浦星路矩形人行地道顶管施工方案

人行矩形地道顶管施工方案1.1概况本工程为地铁车站的过街地道，过街地道位于地铁车站西侧，采用顶管法施工，地道穿越浦星路，在浦星路东西二侧各设一个工作井，工作井顶板厚600mm，底板、侧板厚700mm。地道采用矩形顶管，通道最大埋深为7.887m。设计顶管管节有52节（标准管节48节、非标管节4节），标准管节每节长1.5m，非标管节每节1.3m，推进距离共77.2m，坡度为2%，管节内径5000mm×3000mm,环厚为600mm，环宽为1500mm，注浆管采用2寸束节注浆管。管节砼标号C50，抗渗等级S8。注浆管采用2寸束节注浆管。每节管节的重量约34t，掘进总土方量约为850m3。本工程顶管始发井位于浦星路西侧，长度13.2m，宽度8.9m,该出入口最大埋深为10.387m，接收井位于浦星路东侧，长度7.4m，宽度8.9m,该出入口最大埋深为10.235m。1.2现场平面布置本过街地道施工共分为工作井及出入口的围护施工、主体结构施工和顶管施工两阶段。具体平面总体布置如下：1.2.1工作井及出入口的围护施工、主体结构施工现场平面布置图1.2.2顶管施工现场布置（1）布置150T履带吊在始发井侧区域，负责管节的吊运、井内吊装工作，部分设备的安装、材料的就位等。施工时需注意巴杆的回转方向，严禁超出围档。（2）自动控制室布置在始发井北侧区域，控制顶管的掘进、纠偏。为了防止底部进水，控制室需垫高。（3）管节堆放场地（贴片）布置在始发井南侧区域，前阶段钢筋棚位置，保证现场有3～4环余量，部分贴片材料就近布置。（4）拌浆棚及拌浆材料堆放场地布置在始发井南侧区域，拌浆棚搭设考虑风向，注意防尘。（5）注水系统靠近工作井布置，水管及排泥管道沿工作井围护边线布设。（6）选用一集装箱作为仓库，布置在始发井南侧区域，堆放各类施工用具、辅助材料，（7）弃土坑布置于场地的南侧大门处。（8）后续台车，即顶管施工的高压箱变，靠近工作井布置。1.3工作井、出入口施工工作井、风井及出入口围护皆采用Φ800钻孔灌注桩加深层搅拌桩防渗帷幕。钻孔灌注桩的插入比约为1.2。工作井开挖深度约10m，共设置3道支撑。其中始发井角撑为砼支撑，水平支撑为钢支撑。接收井均为钢支撑。工作井坑底局部采用深层搅拌桩加固，加固范围为坑底以下3m。出入口坡道段下根据地质变化采用深层搅拌桩抽条加固。加固范围为底板以下3m，间距3m。1.3.1钻孔桩围护施工根据我公司众多类似工程的施工经验，本工程钻孔灌注桩采用正循环成孔，泥浆护壁，导管灌入法制桩。钻机选用GPS-10型正循环钻机，施工中配合多台50t履带吊。单根钻孔桩（约22.5m）施工时间拟为12小时，若钻孔桩为1天24小时不间断钻进，即每天可完成2根桩。本工程计划共安排2台钻机进行本工程所有钻孔灌注桩的施工。计划钻孔桩施工2个月完成。结合图纸及现场实际情况，采用2台钻机及2台水泥土搅拌桩机施工围护桩。钻孔灌注桩具体施工流程如下：施工准备→测量放线→桩位复核→护筒埋设→钻机就位→钻进成孔→一次清孔→吊放钢筋笼→导管安装→二次清孔→沉渣测量→灌注水下混凝土。1.3.2止水帷幕及坑底加固工作井、风井及出入口皆采用双排Φ700深层搅拌桩防渗帷幕，桩长19m。工作井坑底局部采用深层搅拌桩加固，加固范围为坑底以下3m。出入口坡道段下根据地质变化采用深层搅拌桩抽条加固。加固范围为底版以下3m，间距3m。搅拌桩具体施工流程如下：定位→预搅下沉水泥浆配制并倒入集料斗→提升喷浆搅拌→重复搅拌下沉→注浆提升→再次搅拌下沉→注浆提升→移位。1.3.3挖土及支撑施工工作井开挖深度约10m，共设置3道支撑。其中始发井角撑为砼支撑，水平支撑为钢支撑。接收井均为钢支撑。采用明挖顺作法施工。围檩采用双拼HM-600×300×12×17型钢。桩顶设钢筋砼圈梁，第一道支撑一般支在砼顶圈梁上。土方开挖也相应在每个工区中先分层再分段进行，并限时完成每段的开挖和支撑。第一层土施工配备2台1m3挖机，土方车外运；二层以下配备1台长臂挖机挖土，1台0.25m3小挖机在基坑下短驳配合，土方车外运。