港珠澳大桥拱北隧道管幕顶管技术-高海东.ppt

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一、工程概况一、工程概况二、施工工艺二、施工工艺三、施工进度三、施工进度四、遇到的一些问题四、遇到的一些问题一一、工程概况、工程概况拱拱北北隧隧道道暗暗挖挖段段全全长长255m255m，下下穿穿拱拱北北口口岸岸限限定定区区域域，地地理理条条件件复复杂杂，周周边边环环境境敏敏感感，东东接接拱拱北北湾湾海海域域明明挖挖段段，西西接接鸭鸭涌涌河河陆陆域域明明挖挖段段。

由由于于地地处处国国内内第第一一大大陆陆路路口口岸岸，设设计计采采用用“管管幕幕+冻冻结结法法”暗暗挖挖通通过过，要要求求在在施施工工过过程程中中不不能能影影响响口口岸岸的的正正常常通通关关，不不能能影影响响周周边边建建筑筑物物及及地地下下管线的稳定和正常使用，地面沉降不能大于管线的稳定和正常使用，地面沉降不能大于3cm3cm。

一一、工程概况、工程概况n1）暗挖段长度为255m，平面线形为88m缓和曲线+167m圆曲线。

n2）暗挖段管幕的实施要通过东、西两个工作井来实现，工作井采用明挖法施工。

n3）管幕由36根1620mm钢管组成，其中上层17根钢管壁厚20mm，下层19根钢管壁厚24mm，管间距35.535.8mm。

n4）管幕距地面平均45m，管幕外侧距澳门联检大楼桩基最近1.6m,管幕内侧距免税商场回廊桩基最近约0.46m。

一一、工程概况、工程概况场地范围的土层主要有填筑土、淤泥质粉质粘土、粉土、中细砂、淤泥质粉土、粉质粘土、砾砂等。

土场地范围的土层主要有填筑土、淤泥质粉质粘土、粉土、中细砂、淤泥质粉土、粉质粘土、砾砂等。

土层具有软弱、饱和含水、水量补给丰富、高压缩性、高渗透性、承载力低的特点。

层具有软弱、饱和含水、水量补给丰富、高压缩性、高渗透性、承载力低的特点。

一一、工程概况、工程概况基本参数：

基本参数：

拱顶埋深：

拱顶埋深：

445m5m开挖面积：

开挖面积：

344.8m344.8m22结构周长：

结构周长：

66m66m开挖宽度：

开挖宽度：

18.8m18.8m开挖高度：

开挖高度：

21.0m21.0m0#管5#管一一、工程概况、工程概况n工程暗挖段采用“管幕+冻结法”施工，管幕平均长度257.927m/根。

目前在国内是最长的，位于曲率半径R=885.852m906.298m的缓和曲线和圆曲线上，1620mm管幕37根。

每节管长4m，采用F型承插口连接，其中壁厚24mm的管幕19根，壁厚20mm的管幕18根；一个断面由36根钢管组成的管幕群，国内首创、世界罕见。

0#管5#管第一施工阶段的2根管：

0#异位管，5#原位管。

第二施工阶段4根管：

9、10、28、29号管。

第三施工阶段群管顶进阶段，共31根管。

一一、工程概况、工程概况44、设备性能概况设备性能概况n

（1）AVN1200TC顶管机，曲线顶管，自带导向纠偏系统。

n

（2）泥水分离器，分离泥浆与弃渣。

n（3）膨润土分配器，可以对管节任意一个部位进行补充注浆。

一一、工程概况、工程概况管管幕幕施施工工的的难难点点1、顶进精度控制难2、障碍物的处理难3、地表沉降控制难4、突发事件处理难二二、施工工艺、施工工艺先施做0#管（1#顶管机），东工作井始发，西工作井接收；0#管完成后再施做5#管（2#顶管机），西工作井始发，东工作井接收，再进行中板及底部的8根管施工，最后进入群管施工阶段，两井互为始发与接收井。

二二、施工工艺、施工工艺操操操操作作作作手手手手6666人人人人管幕队长管幕队长主管工程师主管工程师主管工程师主管工程师技术员技术员技术员技术员副队长副队长统计员统计员统计员统计员安全员安全员安全员安全员材料员材料员材料员材料员管管管管件件件件组组组组装装装装12121212人人人人泥泥泥泥水水水水分分分分离离离离4444人人人人维维维维修修修修保保保保养养养养6666人人人人监监监监控控控控量量量量测测测测5555人人人人测测测测量量量量复复复复核核核核5555人人人人普普普普工工工工6666人人人人

