南昌电缆隧道顶管法施工技术总结

中铁隧道集团二处有限公司南昌电缆隧道顶管法施工技术总结南昌电缆隧道顶管法施工技术总结谢尚兵(中铁隧道集团二处有限公司南昌电缆隧道项目经理部)1工程概况1.1工程平面位置本工程位于南昌市青山湖区，隧道起点为洪都北大道，南至北京西路口。线路路径全部位于洪都北大道西侧绿化带下方，周边建筑物众多。工程平面位置见图1-1所示。动物园变西路阳明东路北京西路路都道南京东路上坊路青山湖隧道二七北玉带河渠总大北洪图1-1工程平面位置1.2工程内容南昌电缆隧道工程包括工作井、顶管隧道、电缆穿管沟等全部工作。顶管隧道全长1.279Km，工作井包含4#～7#共4个区间工作井。工程内容见图1-2所示。中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结23#工作井278m302m371m328m顶管接收井顶管发射井顶管发射井顶管接收井顶管接收井4#工作井6#工作井7#工作井备注：顶管转场顶进方向顶进接收顶进发射5#工作井图1-2工程内容示意图1.3工程地质及水文1.3.1工程地质本工程地质情况为：第①层为杂填土、第②层淤泥质土、第③层粉质粘土、第④层粉质粘土混细砂、第⑤层中细砂、第（5-1）层淤泥质土、第⑥层粗砂混砾石、第⑦层砾砂混卵石、第（8-1）层强风化粉砂质泥岩、第（8-2）层中风化粉砂质泥岩。根据详细勘察资料，工作井基坑存在中细砂、粗砂混砾石、砾石混卵石等地层，埋深约6.0m，厚度约16～17m。顶管隧道穿越中细砂、粗砂混砾石、砾石混卵石等地层。1.3.2地下水文本工程线路路径原始地貌为赣江冲积平原，地下水有二层，上部为上层滞水，埋藏相对较浅，一般在3.5米以内，水量一般；下部地下水为微承压孔隙潜水，，埋藏相对较深，根据勘测期间所测水位，一般在6.0～9.0米左右，水量丰富，其补给来源主要大气降水及赣江水系泾流补给。1.4结构设计概况1.4.1顶管始发井设计顶管始发井为矩形井，明挖地下一层结构，4#、6#工作井为始发井，围护结构均采用Φ1000mm@1200mm钻孔灌注桩+单排Φ850@600mm三轴搅拌桩+Φ500@1200mm双液注浆止水；工作井顶部设计为顶圈梁和混凝土斜支撑，第一道支撑C40砼腰梁，第二道钢腰梁和φ609mm钢管斜支撑（壁厚为16mm），采用明挖顺作法施工。顶管始发井结构内净空尺寸为7m宽×9m长。中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结3(桩顶标高-6.9m，桩底标高-15.2m)φ850@600搅拌桩(桩顶标高-6.9m，桩底标高-15.2m)φ850@600搅拌桩φ3200顶管灌注桩φ1000@1200φ850@6003#工井方向φ3200顶管3200≥3700≥37005#工井方向基坑壁8900±0.00-15.203200≥3700≥3700腰梁10900内支撑搅拌桩图1-3顶管始发井平面设计图中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结4淤泥质土粉砂质泥岩±0.00C30砼冠梁混凝土支撑第一道C40砼腰梁－15.20第二道钢支撑24004500450038001510010000基坑底钻孔灌注桩水泥土搅拌桩梁顶标高-2.0mΦ1000@1200L=22400L按图示长度及桩端穿过砂层进入岩层不少于2.0m的标准双控坑顶排水沟500地面坑底排水沟第二道钢腰梁加预应力500KNΦ850@600，入强风化不小于1m1000850表面C20网喷混凝土工井底板±0.00ZK311-3.87m-7.67m-9.37m-12.67m-14.37m-23.27m杂填土粉质粘土中细砂粗砂混砾石砾砂混卵石-9.17m图1-4顶管始发井剖面设计图1.4.2顶管接收井设计顶管接收井为矩形井，明挖地下一层结构，5#、7#工作井为接收井，围护结构均采用Φ1000mm@1200mm钻孔灌注桩+单排Φ850@600mm三轴搅拌桩+Φ500@1200mm双液注浆止水；工作井顶部设计为顶圈梁和混凝土斜支撑，第一、二道钢腰梁和φ609mm钢管斜支撑（壁厚为16mm），采用明挖顺作法施工。顶管接收井结构内净空尺寸为6.5m宽×7.5m长。