地下综合管廊与矩形顶管施工
城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法
城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法前言：城市地下过街通道的建设是为了方便行人和交通工具的通行，解决城市交通拥堵问题。
在施工过程中，矩形顶管施工工法成为一种常用的技术手段。
本文将介绍这种施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及相应的工程实例，以提供参考和指导。
一、工法特点：矩形顶管施工工法是一种适用于大截面地下通道的施工方法，其特点包括：施工速度快、质量可控、适应性强、成本较低、适合各种地质条件等。
二、适应范围：矩形顶管施工工法适用于大截面地下过街通道的建设。
无论是较长的路段还是窄小的街道，都能够灵活应用这种工法。
同时，它也适应于不同类型的土层，包括软土、淤泥、砂质土等。
三、工艺原理：矩形顶管施工工法通过推进机械将顶管一环一环地推入地下，然后将砌体放入空心的顶管内，并固定在顶管上。
在推进的过程中，采用的是管内注浆支护的方法，以确保施工工艺的安全可靠。
四、施工工艺：矩形顶管施工的工艺分为预制及推进两个阶段。
首先，在地面上预制好顶管，并进行检验和试验，确保其质量合格。
然后，利用推进机械将顶管一环一环地推进到地下，同时进行管内注浆支护。
最后，将砌体放入顶管内，并进行固定。
五、劳动组织：矩形顶管施工工法需要有专业的工程人员进行组织和指导。
在劳动组织上，需要合理划分施工区域，明确各个工作岗位的职责和任务。
同时，还需要保证施工人员的安全和安全生产的管理。
六、机具设备：矩形顶管施工需要使用推进机械、注浆设备、砌体安装设备等。
这些机具设备的选择要在考虑施工效率和施工质量的基础上进行，同时也要根据具体工程的情况来确定。
七、质量控制：在矩形顶管施工过程中，质量控制是非常重要的。
首先，需要对预制的顶管进行质量检验，并进行试验验证其性能。
其次，在施工过程中，要进行工艺流程控制，确保施工质量和安全。
最后，对施工成果进行质量检查和验收，保证项目的质量达到预期要求。
包头地下综合管廊矩形顶管施工关键技术及地表变形特征探究
82 |R E A LE S T A T EG U I D E包头地下综合管廊矩形顶管施工关键技术及地表变形特征探究徐庆华 (上海力行含赋建筑安装工程有限公司 上海 226100)作者简介:徐庆华,男,汉族,1970年10月1日出生,江苏南通人,本科学历,目前职称为工程师,研究方向为矩形顶管㊂[摘 要] 根据监控量测资料,对地下综合管廊矩形顶管关键施工技术和地表变形开展分析,结果显示,顶进期间主要是隆起变形,最大值约为36.4毫米,隆起范围40米,之后变形值降低至15毫米且维持稳定;顶进期间引起的变形分成多个环节,包括缓慢环节㊁沉降及稳定环节等;隆起槽表现非对称状态,主要因为土仓压力缺乏对称性造成㊂通过本文的探究,希望能为相关人员及研究提供参考㊂ʌ关键词ɔ综合管廊;顶进施工;关键技术;地表变形[中图分类号]T U 990.3 [文献标识码]A [文章编号]1009-4563(2023)17-082-03引言近10年来,我国地下综合管廊建设全面推进,建设地下综合管廊的城市数量和规模迅速扩大,系统性和功能性不断增强,在统筹城市地上地下空间利用㊁节约城市建设用地㊁解决 马路拉链 问题㊁提升管线运行维护的安全韧性等方面发挥了重要作用㊂根据‘城市地下综合管廊建设指导手册“数据,截至2022年6月底,全国共有485个城市编制完成地下综合管廊建设规划,共279个城市㊁104个县城累计开工建设地下综合管廊近6000公里,建成廊体近4000公里,逐步扭转 重地上㊁轻地下 的现象,取得较好的社会效益㊁经济效益㊁环境效益㊂包头是地下综合管廊建设试点城市,主要采取矩形顶管法建设,隧道穿过砾砂地层,此类地层有稳定性较低㊁不易出土㊁流塑性不佳等特点,且缺少一定的经验参考㊂这些年,相关人员对土地改良㊁施工工艺等进行研究,获得了一定的成果;还引入解析法研究顶管施工和地表变形的关联,认为造成地层出现变形是因为地层隆起或地层沉降,而地层隆起一般源于摩擦力以及应力,地层沉降一般源于土体损失㊂因此,本文根据监控量测资料,对关键施工技术和变形规律开展分析㊂1 综合管廊及顶管施工介绍何谓综合管廊,即地下建设隧道空间,把管线布设于人工空间中所产生的基础设施,如此方便集中管理与设置㊂针对综合管廊经济性,要从施工㊁维修㊁管理上开展对比,方可体现管廊优越性㊂直埋成本常常只分析前期投入,没有重视堵塞以及重埋费用,管廊效益恰恰体现于修建成本方面㊂伴随城市进步,地下管线更加密集,无序开发,给地下空间造成了较大难题,修建管廊能够切实优化此种不良循环,有效处理施工导致的堵塞及混乱[1]㊂此外,地下结构能起到抗震㊁防洪等功能,能够切实降低灾害给管线带来的伤害,战时能发挥保护作用,有效增强了防灾能力㊂根据另一方面来分析,管廊处在地面之下,有着较多的技术难题,不易开展施工;所需投资较高,需不同单位有效协调;把各类管线设于相同地下空间,可能引起隐患,同时相关法规还有待健全㊂针对顶管施工操作,存在不少的建设方案,实际上差异较小,接下来根据机械顶管介绍顶管法运行机理㊂对于顶管作业来讲,通常在坑中布设支座以及千斤顶,利用其与掘进装置前进,朝着所设管线进入接收坑㊂这属于边挖边连的顶进方式㊂2 项目概况2.1 