矩形顶管技术在综合管廊中的应用

悉地国际CCDIGROUP汇报人：周建华悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司2017年11月2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.2n管廊建设面临的难题n矩形顶管技术n工程实例-苏州城北路综合管廊n结语2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.3一、管廊建设面临的难题•地下综合管廊保障城市运行的重要基础设施和生命线，目前国家正在大力推进综合管廊的建设，在建设过程中也遇到了一些问题2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.4一、管廊建设面临的难题•穿越重要的交通干道传统施工：翻交道路施工存在弊端：1、施工期间交通阻塞，市民反响较大2、市政管线迁改量大，占用宝贵的城市空间2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.5•穿越重要的航道、河道传统施工：筑坝围堰拦河施工存在弊端：1、航道临时断航2、河道水流不畅，水质有影响，汛期防洪有影响一、管廊建设面临的难题2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.6•上穿运营轨道交通区间传统施工：明挖“弹钢琴”施工存在弊端：1、轨交影响区施工工期非常长2、轨交变形大，对轨交结构安全有影响一、管廊建设面临的难题2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.7•面临诸多难题，怎么办推荐采用非开挖施工技术，矩形顶管是很好的解决方案。盾构：千斤顶顶住机头掘进，理论上顶力不随掘进距离的增加而加大；顶管：千斤顶顶住管节与机头掘进，顶力随着顶进距离的增加而加大；轨道轨道一、管廊建设面临的难题2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.8n管廊建设面临的难题n矩形顶管技术n工程实例-苏州城北路综合管廊n结语2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.9•顶管机类型1、土压平衡式顶管机特点：粘性土层适应性较好，砂性透水性土层需要土体改良；整体构造简洁，有利于操作及维护，具有较好的经济性；渣土直接外运，施工占地面积较小；2、泥水平衡式顶管机特点：高水压、透水性强砂性土层、地质变化范围大的土层适应性较好；对刀盘动力、扭矩需求较小；需要单独泥水处理系统，整套设备购置费高，操作维护复杂；二、矩形顶管技术2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.10•土压平衡顶管机构造二、矩形顶管技术1—土压仓、2—隔舱板、3—前壳体、4—减速器、5—土压力表、6—纠偏油缸、7—刀盘电机、8—螺旋输送机、9—后壳体、10—刀盘、2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.11•土压平衡顶管机工作原理二、矩形顶管技术通过土仓压力来平衡掌子面的水土压力；顶进过程中，需根据土质、覆土深度等条件设定一个控制压力P，当泥土仓内的土压力＞P时，让螺旋输送机排土；当泥土仓内的土压力＜P时，让螺旋输送机停止排土。只要推进速度与排土量相匹配，就可做到连续排土顶进。2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.12•矩形顶管的优点1、具有不开挖路面、不封闭交通、不搬迁管线、不影响河道等优点；2、在施工时，对周围土体扰动小，能有效控制地面和管线沉降、轨交盾构区间变形；3、在同等截面下，矩形顶管相比圆形顶管能更有效地利用地下空间，断面利用率高。二、矩形顶管技术2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.13•矩形顶管的发展•矩形顶管由圆形顶管发展而来。20世纪70年代，日本最早开发了矩形顶管机，20世纪80年代，世界各国掀起了开发异形断面掘进机的高潮，先后进行了矩形隧道、椭圆形隧道、双圆形隧道、多圆形隧道盾构掘进机及施工技术的试验研究和工程应用。•2005年以来，随着矩形顶管施工技术在我国研究应用的不断深入，国内己经有若干设备生产厂家能够自主设计、生产矩形顶管设备。1995年2.5x2.5土压平衡顶管机2004年6x4土压平衡顶管机2013年7.5x10.4土压平衡顶管机二、矩形顶管技术2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.14•矩形顶管的施工工艺工作井施工工作井施工管节预制矩形顶管机安装、下井出洞顶进、管节拼装进洞、贯通浆液置换投入使用管节预制顶管机下井管节吊装管节顶进通道贯通一、管廊建设面临的难题二、矩形顶管技术2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.15•矩形顶管与综合管廊的断面适应性•常规管廊根据入廊管线一般分电力舱、水信舱、燃气舱，管廊宽度3~10米，高度3~5米。