安装顶管机头

机头吊入工作前应进行详细检查。

卸机头时应平稳、缓慢，避免冲击、碰撞，并由专人指挥，确保安全。

安放在导轨上后，应测定前后端的中心的方向偏差和相对高差，并做好记录，机头与导轨的接触面必须平稳、吻合。

机头必须对电路、油路、气压、泥浆管路等设备进行逐一连接，各部件连接牢固，不得渗漏，安装正确，并对各分系统进行认真检查和试运行。

2.4.2工作井地面设备安装

（1）液压系统

包括高压油泵、油管、油箱、限压阀、溢流阀和压力表等指示保护装置。

每座工作选用2台50MPa高压油泵，液压系统设备安装完毕后，要进行试车，使用过程中定时检修维护，及时排除故障。

（2）注浆系统

包括压浆泵、搅拌机、泥浆池、管道、压力表以及阀门等，用以向管道内供应减阻泥浆。

（3）空压站

选用电动空压机，生产的压缩空气应经过净化，由空压管道送至机头作业舱，使管内作业人员在通风条件下作业，保证他们的呼吸安全，每座工作配置6m3空压机1台。

（4）起重设备

工作须配备垂直运输设备，拟设置汽车吊，起重能力不小于15t，以满足：

吊运混凝土管下和顶铁装拆、顶管机头和顶进设备的装拆、土方和材料的垂直运输。

2.4.3管道顶进施工

（1）施工工序：

设备调试试行→下管→管道就位→管道顶进→校正

①设备调试运行：

当设备安装完成后，在管道顶进前应对设备再次进行调试试运行，并对设备安装精度进行再次校核，保证在规范允许精度范围方可正式进入管道顶进施工。

②下管：

本工程下管采用不小于12T吊车汽车吊下管。

a.下管前应首先对管道进行外观检查，主要检查管体有无破损、裂缝，端面是否平直，管壁有无坑陷、鼓泡，管壁是否光洁。

b.经检查合格的管道，用吊车直接将管吊至工作井井底。

管道起吊时，吊绳固定牢固，并保证管道一直处于水平状。

c.下管时工作井内严禁站人，当吊至距井底高度小于50cm时操作人员方可进行工作，协助将管道准确放置于导轨上顶进位置。

③管道就位：

当第一节管道放至导轨上后，用全站仪和水准仪复测管道中心轴线及管道前后端高程，确保其符合规范要求后方可顶进。

第一节管道为工作管，顶进方向和高程的准确是保证整段管道顶进质量的关键，因此对管道中心轴线，高程必须严格按规范要求控制。

④管前挖土：

本工程施工段地质结构为砂卵石结构，管前挖土主要采用人工挖土作业方式，当遇坚硬土层时，采用风镐破碎人工配合的修边整型。

碴土管内水平运输采用平滑料斗拖运至工作井，使用吊车垂直运至地面直接装车或坑边临时堆放及时外弃。

a.管前挖土是在管内作业，作业面安排1人作业，每班3-4人，每小时一轮换，24小时作业，每天4班。

b.顶进长度控制：

根据本工程地质结构，每次管前挖土和顶进长度均控制在300mm以内,。

c.管周起挖控制：

当工具管接触或切入土层质，即可挖土。

挖土自上而下分层进行。

管前挖土的超挖量应视土质条件确定，人工挖土范围在工具管或工具头区域挖土，严禁超出工具管范围超前挖土，以减少管顶土体的垮塌，从而控制超挖量，保证了顶管掌子面的安全。

⑤管道顶进

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