项目背景项目在210国道的西面,在建华路的东面,在110国道的南面,顶进长度约为85.4米,覆土深度达到6.2米,处在砾砂土层内,使用矩形顶管工艺,顶力能够实现2308t ㊂就矩形管廊而言,其每一节长度达到1.5米,壁厚约为50厘米,一共有57节㊂对于新都市中心区来讲,其属于集多项功能为一体的中心区,其中包括政务㊁会展以及居住等㊂按照公用管线布局以及城区整体规划,为了促进开发施工进程,计划在道路下修建综合管廊,把各类管线集为一体,其中包括电力管线㊁给水管线等,以尽可能使用地下空间并且实现资源分享㊂综合管廊项目经十二路项目,本顶管项目处在建设路和经十二路交叉位置,覆土深度约有5.4米,处在第三层砾砂土层内,选择矩形顶管技术实施㊂针对矩形管廊来讲,它的内外截面规格依次是6米*3.3米㊁7米*4.3米,壁厚约为五十厘米㊂2.2 管廊隧道所处地层在第一单元层中,主要是填土,存在一定的砂砾以及碎石块,层厚大概为0.99米;从第二单元层来分析,主要成分是粉砂,有着较好的砂质,这一层分布呈规律性,发育较好,层厚约为2.3米;从第三单元层来分析,颗粒缺R E A LE S T A T EG U I D E |83乏均匀性,存在少量的角砾岩,分布规律,发育较好,层厚约为7.385米;在第四单元层中,粉砂中密,砂质较好,颗粒缺乏均匀性,这一层分布较为规律,发育较好,层厚约为4300米㊂2.3 本项目疑难点顶推技术第一次运用在砾砂层中,施工怎样能正常开展,怎样确保进度及质量,属于本项目的重点及难点㊂管廊埋深约为5.4米,成拱效应不好,在土层中存在很多的砂砾㊁孤石,空隙比较大,渗透系数较大等特征㊂在此类地层中顶进作业时,易影响附近地层,造成施工缓慢,干扰作业效率,同时刀盘磨损更大,另外,黏聚力较小,稳定性较低,可能导致排土不畅,引起土体下陷㊂实际上,针对这一类地层条件,施工参数选取缺少足够的借鉴经验㊂下穿建设路是主干道,来往车辆比较多,有着较大的建造风险,在变形控制方面提出严格要求㊂顶管管廊项目覆土深度大概5.4米,穿过地层处在砂砾土层和粉砂内,在地面以下5.4~9.7米的范围,就场内水位高度而言,大概处于地面以下9~10米的范围,作业地质条件不好,始发以及接收施工有着一定的难度㊂2.4 解决疑难方案根据本工程的施工特点以及以往施工经验,特选用规格7020ˑ4320ˑ4850(宽ˑ高ˑ长)土压平衡式矩形顶管设备实施本工程的矩形管廊㊂在砾砂层中始发,接收洞,施工顶进措施㊂由于矩形顶管始发,接收位置位于砾砂层中,如何正确处理进㊁始发,施工顶进中土体改良,地面沉降管线保护的措施是本工程安全风险的重中之重㊂本工程始发,接收的围护措施采用Φ1000@1200mm 钻孔围护桩加Φ800@500mm 高压旋喷桩止水帷幕组成,进㊁始发加固采用Φ800@500mm 高压旋喷,范围为11800ˑ4500mm [2]㊂在旋喷加固过程中,严格控制成桩的质量是保证进始发安全的重要因素㊂由于矩形顶管洞口矩形顶管管节与洞门四周壁存在120mm 的施工间隙,为保证进始发口水土不流失,采用洞口密封压板及帘布橡胶板㊂由于考虑到渗透系数较高,注入常规泥浆可能会到处流窜㊂通道掘进期间引起土层间隙进而出现沉降,先通过泥浆进行填充,之后通过泥垫设备开展外壁注泥㊂3 地下综合管廊矩形顶管施工关键技术3.1 顶管机介绍本项目选择使用矩形顶管机,其包括一个大刀盘以及四个小刀盘,前后错开能够让切削面积超过90%㊂破碎刀能够起到破碎的效果,能够将大石头切成小石头㊂为确保粒径低于20厘米的石头能够进入土仓中,控制间距为0.2米[3]㊂刃口配置有铲齿,能够切实铲碎砂石㊂叶片的直径大小是670毫米,保证能有效排除卵石㊂3.2 矩形顶管主要的施工技术矩形顶管机进洞㊂通过旋喷桩来改良土体且开展加固,保证设备可以正常进洞㊂并且,应该放慢顶进速率,确保能够切实切削水泥土;另外,水泥土较硬,导致开挖作业不易进行,这个时候,可使用水来软化以及润滑土体㊂在排除水泥土和原状土之后,要合理加快顶进速率,避免发生磕头情况,由此降低扰动㊁防止出现沉降,确保土压力处于合理的范围㊂渣土改良方法㊂对于顶管机能否正常顶进来讲,改良效果属于不可或缺的条件㊂穿越的土层是砂砾层,这一土层有着诸多的特点,包括自稳时长不长㊁成拱效应不好㊁不易出土㊁不易实现动态平衡㊁粘聚力较小等㊂为构建土压平衡,应该对渣土开展改良处理,让其有着较好的抗渗性以及塑性㊂基于此,顶进期间改良渣土,组成浆液材料,其中包括黄黏土㊁外加剂等,结合摩阻力来对配合比开展调节㊂注入泥浆材料㊂能否产生高效稳定的减摩泥浆套,与顶进施工效果息息相关㊂因此,在顶进期间,使用减摩泥浆材料,能够降低摩擦力,减少对附近地层的影响;另外,泥浆能够填充空隙,发挥填充支撑作用,降低地层损失㊂鉴于进行注浆时扩散效果较好的特征,针对理论值来讲,注浆使用量应该是其5~8倍,应该结合土质状况㊁监测资料来对注浆使用量开展调整㊂全面控制顶进速率和转速匹配㊂在顶进期间,全面管理出土量,应该和开挖量一致,在大于的情况下,欠压,由此造成沉降;在低于开挖量的情况下,会导致隆起变形,合理的变形有助于管控后期沉降㊂关键在于怎样让顶进速率和转速匹配㊂顶进速率调整㊂在顶推期间,要充分掌握顶进速率,确保施工连续以及均衡,防止由于长时间停机或者处于待机状态进而导致塌陷或者出现隆起的情况㊂在初始阶段,顶推速率应该在5~10毫米每分钟之间,离开加固区之后,顶进速率和监测信息没有异常时,可将顶进速率调整在10~15毫米每分钟的范围㊂置换减摩泥浆㊂在机器进洞之后,应立即落实好洞口封堵,把间隙闭合之后,通过双液浆来开展填充注浆㊂在管节作业结束之后,置换泥浆,根据水土压力来明确注浆压力,做好土体加固工作,减小管廊运营时出现沉降的概率㊂4 