（1）顶管施工人员安排二、二、施工工艺施工工艺

（2）机械、设备配置序号设备名称规格型号、产地、功率单位数量1主要设备顶管机海瑞克AVN1200TC台22中继间1065t个23接收舱5.21.9m套14洞口止水装置海瑞克配套套25管刹海瑞克配套个16泥水分离器45Kwh+55kwh套27离心机、絮凝机海瑞克配套套18膨润土站23.5kwh台29泥浆泵55kwh台810泥浆搅拌站自制台211辅助设备吊车100t台112龙门吊20t台213施工平台512.7个214装载机柳工CLG855N辆215通风机9-19A型高压离心式通风机11kw台216电焊机BI-500台817污水泵7.5KW台218注浆泵SYB50-45台219滤油机台1二、二、施工工艺施工工艺（3）材料配置序号材料名称规格型号单位数量1泥浆系统膨润土易钻t142非开挖专用膨润土DW-HDDt103水解聚丙烯酰胺HPAMt54氢氧化钠（片碱）t35碳酸钠（纯碱）t36顶进系统管节20mm厚节1237木质垫块20mm厚套1238橡胶圈鹰嘴型个2469螺栓M33套250010支架3mm角钢个73811辅助系统膨润土管DN322.8m个3212DN321.2m个6413电缆3240+2120铜芯电缆m30014泥浆管DN125m60015通风管DN200PVC管m54016注浆管40管个147617球阀40个1476二、二、施工工艺施工工艺二、二、施工工艺施工工艺

（1）管节加工管节生产：

目前累计生产成品管节1953节，现库存1569节。

质量控制：

a、采用数控切割机床、卷管机、埋弧焊机、精密铣床等配套加工设备；b、聘请了经验丰富的专家对操作人员进行培训，并现场指导管件加工；c、不断改进加工工艺，成品管节焊缝采用超声波无损检测；d、对成品管节进行防腐处理，编号后集中堆放。

二二、施工工艺、施工工艺卷管埋弧焊接承口焊接插口安装成管检验

（1）管节加工四、四、施工工艺施工工艺

（2）管幕顶进工艺流程二、二、施工工艺施工工艺（3）地连墙破除序号区域地连墙破除方法优点缺点持续时间1东侧工作井采用周边取芯（径80mm）形成一定的临空面，内部钻孔安装膨胀炸药，依靠其膨胀性挤压四周混凝土，尔后人工风镐处理局部混凝土，氧气焊切割钢筋的方法轮廓线控制比较规则，有利于孔口管密封膨胀炸药膨胀效果耗时较长，功效低，工期不可控，工人劳动强度较大7天2西侧工作井采用破碎锤配合人工风镐处理功效高，工期可控，用机械破除可降低人工劳动强度轮廓线不规则，不利于密封模板的安装3.5天始发孔口管轮廓线接收孔口管轮廓线小结：

下一步地连墙的破除，采取人工周围钻孔取芯，控制轮廓线线型，中心采取人工风镐配合破碎锤破除混凝土。

二、二、施工工艺施工工艺（4）孔口管安装孔口管安装主要控制以下三点：

精度、锚固、密封。

序号名称主要方面注意事项1精度1、轴线控制的关键是控制孔口管的轴线同试验管设计轴线一致，平面偏差不超过3cm；2、高程控制的关键是控制孔口管轴心高程与设计高程偏差不超过3cm，管道内辅助滑板的高程宜高于设计高程2cm，防止机头下垂，有利于顶管机始发。

在孔洞内安装3根定位钢管，使孔口管外壁顺着定位钢管滑进孔洞内。

2锚固顶管机始发时，由于机头紧贴着孔口管内滑板，挤压滑板向前顶进，同时机头进入始发密封圈后要保持一定的压力，为防止孔口管沿轴线方向移动、垂直轴线方向旋转，在孔口管内部布设两环32限位钢筋，每环3根，每根0.5m。

限位钢筋采用锚固剂锚固牢固，钢筋尾部焊接在孔口管管壁上。

3密封孔口管固定完成后，周边采用锚固剂密封，然后进行回填注浆。

首先在孔口管的顶部预留一个排气孔，排气孔采用32钢管，钢管顶部紧贴混凝土面；在孔口管的底部或者侧面预留一个注浆孔，采用32钢管。

二、二、施工工艺施工工艺（4）孔口管安装径向钻孔密封注浆二、二、施工工艺施工工艺（5）施工平台的安装前期施工平台群管顶进升降平台二、二、施工工艺施工工艺（6）附属设备的安装主要包括：