支撑采用25t履带吊安装。1.3.4基坑降水施工工作井基坑挖深约为10米，基坑呈狭方形。在基坑开挖20天前必须进行井点降水，根据设计要求，地下水位应降至坑底以下1.5m。开挖至坑底后，施工底板时，井点管位置设置底板泄水孔，然后拆除井管。当基坑开挖至标高后，应设置排水沟及集水井及时将地表水排出，保持基坑的干燥。工作井采用深井降水，拟在始发井和接收井个布置一套深井。1.3.5工作井结构施工工作井围护结构、支撑施工完成之后，开始进行工作井的底板、侧板及顶板施工。土方挖至坑底设计标高后浇筑素砼垫层，素砼垫层达到强度后，进行底板结构的放样测量，然后绑扎底板钢筋。结构底板需要在设计要求时间内完成砼浇注，以减少基坑暴露时间。在底板砼达到强度后，施工侧墙及顶板。采用搭设脚手架立模施工。支撑采用满堂脚手杆支撑，当下层顶板施工完成后进行上层顶板施工时，为了保证上层顶板的施工安全，其下层顶板支撑不拆除。1.4顶管施工1.4.1机型的选择本工程下穿浦星路矩形顶管截面与我集团06年完成施工的浦电路站顶管通道工程截面相同，我们将选用本集团自有的并具有知识产权的TH625PMX-1型矩形隧道掘进机进行施工。该机各项技术参数完全能够满足本工程的施工要求。布置150T履带吊在始发井侧区域，负责管节的吊运、井内吊装工作，部分设备的安装、材料的就位等。见矩形顶管照片。1.4.2选用机型的主要特点及技术参数（1）机型特点：1）本矩形土压平衡式顶管掘进机按上海及江浙周边地区的不同地质条件设计。2）该掘进机切口环部位，具有独立模块单元和分解功能。3）该掘进机正常施工时能将地面沉降控制在+1cm～-3cm之间。4）该掘进机正常施工时平均速度可为3米/天。5）该掘进机正常施工时，具备防止产生背土的功能。6）该掘进机正常施工时，具备防止掘进机侧向滚动的功能。7）该掘进机施工时采用泵送渣土的施工方法。（2）机型主要技术参数：1）顶管机尺寸：6200mm（宽）×4200mm（高）×5200mm（长）2）该顶管机总推力3200T。3）刀盘转矩：224KN.m×6（max）、刀盘转速：2.4r.p.m（max）4）螺旋输送机（φ508×2986×2）转矩：21.1KN.m（max），螺旋输送机转速：16.5r.p.m（max）螺旋输送机排土量69.7m3/h（max）5）铰接油缸：150tf×16P=31.5MpaL=250mm，螺旋机油缸：6.2tf×4P=31.5MpaL=375mm6）平衡器油缸：16.5tf×8P=21MpaL=240mm7）刀盘驱动减速器：29.3KN.m18.5KW8）螺旋机油马达：转矩2.3KN.m转速75.7r.p.mP=26Mpa1.4.3顶管施工流程准备工作拌浆站起重设备就位顶管机就位顶管机穿墙顶管机推进顶进设备进场导轨拼装后座顶板安装后座千斤顶安装其他设备安装机头调试凿除洞门后座顶进机头试运转安装出泥系统管节制作测量压浆出土供电顶进轴线高程控制网拌浆配电间顶管机入接收井接收井洞门凿除铺设接收导轨竣工测量设备转场井底清理1.4.4顶进设备配置1、顶管机头根据本工程特点及我司以往类似工程的经验，由于工况条件复杂，特别是需穿越浦星路主干道及众多地下管线，对地面沉降控制要求较高。本工程机头采用我司自行研究设计的切削式刀盘（6个），通过6组驱动马达驱动刀盘进行切削，并配备两个螺旋出土机进行取土，通过控制顶进速度及取土量来平衡正面土压，减少对地面的影响。6个刀盘可设定成同一方向旋转，也可单独设置转向，刀盘的转速分为3档，在加固区域内刀盘转速设置为高速，在软弱土质中设置为低速，正常掘进时设置为中速。2、推进系统及推力计算工作井内主顶装置采用主千斤顶16只，行程2500mm，顶力2000KN/只，后座总顶力可达32000KN，16只千斤顶有独立的油路控制系统，分成4组，可根据施工需要通过调整主顶装置的合力中心来进行辅助纠偏。本顶管机还配备了16只铰接油缸，行程250mm，顶力1500KN/只，工作油压31.5Mpa，具有纠偏及中续间双用功能。