观测点布设㊁监测频率及变形控制4.1 变形观测点布设84 |R E A LE S T A T EG U I D E布设变形观测点,旨在第一时间把握顶进期间变形的规律,结合监测资料立即调节机器施工参数,确保变形值处于合理的范围㊂结合分析需求㊁量测标准和现场状况,一共设置十条监测断面,一共有38个监测点㊂根据浅埋标志研究观测点的标志以及埋设,将螺纹管当作浅埋标志,建议埋深在1~2米之间[4]㊂4.2 监测频率及变形控制按照设备作业进度㊁开挖面距离与沉降快慢对监测频率进行明确,若有着异常状况,那么应该提高监测频率,通常来讲,应该使用以下的监测频率:对于掘进面以及监测断面,若二者之间的距离小于等于20米,那么监测频率一天一两次;对于掘进面以及监测断面,若二者之间的距离小于等于50米,那么监测频率一天一次;对于掘进面以及监测断面,若二者之间的距离大于50米,那么监测频率一周一次㊂变形控制要求:隆起变形值10毫米,沉降值25毫米,速度值3毫米每天;针对控制值,报警值是其十分之七,在隆起变形的情况下,报警值7毫米,在地面沉降的情况下,报警值17.5毫米㊂5 顶进中地表变形特征探究5.1 观测点隆起沉降分析为分析设备测点在顶进期间的变形规律,结合监测资料,归纳了地面变形㊂在顶进10个管节时,也就是顶进距离是15米,测点D 3以及测点D 8微微隆起,其它观测点没有被施工干扰㊂在顶进20个管节时,也就是顶进距离是30米,测点D 3㊁测点D 8㊁测点D 12以及D 16都有着较大的隆起量,由此可知,在较大程度上施工影响了这几个观测点,其它观测点没有被施工影响㊂在顶进30个管节时,也就是顶进距离是45米,4个测点有着较大的隆起量,2个观测点微微隆起,其它观测点没有被施工影响㊂在顶进40个管节时,也就是顶进距离是60米,6个测点有着较大的隆起量,4个观测点微微隆起,这个时候,顶管范围内的全部测点都被施工所影响.在顶进50个管节时,也就是顶进距离是75米,中线上全部观测点都隆起,同时有着较大的隆起量㊂由此可知,该项目中顶管施工造成的变形是隆起,同时有着较大的隆起量,能够达到36.4毫米,最低值为5.24毫米,有八个观测点的隆起量均大于了控制值[5]㊂结合巡视得知,观测点周围已出现了隆起开裂㊂5.2 测点随顶进距离的变化情况为了研究顶进期间观测点伴随距离的改变规律,选取代表性监测点,对隆起规律开展统计㊂伴随机器的顶进,工作面和代表性监测点的距离超过10米时,施工不影响观测点地表变形;在二者的间距低于10米,但没有到达监测点时,快速隆起,这个时候,无论是推力还是摩擦力均能影响到变形;在工作面到达监测点时,隆起量实现了31.7毫米,工作面经过这一点7.7米之后,变形值降至15毫米,之后维持稳定㊂5.3 监测断面随顶进长度的沉降改变情况选取典型的监测断面,研究沉降规律㊂在设备没有到达监测断面时,变形呈现隆起,与断面之间的距离越近,所形成的隆起量越高,设备经过断面时,有着最高的隆起量;伴随设备远离断面,隆起量逐渐降低,但无法回落最初状态,在回落一定值之后保持不变㊂另外,分析发现,沉降槽并不是完全对称,主要因为土仓压力缺乏对称所致㊂结论本文以某综合管廊项目为例,根据现场监测资料,对顶管核心施工技术和地表沉降隆起改变规律进行分析,获得这样的结论:其一,通过对矩形顶管施工技术的应用,有效处理设备顶进期间可能发生的问题,确保了所有施工正常开展㊂其二,选择代表性观测点开展研究,在顶进施工期间,隆起量最高值为31.7毫米,隆起范围是40米,之后变形值逐渐降低至15毫米同时维持稳定㊂其三,把顶进施工造成的变形过程分成多个环节,其中包括缓慢环节㊁快速以及稳定环节等,获得导致隆起偏大偏快的环节为快速环节,由此基于此环节隆起的因素开展研究㊂其四,隆起槽表现非对称状态,很大程度上因土仓压力缺乏对称所致㊂参考文献[1] 黎建宁,张德运.综合管廊预制顶推施工技术重难点及控制措施[J ].工程建设与设计,2022,(12):195-197.[2] 骆发江,田勇,陈生杰.综合管廊下穿城市排水箱涵大截面双矩形顶管施工技术[J ].施工技术(中英文),2021,(22):48-52.[3] 刘志伟,王雅建,张世东.矩形顶管施工技术在综合管廊施工中的应用[J ].江西建材,2021,(09):188-189.[4] 刘强,黄松松,油新华.我国城市综合管廊建设发展现状与未来发展趋势[J ].隧道建设(中英文),2020,(10):1603-1611.[5] 许有俊,冯超,朱剑.矩形顶管施工引起的地面沉降变形研究[J ].地下空间与工程学报,2020,(01):192-199.。
天津新八大里黑牛城道地下通道超大断面矩形顶管工程
收稿日期:2019-12-04;修回日期:2020-01-18作者简介:李建高(1978 ),男,四川自贡人,2010年毕业于西南交通大学,土木工程专业,本科,高级工程师,现从事盾构技术管理工作㊂E-mail:390535750@㊂天津新八大里黑牛城道地下通道超大断面矩形顶管工程李建高(中铁隧道局集团三处有限公司,广东深圳㊀300221)1㊀工程意义顶管施工技术作为综合管廊发展的一个分支,这几年在中国得到迅速发展,并广泛应用于地下通道工程㊂天津新八大里黑牛城道地下通道在富水软弱地层中采用大断面矩形顶管穿越快速路的设计模式,实现了在不断交情况下,建设集综合管廊㊁地下通道㊁地铁出入口于一体的地下结构,有机地将地铁建设㊁地下空间开发和综合管廊建设结合为一体,进一步加强了地下空间利用,对促进天津市社会经济的可持续发展具有巨大的推动作用㊂2㊀工程概况2.1㊀工程地理位置及范围本工程属天津黑牛城道新八大里地区配套地下工程项目,位于天津市河西区黑牛城道与内江路交叉口,南北工作井分别处于南北两侧㊂工程具体位置详见图1㊂图1㊀工程地理位置及范围2.2㊀顶管隧道设计概况2.2.1㊀顶管整体设计过黑牛城道地下通道长92.6m,线型为直线,无纵坡,覆土厚度8.17m,该通道采用土压平衡式顶管施工,管节采用C50㊁P12钢筋混凝土结构,断面尺寸为10.4m