•目前国内设备生产厂家生产矩形顶管设备宽度也在3~10米，高度在3~7米，完全能够满足入廊管线的需求。•遇到特殊多舱室的综合管廊，可以根据入廊管线，分为两个独立的矩形顶管。二、矩形顶管技术2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.16n管廊建设面临的难题n矩形顶管技术n工程实例-苏州城北路综合管廊n结语2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.17•工程概况•苏州城北路综合管廊范围长浒大桥~苏站路东延，长约8km；穿越两条已经运营的轨交线路2号线、4号线以及元和塘军分区地块，与轨道公司及军分区经过多轮方案比选，采用矩形顶管施工工艺进行设计施工。元和塘、军分区轨道4号线轨道2号线三、工程实例-苏州城北路综合管廊2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.18•标准管廊断面•标准管廊断面为4舱，宽度为8.45米，管廊总高4.8米。1900240020028004050250500210025013001900300甲级防火门与检修孔交替布置，确保逃生孔间距100米775025060075090075017001100120090022301201700750900750100x250输水1.5%1.5%1.5%1.5%250450450450220Kv220Kv220Kv40010Kv10Kv10Kv10Kv30030030025010Kv10Kv10Kv10Kv900500D350/D700500蒸汽50050011001000燃气DN400150x150余同250400400400400380110Kv110Kv110Kv110Kv110Kv110Kv110Kv2304050875DN10001100200200200200通信650300550预留中水DN400400350400350400350350845048004800一、管廊建设面临的难题三、工程实例-苏州城北路综合管廊三、工程实例-苏州城北路综合管廊2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.19•标准管廊断面•示范段一、管廊建设面临的难题三、工程实例-苏州城北路综合管廊三、工程实例-苏州城北路综合管廊2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.20•矩形顶管断面•矩形顶管断面一：用于轨交4号线、元和塘军分区节点，9.1x5.5米，管节长度1.5米；三、工程实例-苏州城北路综合管廊2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.21•矩形顶管断面•矩形顶管断面二：用于轨交2号线，6.9x4.2米，管节长度1.5米，主要是考虑到2号线盾构区间埋深较浅，管廊拆分成两个顶管；三、工程实例-苏州城北路综合管廊2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.22•区域地质•管廊结构位于粉砂夹粉土、粉砂层中，该地层顶进阻力大，受到扰动易形成流砂，造成喷水涌砂。三、工程实例-苏州城北路综合管廊182230353711.2118.6827.09⑨-2粉质粘土⑨-1粉质粘土夹粉土⑤粉质粘土夹粉土⑥-1粉砂夹粉土⑥-2粉砂管廊结构底缘线JC1893.4030.30J1003.2240.300.403.00-3.607.00-5.609.00-8.1011.50-14.3017.70-23.6027.00-26.6030.00-0.784.00-4.788.00-7.2810.50-15.2318.45-28.4831.70-37.0840.30①-5素填土③粉质粘土⑦粉质粘土0102030607080910111213141516171819202017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.23•三维效果图三、工程实例-苏州城北路综合管廊2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.2424拟建管廊线位三、工程实例-苏州城北路综合管廊•轨交2号线节点（周边环境）2017119-10悉地国际CCDIGROUP悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司CCDI(SuZhou)Exploration&DesignConsultantCO.,Ltd.25•轨交2号线节点•两个并行矩形顶管6.9x4.2米，净距1.5米，顶管长度70米；顶管段接收工作井始发工作井21m23m70m三、工程实例-苏州城北路综合管廊20