中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结5搅拌桩9400内支撑腰梁灌注桩φ1000@1200φ850@600基坑壁±0.00-13.20φ3200顶管3200≥3700≥37006#工井方向φ3200顶管3200≥3700≥37004#工井方向(桩顶标高-6.9m，桩底标高-13.2m)φ850@600搅拌桩(桩顶标高-6.9m，桩底标高-13.2m)φ850@600搅拌桩24008400图1-5顶管接收井平面设计图1.4.3顶管管节设计顶管管节内径3.2m，外径3.8m，壁厚30cm,单节长度2.5m，管段混凝土采用C50防水混凝土，混凝土抗渗等级P8，采用F形承插式接口，设楔形密封橡胶圈，衬垫采用多层胶合板。根据施工需要，在部分管段中沿周边均匀布置四个Dg25注浆管。管段中部预埋Φ121×10管节吊装孔。中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结6管内支架连接板-8*120管内支架连接板-8*120C15砼顶管结束统一浇筑2%2%管内支架钢环-8*1203003200300200120105°Ф21.5孔@100图1-6管节剖面设计图中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结762512506251403003200300管内支架钢环-8*120管内支架连接板-8*120图1-7管节纵剖面设计图中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结8图1-8管节F承插口大样图2主要施工风险（1）富水砂层中顶管施工，保压不好，对周边建筑及管线影响大本工程周边老旧建筑紧邻隧道，且隧道上方有一根DN800的雨水管，在富水砂层中，采用土压平衡式顶管施工，保压不好，极易出现喷涌，地面塌陷给周边建筑及地下管线带来很大安全隐患。（2）直径大，距离长，砂层中顶推失败风险大本工程顶管外径3.8米，隧道长度达到371米，穿越地层主要为粗砂层，局部为粗砂混砾石地层，该类地层顶推过程中摩阻力大，形成完整的泥浆套是本工程顶管成败的关键，因此顶管不成功的风险很大。3施工场地平面布置场地施工围挡长76米，宽13.85米，施工占地面积为1066平米，主要布设有管节存放区，膨润土堆放区及制浆、拌浆、存浆区，泥水分离及渣场，渣土外运装车区，顶铁存放区、操作室、液压泵站等，具体布置形式见图3-1所示。中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结96m宽大门液压泵站3*1.68分离设备2.6*3.6m80T履带吊5.7*7顶铁存放基座5.7*2.6主操作室3*3.9变压器3.4*4.4人行道踏板碴土坑(砂)9.5m*5.7*1.85m均高搅拌桶触变泥浆池3.5*1.5*1.5触变泥浆池5*1.5*1.5触变泥浆池5*1.5*1.5触变泥浆泵改良泥浆泵6m推拉门离心机9m长*2.4m宽加药机3.35*1.51m水箱0.9*1.78出渣车8.5m长*3.5m宽挖机2.8m宽，机身长度3.8m碴土坑(泥)9.5m*5*1.85m均高1号泥浆箱3m*3m1号泥浆箱3m*2.5m进排浆管下井口膨润土临时堆放区B标4号始发井施工场地布置图图名图3-14#顶管始发井施工场地布置图4主要施工工艺及方法4.1顶管施工工艺流程图4-1顶管施工工艺流程图加中继环包括施工准备地下管线勘察工作井/接收井施工设备安装后座、导轨安装液压系统、千斤顶安装洞门止水装置安装水力输送系统安装减阻系统安装测量系统安装照明系统安装掘进机吊装破洞门顶进下放管节、接管安装中继环正常顶进、测量是否到接收井回收掘进机是下一段顶管施工设备调试否全段测量中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结104.2主要施工工艺及施工方法4.2.1工作井主要施工工艺4.2.1.1钻孔灌注桩钻孔桩做为工作井基坑支护的主要受力结构，采用反循环钻机隔“两孔”成孔，泥浆护壁；钢筋笼分成两节采用25t汽车吊起吊在孔口对接。导管为圆形螺旋快速接头型式，下放导管后进行水下混凝土灌注。