ˑ7.55m,管节宽度为1.5m,厚度为700mm㊂管节数量62片,单片管节质量为79t㊂矩形管节之间纵向连接采用承插式F 型接头,如图2所示㊂2.2.2㊀管节预埋管设计A 型管节与B 型管节顶底板注浆孔和减模注浆孔交替布置㊂顶进施工时,A 型管节为第1管节,A 型管节与B 型管节交替排列施工,管节预埋管布置见图3㊂图2㊀地下通道纵剖图(单位:m)图3㊀管节预埋管布置图2.2.3㊀管节防水设计1)外侧防水体系㊂管节承口钢套环采用厚度为18mm 的钢板,长350mm,管节插口混凝土结构外侧密贴2道楔形橡胶圈,施工时插入承口钢套环内,在插入过程中,橡胶圈被压缩,密贴钢套环,形成良好的防水体系㊂2)第2道防水体系㊂在管节承口端管壁中上部位置开槽,嵌入多孔型三元乙丙橡胶密封垫㊂橡胶密封垫应与多层胶合板具有相协调的压缩能力,保证拼装后的防水效果㊂3)内侧防水体系㊂在管节内侧2管节接口处设置嵌缝槽,后期可采用注入双组分聚硫密封胶㊂管节防水设计见图4㊂图4㊀管节接口防水设计图554㊀增刊1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李建高:㊀天津新八大里黑牛城道地下通道超大断面矩形顶管工程㊀2.3㊀工程地质㊁水文情况地下通道自上而下分布的土质为①1杂填土㊁①2素填土㊁③1黏土㊁④1黏土㊁⑥2淤泥质黏土㊁⑥3粉土⑥4粉质黏土㊁⑦粉质黏土㊁⑧1粉质黏土㊁⑧2黏土㊁⑨1粉质黏土和⑨2粉砂㊂地下通道顶管隧道主要穿越⑥3粉土㊁⑥4粉质黏土㊁⑦粉质黏土层,隧道沿线地质情况如图5所示㊂图5㊀地下通道工程地质剖面图(单位:m)2.4㊀周边环境情况过黑牛城道地下通道周边无建筑物,通道周边主要是黑牛城道的主干道㊁辅道㊁人行道以及道路两旁的绿化带㊂黑牛城道为天津市城市快速主干道,道路宽度为66.5m,双向10车道,车流量大㊁交通繁忙㊂顶管隧道下穿黑牛城道,上方管线众多,一共有22条管线,距离顶管隧道最近的有压管道为DN1000mm 的自来水管,距离顶管隧道6m,距离顶管隧道最近的无压管道为ϕ1650雨水管,距离顶管隧道3.6m,通道周边环境如图6所示㊂图6㊀地下通道周边环境情况3㊀工程重难点3.1㊀浅覆土㊁超大断面顶管施工地下通道穿越天津市快速路黑牛城道,道路上方敷设28条市政管线,其中有压管线7条,直径较大的为DN1000自来水管线,ϕ1650雨水管距离顶管隧道3.4m㊂保证顶管掘进安全㊁防止管节接缝渗漏㊁减少地面变形,确保快速路安全㊁避免市政管线破坏是本工程的难点㊂3.2㊀长距离㊁超大断面顶管掘进姿态控制顶管下穿黑牛城道,长度达到92.6m,选用顶管断面尺寸达到10.42m ˑ7.57m㊂由于矩形顶管机壳654㊀隧道建设(中英文)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷㊀体与土体的接触面积较大,随着顶进距离增加摩擦阻力增大,随着机头顶力和扭矩增大造成顶管机机头旋转㊁轴线偏差等问题㊂同时顶管机正面与土层的接触面积大,当拼装管节或加垫块时,主顶油缸一回缩,在掘进机正面承受的土层轴向推力作用下,掘进机连同管节易发生整体后退,因此,顶管机姿态控制是本工程的难点㊂3.3㊀富水㊁软弱地层顶管始发㊁接收安全风险控制矩形管机自南集散厅始发㊁北集散厅接收,洞门外土体为含水丰富的软弱土层和砂层,顶管机始发㊁接收过程中易发生漏水,甚至涌水涌砂造成水土流失,引起地面沉降变形过大,造成社会影响和经济损失㊂顶管机顺利始发㊁安全接收㊁安全风险控制是本工程的难点㊂3.4㊀富水㊁软弱地层中超大断面顶管掘进安全风险控制本标段矩形顶管断面宽度为10.4m,高度为7.55m,属超大断面顶管隧道,在天津尚属首次,顶管机穿越土体为含水丰富的软弱土层,安全风险高㊂需要解决以下问题:顶管切削断面大,需要解决土体流动性问题;长距离矩形顶管顶力直接关系到设备配置和施工效率,需要解决减摩泥浆的问题;管节尺寸大㊁质量大,需要实现快速安全的翻身吊装;洞圈呈椭圆型,形状特殊,需要设计一种既能动态止水,又能使泥浆保压的装置;顶管隧道长,在推进过程中需保证顶管机姿态稳定,避免纠偏过大㊂以上问题是保证顶管安全掘进的难点㊂4㊀工程技术创新4.1㊀管节预制精度控制技术矩形管节断面尺寸大,质量较大,无法采用工厂预制和运输㊂为保证管节预制精度满足设计要求,在场地内建设标准化管节预制厂,针对矩形管节,钢筋采用高精度大型弯曲机进行弯曲,确保钢筋笼加工精度,能够顺利入模;模板采用大型定制钢模板,可调节底模,内外模均采用液压控制,所有预埋件均采用钢模板螺栓固定㊂4.2㊀始发风险控制技术为了防止始发推进时泥土㊁地下水从土压平衡矩形顶管顶管壳体和洞门的间隙处流失,在始发时需安装洞门临时密封装置,洞口密封采用2道折叶式密封压板+2道帘布橡胶板,如图7所示㊂钢箱上预埋注浆球阀,始发时,往洞门钢箱内注入惰性浆液,起到防水密封的作用㊂㊀㊀㊀㊀(a)洞门防水构造图(单位:cm)(b)外延钢箱实图图7㊀顶管始发洞门防水构造图由于顶管顶进过程中触变泥浆的存在,为加强顶进施工过程动态防水体系,设置洞门圈防水装置㊂洞门圈防水装置参照盾构盾尾刷原理,于结构侧墙洞门预埋钢圈内侧设置2道钢丝刷,始发前手涂油脂,顶进过程中通过预埋管道不断注入填充油脂,确保洞门动态防水,如图8所示㊂4.3㊀接收风险控制技术为确保顶管机接收安全,顶管接收在明洞施工,顶管机长度约为8m,明洞采用钢筋混凝土框架结构,利用施工完成的底板㊁侧墙施工而成,施工总长度为10m,如图9所示㊂地连墙破除完成,立即对明洞进行回填作业,底板顶至顶管顶部上3m 