铰接油缸的最大纠偏角度为0.50。本顶管推进顶力计算：根据日本下水道协会的经验公式：P=S×qr+（R×F+W×f）×L式中P——顶力（t）S——刃刀的外周长（m）qr——顶进端的阻力（t/m）R——土和管的摩擦力（t/m2）F——管的外周长（m）W——管的单位重量（t/m）f——管自重的摩擦系数L——顶进长度（m）其中部分计算参数如下表土质qr（t/m）R（t/m2）f软弱土3～100.4～1.00.2普通土5～150.8～1.40.3硬质土10～301.2～2.50.4S=（4.2+6.2）×2=20.8mF=（4.17+6.17）×2=20.68mW=35.7tL=77.2mP=20.8×（3～10）+{（0.4～1.0）×20.68+35.7×0.2}×77.2=1252t～2355t施工中，考虑一些外加的不利因素，实际顶进的最大推力在2500T以下。3、触变泥浆减阻顶进施工中，运用触变泥浆是为了减少掘进机、管节与土壤的磨阻力，使机体外壳及管节外壳形成完整的减摩浆液薄膜，有效的减少顶进阻力，确保施工正常进行。为了达到理想减磨注浆效果，掘进机头部配置18个注浆口，管节处配置相应的10个补浆孔进行补浆减阻（考虑施工中设备及人员的操作方便，原管节中间底部的一个补浆孔取消）。顶进时压浆孔要及时有效的跟踪压浆，补压浆的次数和压浆量应根据施工时的具体情况来确定。注浆系统组成：浆液搅拌机---＞注浆泵---＞压力表---＞机头注浆接口---＞管节注浆接口触变泥浆由膨润土、水和掺合剂按一定比例混合而成，触变泥浆的拌制要严格按照操作规程进行，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结既要有一定的粘度，也要有良好的流动性。压浆是通过注浆泵将泥浆压至机体及管壁外。施工中，在压浆口装有压力表，便于观察、控制和调节压浆的压力，目标控制值为0.5Mpa。触变泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土质的特性，由于泥浆的流失及地下水等作用，泥浆的实际用量要比理论大得多。实际压浆量一般为可达理论值的2-3倍，但在施工中还要根据土质的情况、顶进状况、地面沉降的要求等作适当调整。理论间隙每环：（4.2+6.2）×2×0.015×1.5=0.468m3/环泥浆配比：每立方膨润土水纯碱CMC400KG850KG6KG2.5KG触变泥浆指标：项次项目性能指标检验方法1比重1.1-1.15g/cm3泥浆比重剂2粘度1-2s500ml漏斗法3PH值7PH剂4失水率25cm3/30mim失水仪5稳定性稳定性筒4、测量系统(1)施工测量流程：进场控制点的桩位交接与复测现场踏勘、选点地面控制点布网控制点竖井传递布设井下控制点出洞口洞门测量及顶管机发射架定位布设顶管机同步控制点（吊篮点）顶管机姿态测量管节状态测量顶管机进洞测量顶管机进洞，隧道贯通测量(2)控制测量1)平面控制测量A、空导点和洞门复测先对业主提供的空导点进行复测并上报监理,然后对出洞口和进洞口进行复测.B、发射架定位因设计线路较短且为直线,所以我们把两洞门中心连线作为矩形顶管掘进的轴线.放出该轴线后通过全站仪投到井下作为发射架的定位的中心轴线.C、施工导线点的控制根据复测后的空导点施工现场布设控制网,然后利用全站仪传递到施工导线点(吊篮点),所有导线按一级导线的要求进行测量并不断对控制点进行检查。2）高程控制测量根据业主提供的高程控制点实测两洞门的实际高程,并在出洞口的井上和井下各布置两个高程控制点,并定期对其进行复测.（3）矩形顶管测量系统的安装及姿态测量1）矩形顶管标尺的安装对非自动测量顶管机来说，顶管机出洞前标尺的安装是关键的一步，标尺安装的精度直接影响到我们测量顶管机姿态的精度。我们通常是安装两把横尺，即前、后横尺各一把.测量横尺中心来控制顶管机的平面,测量横尺的下边来控制顶管机的高程。安装步骤如下：首先选好位置，保证与吊篮通视，尽量拉长前、后尺