泥浆泵、支撑板、顶进轨道、顶进油缸、各种管件及通风设施的安装等。

主要包括：

泥水分离系统、离心机絮凝系统、泥浆配制装置、水泥浆制备装置、井外管线布置等。

设备连接完成后，对设备进行调试运行，验收合格后方可进行始发工作。

井内附属设备的安装井外附属设备的安装二、二、施工工艺施工工艺（7）其它附属设施1）雨棚为现场提供半工厂化的良好施工环境。

2）龙门吊提供垂直运输和管节吊装连续施工条件。

3）设置步行铁梯供人员及小型机具材料安全方便到达施工平台。

4）设置工作井周边护栏作临边安全防护。

二、二、施工工艺施工工艺（8）技术协调会业主主持召开会议10次；监理主持召开会议6次；与德国海瑞克公司技术交流会12次；项目部内部讨论会议37次；技术交底会议4次；工班交底会议3次；现场会5次；自开工以来至5号管施工完成，各方召开关于管幕工程会议约80次。

二、施工组织安排二、施工组织安排（9）通过工地学校的组织形式加强了对操作手的培训25操作手在海瑞克广州工厂培训二、施工组织安排二、施工组织安排（9）通过工地学校的组织形式加强了对操作手的培训26二、施工工艺二、施工工艺55、始始发阶段发阶段从顶管机推进油缸推动机头出发，直至启动纠偏油缸，属于始发阶段。

受轨道、地连墙、加固土体的影响，考虑始发段曲线顶管操作方便，始发段采用曲线直顶，本试验段曲线直顶长度为12.8m（3.4m+1.0m+4.2m+4.2m）。

（1）始发阶段概述二、施工工艺二、施工工艺始发井密封圈、管刹

（1）为了保证密封效果，始发端与孔口管连接部位采用始发密封圈。

（2）在管节安装时，为防止管节后退，安装管刹。

（2）始发阶段设备安装二、施工工艺二、施工工艺始发段采用曲线直顶的方式，轨道、孔口管、设计轴线均须处在同一条轴线上。

序号名称作用控制指标1泥水平衡泥浆1、泥水平衡：

在掌子面形成泥浆护套，维持泥水平衡，保证土体稳定。

2、悬浮、携带土渣：

泥浆作为松散土渣的介质，把顶进过程形成的泥渣通过泥浆携带至泥浆处理系统粘度和比重。

泥水平衡泥浆粘度根据不同地层进行适当的调整，试验管阶段泥浆粘度不小于40s，泥浆比重控制范围1.031.27。

2触变泥浆减阻润滑：

触变泥浆要求具有优良的触变性能，即在流动过程中阻力小，利于泥浆迅速分布到环空各个部位；在注浆停止后，泥浆可以快速变为凝胶状，流动阻力瞬间提高，从而减少泥浆漏失，使环空能长时间充满泥浆，降低推进油缸推力，更好的控制掘进精度。

触变泥浆参数：

本试验管漏斗粘度控制为不小于50s。

55、始始发阶段发阶段（3）线型控制（4）泥浆二、施工工艺二、施工工艺

（1）始发时为防止机头悬空下坠，在孔口管内铺设一滑板，以便机头平滑过渡到掌子面。

（2）在顶进环后推支座处加设一防偏转装置,防止破除素混凝土墙时产生偏转。

滑板防偏转装置（5）始发段姿态控制二、施工工艺二、施工工艺序号累计进尺（m）推进速度（mm/min）自然水土压力（bar）开挖仓泥水压（bar）刀盘驱动油压（bar）进浆量（m/h）排浆量（m/h）主顶力（t）地质条件11.25230.300.35901001021102040素混凝土墙26.920800.430.451001301021183070旋喷桩加固段312.51102510.430.65120140981154070富水砂层遵循泥水平衡原理，通过上表分析得出以下结论：

（1）推进速度与开挖仓泥水压力随着地质情况的变化需要进行不断的调整。

（2）顶进时泥水仓压力应大于自然水土压力约0.2bar为宜。

初始参数设置分三个部分：

激光标靶参数设置（ELS）、高度传感器设置（HWL）、激活陀螺仪（GNS）。

通过ELS参数设置可以确定机器的状态，与设计理论值比较，如有偏差进行及时的调整；HWL高度传感器实时的反应顶进过程中高程的变化，指导操作手进行及时的调整操作参数；通过GNS系统系统输入管道曲线要素，确定管道走向，指导顶进操作。

（6）初始参数设置（7）顶进参数二、施工工艺二、施工工艺掘进机头始发完成后，通过建立泥水平衡，依靠推进油缸的顶力，将机头和管节顶进地层中，并使其沿着设