采用低强度砂浆回填,砂浆强度在28d 后不大于1MPa㊂754㊀增刊1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李建高:㊀天津新八大里黑牛城道地下通道超大断面矩形顶管工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(a)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)图8㊀钢丝刷安装及油脂泵㊀㊀㊀(a)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)图9㊀明洞接收(单位:mm)4.4㊀地面及管线变形控制技术措施4.4.1㊀正面土压力控制顶管顶进过程中,采取满舱掘进,经过改良后土体充满整个土舱㊂顶管机正面设置有9个隔膜压力计,施工前根据地质情况及埋深,初步设定土舱压力控制值,顶进过程中通过沉降观测及时调整土舱压力的实际控制值,实际操作中通过控制顶进速度和螺机出土来调整土舱压力,如图10所示㊂㊀(a)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)图10㊀土舱压力设定4.4.2㊀渣土改良针对不同地层采用一种或多种复合改良剂进行渣土改良,使改良后的渣土具有塑性㊁流动性和止水性,并填854㊀隧道建设(中英文)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷㊀满整个土舱(如图11所示),以保证2个螺旋机均衡㊁连续出土,确保顶管机顺利顶进,地表和管线沉降变形可控㊂图11㊀渣土改良4.4.3㊀顶管与管节㊁管节间的连接顶管机头与首节管节1圈采用钢板满焊的方式进行刚性连接,使顶管与管节形成一个整体,运动轨迹保持一致,减少对土体的扰动,如图11所示㊂每环管节在拼装完成后,该环管节与前1环管节之间采用4根大螺杆拉紧连接,保证顶进时所有管节沿着同一条线的轨迹运动,避免出现因管节自重和地下水浮力致使管节出现下沉或上浮,对地层产生二次扰动,增加地表与管线的变形量,如图12所示㊂㊀图11㊀顶管机与管节连接㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图12㊀管节间连接4.5㊀顶管姿态控制技术措施4.5.1㊀导向系统在始发井处设置激光经纬仪,在矩形盾构顶管内设置导向靶,如图13和图14所示㊂通过激光在导向靶上的投射斑点的位置来判断矩形盾构顶管的当前姿态㊂㊀图13㊀激光经纬仪㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图14㊀激光靶954㊀增刊1㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李建高:㊀天津新八大里黑牛城道地下通道超大断面矩形顶管工程㊀4.5.2㊀纠偏油缸推进过程中实时关注导向测量系统,适时启动纠偏油缸,如图15所示㊂纠偏油缸共16台,每台2000kN 顶力,形成220mm,可用于水平㊁垂直纠偏,水平纠偏角度1.4ʎ,垂直纠偏角度2.1ʎ㊂纠偏原则为:勤纠㊁微纠㊁参照趋势进行纠偏,先上下㊁后左右㊂图15㊀纠偏油缸4.5.3㊀土砂泵打土纠偏当顶进过程中出现出土量超多㊁轴线偏移较大㊁地面沉降超过预警的情况,可采用土砂泵进行打土回填,填充密实后再继续向前掘进施工,如图16和图17所示㊂㊀图16㊀纠偏孔分布图17㊀土砂泵5㊀工程工期及获得的荣誉5.1㊀工程工期黑牛城道地下通道工程自2016年8月开工,2016年11月贯通竣工,仅用4个月完成隧道施工㊂5.2㊀获得荣誉1)取得天津市市级工法1项㊂2)获得天津市科学技术进步奖1项㊂3)取得河南省省级工法1项㊂4)获得实用新型专利2项,发明专利3项㊂5)已在核心期刊上发表论文3篇㊂6㊀工程参建单位建设单位:天津市地下铁道集团有限公司设计单位:天津市市政工程设计研究院施工单位:中铁隧道局集团有限公司监理单位:中煤邯郸中原建设监理咨询有限公司064㊀隧道建设(中英文)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷㊀。
下穿既有线矩形综合管廊顶管施工工艺研讨
下穿既有线矩形综合管廊顶管施工工艺研讨摘要:城市综合管廊作为新型施工领域，在国家的大力推行和支持下，目前全国大中型城市中综合管廊工程掀起了建设高潮。
随着城市综合管廊的建设发展，建设过程中需克服城市施工具有的复杂性特点。
本文结合武汉市光谷中心城综合管廊建设工程实例，对综合管廊下穿既有线顶管施工工艺进行了探讨和实践，在施工过程中能够满足各项设计及规范要求，可供类似工程借鉴和参考。
关键词：下穿矩形顶管1.工程概况本工程包含综合管廊下穿城市有轨电车、下穿高速公路2处顶管，施工内容主要包含：顶进管节预制工程、始发井及接收井工程、矩形顶管顶进工程、管节防水工程。
两处顶管区段长度均为42.405m。