1冠梁钻孔桩32132132图4-2成孔顺序示意图图4-3反循环钻机成孔作业4.2.1.2水泥搅拌桩工作井基坑的止水帷幕为三轴搅拌桩，采用SJB160三轴搅拌桩机进行施工；三轴搅拌桩采取边喷边下钻的方式，提钻时采取静搅的方式；作为止水帷幕的三轴搅拌桩，需要套打，富水砂层采取复搅的方式加强止水效果。中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结11图4-4三轴搅拌止水帷幕施工4.2.1.3双液注浆止水桩（1）引孔时钻杆内管注入B液，外管注入C液，注入体积比为1：1（B液和C液水玻璃和浓硫酸的质量原因需在地面进行精确配置，配置要求为1：1的B液C液混合后能速凝为胶状体）。（2）钻进至设计深度后开始进行注浆施工。中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结12图4-5双液注浆止水施工4.2.1.4坑外降水施工（1）工作井降水井分布：坑内1口疏干井，井管采用Φ400mm钢管，坑外6口降水井，采用Φ400mm的PVC波纹管；（2）降水井深度:钻进成孔至基岩面。（3）分节下管并回填卵石滤料。图4-6坑外降水井施工4.2.1.5工作井结构满堂红脚手支架施工（1）支架体系中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结13主体结构侧墙、顶板支模体系采用Φ48满堂钢管架+顶托+双排钢管+方木+木模板，主体结构支模体系均采用胶合木模板钢管脚手架体系。工作井侧墙浇筑采用Φ48满堂钢管架按纵、横间距700mm、层间距为750mm布置，侧墙水平背Ф48mm,t=3.5mm双排钢管，按层间距750mm布置，竖向背100mm*100mm方木，按水平间距@=150mm布置，木模板采用1830*915*18mm胶合木模板。本工程工作井顶板浇筑采用Φ48满堂钢管架按纵、横间距700mm、层间距1200mm布置，主楞采用Ф48mm,t=3.5mm双排钢管，按纵、横间距700mm布置，次楞采用100mm*100mm方木，按水平间距@=150mm布置，木模板采用1830*915*18mm胶合木模板。（2）施工顺序总体施工顺序：结构底板→第一层侧墙→第二层侧墙→顶管施工→结构顶板。（3）竖向分层、水平一体浇筑从下往上分四次支模及浇筑混凝土，水平一体浇筑。详见图4-7～9。主体结构C35,P8砼18mm胶合木模板竖背100mm*100mm方木，中心间距@=150mm水平双钢管背Ф48mm，t=3.5mm钢管脚手架体系,纵、横间距700mm，层距750mm图4-7工作井结构支模平面设计图中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结14纵、横剪刀撑侧墙第一次浇筑施工缝止水钢板施工缝止水钢板施工缝止水钢板施工缝止水钢板结构底板浇筑800mm厚C35,P8砼主体结构18mm胶合木模板竖背100mmX100mm方木，中心间距@=150mm水平背Ф48mm，t=3.5mm双钢管水平、纵向间距700mm，层间距750mm的脚手架侧墙第一次浇筑侧墙第二次浇筑侧墙第二次浇筑图4-8工作井侧墙支模剖面图施工缝主体结构C35P8砼18mm胶合木模板横背100mm*100mm方木，中心间距@=250mm水平纵背双钢管Ф48mm，t=3.5mm钢管脚手架，纵、横间距700mm，层距1200mm图4-9工作井结构顶板支模设计图中铁隧道集团二处有限公司南昌阳明东顶管项目施工总结154.2.2顶管主要施工工艺4.2.2.1始发基座安装及顶管机吊装顶管机主机尺寸较大，整机重量达到60t。顶管机主机可以整机直接吊装，不需翻身，主机顶部有四个吊装吊耳，出厂已加工好，质量符合规范要求。通过施工工艺、工序、经济分析等。本工程采用220t汽车吊进行顶管机下井作业。图4-10顶管整机吊装情况4.2.2.2后背墙及油缸支架安装(1)后靠背设计情况后靠背分成两块，单块后靠背尺寸为2440mm宽×5300mm高×300mm厚；后靠背主要由加劲板和四周面板满焊而成，后靠背全部采用20mm钢板满焊。加劲钢板纵、横向间距均为200mm。具体结构尺寸见图4-11所示。说明