预制管节断面尺寸为：7.7m（宽）×4.5m （高），壁厚0.7m，节长1.5m，管节总数56节。
单节混凝土为22.5m³，重56.3t，混凝土等级为C50P10。
每节管节设置8个φ120(壁厚8mm)钢管吊装口，10个DN25(壁厚8mm)钢管压浆孔。
图1-1预制管节剖面图始发井与接收井采用灌注桩围护，混凝土结构内撑，井室采用现浇混凝土工艺。
桩基桩径为*********，桩长15.3m；内支撑采用混凝土支撑，截面为900mm×700mm。
图1-2支护结构平面图2.施工工艺由于两处顶管工程结构相似，工艺相通，故本次仅研讨下穿有轨电车的施工工艺。
2.1管节预制本工程管节制作为工厂化流水预制，全部工艺流程均在专业预制场内完成。
2.2工作井、接收井施工灌注桩及支护的相关施工技术本文不再赘述。
井室结构高6.5m，其中：始发井净尺寸为11.3m×11m，井底板厚700mm，井后壁厚700mm，井侧壁厚500mm。
接收井净尺寸为11.3m×7m，井底、后壁、侧壁与始发井厚度相同。
井室主体结构混凝土等级为C35P8，施工时主体分两次浇筑，第一次施工高度为底板以上500mm（浇筑至洞口底口），第二次施工高度直至墙顶。
大连路综合管廊工程矩形顶管施工技术分析
Construction & Decoration142 建筑与装饰2023年4月上 大连路综合管廊工程矩形顶管施工技术分析严亚州合肥市综合管廊投资运营有限公司 安徽 合肥 230000摘 要 在我国城镇化进程不断加快的背景下，城市中各项基础设施不断完善，从而为城市居民提供了更加舒适、便捷且安全的生活环境。
因此，本文结合合肥市大连路综合管廊采用矩形顶管技术下穿骆岗机场主跑道工程，在技术方面进行深入的研究与分析，并总结一些技术措施，以期能够对相关人员有所帮助。
关键词 综合管廊工程；矩形顶管；施工技术；技术应用Analysis of Rectangular Pipe Jacking Construction Technology of Dalian Road Comprehensive Pipe Gallery ProjectYan Ya-zhouHefei Comprehensive Pipe Gallery Investment and Operation Co., Ltd., Hefei 230000, Anhui Province, ChinaAbstract Under the background of the accelerating urbanization process in China, various infrastructures in cities have been continuously improved, so as to provide a more comfortable, convenient and safe living environment for urban residents. Therefore, this paper conducts in-depth research and analysis on the technology through the comprehensive pipe gallery of Dalian Road of Hebei City passing through the main runway project of Luogang Airport by using rectangular pipe jacking technology, and summarizes some technical measures, in order to help relevant personnel.Key words comprehensive pipe gallery project; rectangular pipe jacking; construction technology; technology application1 工程概况1.1 工程总体概况大连路位于合肥市骆岗中央公园内，东西走向，西起青海路，东至包河大道，道路长约2.3km ，规划为城市主干路，双向六车道，设计时速60km/h 。
综合管廊土压平衡式矩形顶管施工工法
综合管廊土压平衡式矩形顶管施工工法综合管廊土压平衡式矩形顶管施工工法一、前言综合管廊是城市地下空间的重要组成部分，为了更好地利用地下空间，提高城市运行效率，综合管廊建设得到了广泛的发展和应用。
综合管廊土压平衡式矩形顶管施工工法是一种有效的施工方法，能够在保证地上交通不受影响的前提下，实现快速、安全、高质量的施工。
二、工法特点综合管廊土压平衡式矩形顶管施工工法具有以下几个特点：1. 以推进管片压平地面，实现施工线性推进。
2. 采用下穿隧道方式施工，对地表交通影响小。
3. 适用于各种土层情况，能够有效解决复杂地质条件下的施工难题。
4.施工速度较快，可以大幅缩短工期。
5. 施工质量稳定可靠，能够满足设计要求。
三、适应范围综合管廊土压平衡式矩形顶管施工工法适用于各种规模的综合管廊建设，特别适用于以下几种情况：1.地面交通繁忙的城市区域，能够最大限度地减少对交通的干扰。
2. 地质条件复杂的区域，如软土、砂土、黏土等地层，能够有效解决地质难题。
3. 需要快速施工、缩短工期的项目。
四、工艺原理综合管廊土压平衡式矩形顶管施工工法通过采取一系列的技术措施，实现施工工艺的理论依据和实际应用：1. 土压平衡措施：通过对周围土体的支护和控制，形成一个稳定的土压平衡环境，确保施工过程中的土体稳定。
2. 管片推进：采用液压推进机械设备，将预制好的管片顺序推进进入地下，实现管廊的建设。
3. 隧道掘进：通过掘进设备将地下土体逐步挖空，将推进的管片在地下形成连续的管廊。
4. 注浆加固：在施工过程中，根据土层情况进行注浆加固，提高施工安全性和稳定性。
五、施工工艺1. 前期准备：确定施工场地，进行地面标志和测量，布置设备和材料。
2. 掘进准备：进行隧道掘进的准备工作，包括地下管线的调整、地下水位的降低等。
3. 土体控制：通过注浆加固、支护结构等措施，对周围土体进行控制和加固。
4. 管片推进：采用专用的推进机械设备，将预制好的管片逐步推进到隧道内，并进行连接。
深圳地铁12号线共建管廊工程矩形顶管法施工技术研究
深圳地铁12号线共建管廊工程矩形顶管法施工技术研究摘要：随着地下工程的开发利用，综合管廊的建设越来越多，矩形顶管法在此类工程的应用中具有一定的优势。
以深圳地铁12号线共建管廊工程为例，从设备选型、始发井、接收井与端头土体加固施工、顶管推进、出土及弃土和注浆等方面重点介绍矩形顶管法施工工艺，详细阐述了顶管法施工关键技术。
该技术积累了丰富的矩形顶管施工经验，确保施工质量。
关键词：综合管廊；矩形顶管法；施工技术0 引言近年来，城市发展速度飞快，土地资源在城市的建设中越来越重要，建设综合管廊可以有效利用地下空间，推进城市现代化发展。
矩形顶管法在目前的综合管廊中有着一定的优势[1]，随着矩形顶管法的发展应用，其设备制作和技术水平逐步提高。
吴列成[2]等以上海轨道交通14号线静安寺站工程为例，研究了大断面矩形顶管法地铁车站施工沉降控制技术。
李俊玲[3]研究分析了地铁出入口采用矩形顶管法施工时始发、接收方式的特点。
刘博海[4]等通过对大断面矩形顶管法的应用，提出施工关键技术问题及解决措施。
陈兵[5]采用现场实测结合相关理论来分析顶管施工过程中地表沉降的原因，提出顶进过程中触变泥浆结合浓泥控制地表沉降。
目前，针对矩形顶管法对于地层变形影响的研究较多，但对于矩形顶管法施工技术的研究较少。
文章结合深圳地铁12号线共建管廊工程实例，提出具体的矩形顶管法施工技术，有效控制沉降，为工程安全施工提供了保障。
1 工程概况轨道交通12号线起点为南山区赤湾左炮台,终点为宝安海上田园，主要穿越南山区和宝安区，工程综合管廊为除地铁12号线管廊范围同步建设的市政综合管廊节点土建工程外的区间管廊，其中前进一、二路段综合管廊长3.2km，前进一路AK0+109～AK0+152.6段以及AK0+384.5～AK0+431采用顶管法，双排矩形箱涵结构。
顶管施工范围内上覆第四系素填土层、淤泥质黏性土层、砂层、砾质黏性土层、全风化花岗岩及强风化花岗岩层，地下水位埋深3.7m。
城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法(2)
城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法一、前言城市地下过街通道是连接两侧街道并提供安全通行的重要工程，其施工工法对于通道的建设质量和效率至关重要。
本文将介绍城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例，希望能为读者提供指导和参考。
二、工法特点城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法具有以下特点：1. 大截面：该工法采用大截面矩形顶管，能够满足通道的需求，提供足够的空间供人行通行。
2. 高效节约：该工法利用顶管施工，避免了挖土开挖和回填的过程，能够节约人力和时间，提高施工效率。
3. 稳定可靠：矩形顶管结构稳定可靠，能够承受地面和交通荷载，确保通道的安全性。
4. 环保节能：施工过程中不会产生大量废弃物，减少了对环境的影响，符合可持续发展的理念。
三、适应范围城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法适用于以下场景：1. 城市交通密集区域：适用于城市道路交通密集的区域，能够提供安全的人行通道，减少行人与车辆的冲突。
2. 过街需求较大的区域：适用于过街需求较大的区域，如商业区、医院、学校等人流密集的地方。
3. 公共设施建设：适用于公共设施建设，如地铁站、公交站等需要建设地下通道的场所。
四、工艺原理城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法的工艺原理主要是通过挖掘顶管隧道，并在顶管内施工，最后将顶管和地表连接，形成完整的地下通道。
具体工艺包括以下几个环节：1. 顶管隧道的挖掘：先进行顶管隧道的挖掘工作，将隧道挖掘至一定深度，保证顶管的安装和施工空间。
2. 顶管安装：将预制的矩形顶管按照设计要求逐节安装，保证顶管的水平度和垂直度。
3. 顶管内施工：在顶管内进行混凝土浇筑或其他相关工程，确保顶管的结构和功能完整。
4. 顶管与地表连接：施工完毕后，将顶管与地表相连接，形成完整的地下通道。
五、施工工艺城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工艺包括以下几个阶段：1. 原地勘测：对施工地点进行勘测，了解地质条件和施工环境。
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地下综合管廊与矩形顶管施工
摘要：城市综合管廊是市政工程的综合，城市综合管廊设计成为评价市政工程系统性、综合性、科学性的重要标尺，在城市化进程加速、空间资源紧张的背景下，合理地进行城市综合管廊设计工作就显得尤为重要。
本研究主要介绍将矩形顶管施工方法运用到地下综合管廊之中。
关键词：地下综合管廊；矩形顶管；施工
1?C合管廊
综合管廊，就是在地下建造一个隧道空间，将两种以上的城市管线集中设置于同一地下人工空间内所形成的一种现代化的城市基础设施，这样便于统一管理和设计。
一方面，首先是我国对地下综合管廊的经济性只是停留在管道直埋的造价上，但这样是不科学的，应该从建设和维修及其管理的方面进行比较，才能反映地下综合管廊优越性。
当前管道直埋的成本往往只考虑前期投入资金，而忽略了交通堵塞、重埋成本，而地下综合管廊的经济效益恰恰表现在重埋修建成本上，比如对交通环境影响较小。
其次随着城市发展，城市地下管线已经如蜘蛛网般密集，而且有增无减，各类管线的无序开发，给有限的城市地下空间带来了太大的难题，修建综合管廊可以大大改善这种恶性循环，大大
改善施工引起的交通堵赛、城市地面混乱等问题。
最后地下结构是具有天然的抗震、防风、防洪等作用，可以大大降低自然灾害对城市管线的伤害，在战时也可以有一定的保护作用，大大提高了城市的防灾能力。
从另一方面上来看，首先综合管廊处于地面以下，存在很多技术性难题，施工相对困难；其次地下综合管廊投资较大，回收周期较短，需要各个单位互相协调与沟通；最后将不同管线放置于同一地下空间，容易造成一定的安全隐患，且现有的关于地下综合管廊的法律还有待完善。
2顶管施工
顶管施工的施工方案很多，但是大同小异，下面以机械顶管说明顶管法的施工原理。
顶管施工一般是在坑内设置支座和安装千斤顶，借助千斤顶和掘进机前进，沿着铺设的管线一直到达接收坑。
这是一种边开挖地层，边接长管道的顶进方法。
3矩形顶管与地下综合管廊的结合
现在我们来了解一下矩形顶管施工的历史，世界上最早的顶管法隧道是1826年开始建筑的英国伦敦穿越泰晤士河底的矩形公路隧道。
由于圆形隧道衬砌结构具有受力均匀、内力较小，而且施工性能比较好的优点，在此后100余年内，几乎所有的隧道断面都是圆形的。
1960年代，日本及欧洲的一些国家已经开始研究矩形顶管技术，其中日本的发展速度
是比较快速的。
而我国将矩形顶管技术首次应用在全国地下综合管廊项目施工中是在2016年10月19日，内蒙古包头新都市区经三路地下综合管廊穿越建设路矩形顶管工程。
在近几年，矩形顶管技术广泛应用于全国各地地下综合管廊项目中。
那么为什么要选择矩形顶管施工呢？首先相对于通常只能预制圆形顶管隧道，矩形顶管隧道的管节选择更多可以现场浇注也可以预制；次相对于圆形顶管来说，矩形顶管能更好地适应浅土，可以降低构筑物的深度；更重要的是矩形结构的顶管断面能够充分利用，据研究统计矩形结构断面大概能节省百分之二十的空间。
现在让我们分析一下其中个别案例。
以内蒙古包头新都市区经三路地下综合管廊穿越建设路矩形顶管工程为例，首先该工程施工难点在于施工地点位于车流量较大的城市主干道，若是用传统的明挖法，造成交通堵塞是无疑的，并且路段地下各类管路、各类光缆布置繁杂，施工比较麻烦；其次若是用盾构法施工，造价则相对过高。
回看这两年，土压平衡矩形顶管法一般成功运用在软土地区城市地下工程中，例如已建成的“下人行连接通道工程”、“上海轨道交通6号线站过街出入口”等。
一般来说，沙砾土具有黏聚力小、成拱效应差、自稳时间短、刀盘上方土体极易形成小范围塌方、流塑性差、出土困难、土压仓土
压力波动敏感等特点，很难保证土压仓与工作面土体土压的动态平衡。
因此，在砂性土地层条件下矩形土压平衡顶管顶进施工的难度较软土环境更大。
尤其是当顶管施工区域存在地下市政管线时，如果顶进施工参数选用不当，容易引起周围地层扰动过大，进而造成相邻管线附加变形过大而引起管线断裂等工程事故的发生，但是本工程创新地将土压平衡矩形顶管法运用到沙砾土层中。
再来看看作为首批10个地下综合管廊试点城市之一的苏州，已经于2017年11月6日完成地下综合管廊顶管施工的贯通，苏州城综合管廊工程，位于苏州市城北东路与沪霍线高速人口相交处。
管廊顶管沿线下穿越元和塘河道以及给水、雨水、电信等地下管线。
该工程是国内管廊领域最大断面、最长顶进距离的顶管工程之一。
值得一提的是，该工程在技术方面进行了创新，它采用了压浓泥和注触变泥浆相结合的减少摩擦阻力的方法。
两个案例的相似之处在于施工地点位于车流和人流量较大的地区，再者现场条件复杂，地下各种管线相互混杂，所以开槽土方量大，显然不能使用传统的明挖法，而若使用盾构法，造价则相对较高，工序较为复杂，相比之下矩形顶管施工是更加明智的选择。
4结论与讨论
矩形顶管施工技术在包头、苏州等地区的地下综合管廊
的建设过程中的成功运用，都向我们展示了矩形顶管的优越性、可实施性。
但是从另一方面我们也能看出矩形顶管的一些劣势，首先关于矩形顶管理论研究较少，它大部分是依据盾构法施工隧道的开挖面稳定性来进行的（它是侧重于开挖面极限支护压力的确定）。
再者矩形顶管在顶进过程中容易造成“背土现象”，所谓背土现象是指在向前顶进过程中，由于矩形顶管的上面几乎水平，而若是在埋深较浅的情况下，上部土体的卸载拱作用相对不明显，卸载拱高度以内的土体在摩阻力的反作用下会随顶管移动而移动，就犹如顶管背着上覆土体在移动。
综上所述，矩形顶管施工发展前景一片光明。
参考文献：
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