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1、上海地铁陆家嘴站5号出入口矩形顶管施工1概述(1)工程概况上海地铁2号线陆家嘴车站5号出入口人行地道工程,位于浦东陶家嘴金融贸易中心区,两条人行地道采用矩形顶管施工，其中5号出入口为始发井，4号出入口为接收并，分布在延安东路隧道引道段的南北两侧，见图1,图I工程总平面、纵剖面图通道由两条长各为6225m的平行管道组成.两条管道外雕净间距为22m.管道坡陡均为0.2%,管道顶平均攫土厚度约5.3m。本工程首次枭用3828mm3828mm如合刀盘上压平衡矩形顶管机施工。通道结构全部采用预制矩形铜筋混凝土首节，管节接口全部枭用“广型承插式，接缱防水装置由糖齿形止水信和弹性密封垫内外两道组成,管节外形
2、尺寸为38(X)mmx3800mm.照理为4(X)mm.管节长度为2m.管节设计强度等被为CSO,抗渗等级为0.8MPa工程沿线将穿越陆家嘴路、延安东路隧道南北线浦东引道段及上水管、煤气管、雨水管、污水管、市话战、电力线等地下管我.其中管道顶与450mm污水管、SlOOOmm雨水管、X00mm雨水管底冲苑均为1m,与延安东路隧道南线引道段结构底JR小净距为l564m.(2)地质状况本工程管沿线主要穿越的地层为：灰色砂质桁十、灰色淤次质粉质粘土,各十层物理力学指标见我1.各JK学序9土层名称层底标BiIIl任原m含水*(%)容重kNm,孔隙比eJK缩模聚Ml内摩擦fi!(Di人工填土2.191.
3、91(2)梅黄色粘土0.69IJ(2)2灰色妙版物土-231332.117.90.8978.外灰色淤泥1粉版格土631442.718.01.2013.13(4)灰色淤泥质枯七-11.504.9917.11.402.1923.6(5)灰色拈土-15.814.5!17.61.1293.6748.52.3828mmx3828mm+”：平衡矩形顶管机(I)脩工原埋掂形顶管机脩工以上压平衡为工作原理,通过大刀盘及仿形刀对正面土体进行全断面切削,改变螺旅机的转速及顶进速度来控制出土*.使上仓内的士压力值移定并控制在所设定的范用内,达到开挖面的土体检定，顶进形成的断面由不断顶入的矩形管节组成矩形磁道.(2)
4、主要他工机械设备及各项性能(见表2)主要施J1.机械设备及各项性能役2设备名称技术参数指标顶管机光体尺寸断面尺寸3828mmXK28mn刎僮系统千斤顶数fit8台前段光体Kltt3(XOmm纠编角度1.8后段光体K收600mm鼓火顶力1200OkN刀盆系统刀盘抬速0-1.4rpn螺货机系统箱送肥力42m最大扭矩175kNn转速G-ISrpm仿杉刀系统仿形刀故或2此人扭矩25.9kNmH大行和270mm顶边装置千斤顶数Ift16f总顶力2560缸体长度2515mm千斤顶行程1.3Omm3矩形顶管诳、出洞施工技术(I)项管出洞施工技术顶管机顶出距工作井6m范围为出洞段.封门形式及地基加囿工作井蜃坑
5、支护结构采用SMW档土墙即在水泥土搅拌桩内抽入H型钢作围护结构,然后采用现浇钢筋混凝土进行内部结构的施工。SMw挡土墙即为工作井的洞圈封门。也就是说，此原管的出洞过程即为搅拌桩内H型钢的拔除及机头顶过山洞加固水泄土段并进入原状土体的过程.工作井外侧距井壁270()mm范围内采用5排搅拌桩作地基加固.见图2,其设计强位为1.2MPa-在确定顶进设备运咕情况良好后，将原着机顶入洞圈内至柜SMW挡上墙100mm左右.图2出洞段地基加固断面图洞圈止水洞阍与管节间的建筑空隙为Ilomm.在顶管出洞过程中板易造成外部土体涌入工作井内的严重事故.为此.施工前在洞圈上安装环形帘布橡胶板，以密时洞圈，橡胶板由1
6、2mm压板固定率毒，压板的螭性孔采用椭圆形式，以利于在顶进中施时词节乐板与管节间的间隙.保证帘布橡胶板的密封性能.土仓内加注粘土为防止在搅拌桩内H型钢拔除过程中正面土体的坍塌,并由此而造成工作井前方电缆出现过盘沉降等施工险情.在顶笆用上H型钢后，利用螺旋机倒转向土仓内压注粘性土，并提高到一定上压力(P=O.065MPa),在土仓内加注拈土，可润滑土体便于爆淀机出土，同时确保刀盘受力均匀，避免顶管机旋转。主要施工参数摸索由手工作井与砧家啸跖距礴仅为7m,旦在顶进中将附续穿越降家联路、850mm污水管、如Ooomm雨水管、延安东蛤隧道引道段、好Wmm用水管等，所以在顶管出洞过程中应尽显减少水土流失
7、，控制好地面沉降.在H型钢全部拔除后，应立即开始顶进机头.由于正面为全断面的水泥匕为保护刀盘和仿形刀，顶进速度不宜过快，使刀盘和仿形刀健对水泥上进行彻底的切削，防止井壁整体移位：另外由于土体过硬，必要时可加入遭埴清水来软化和润滑土体.在水泄土被基本推出,幄旋机内输出全断面原状七后，为控制好地面沉降、顶进轴线,防止顶管机突然“偌头，宜适当提制顶进速度，把正面上压力建立到梢大于理论计笄值，以减小时正面土体的扰动及出现的地面沉降.在顶管的山洞段施工中，应不断根据地面沉降的数据反馈进行参数调整，迅速揍索Hl各类参数最佳设定值.(2)璐管进洞施工技术顶管机顶进至矩接收井6m范围为进洞段.顶管机姿态的复核
8、测髭当顶管机逐渐斌近接收井时,应适当加强测收的频率和精度，减小轴线偏基，以确保丁费管顺利进洞.顶管货通前的测瓜是复核顶管机所处的方位确认顶管机状态、评估顶管机进洞时的姿态和拟订顶管进洞的施工轴线等的重要依据,使顶管机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，正确无误地座落到接收井的基座上.各施工参数的调整在顶管到达距接收并6m时，停止第一节管节的压浆，并将压浆位置逐渐后移，保证Bi管机在进涧访彳j6m左右的完好上塞效应，避免在进洞过程中减摩泥浆的大业流失而造成管节周边摩阻力骤然上升。在顶管机切口进入接收井土体进洞加固区后应立即词整机头姿态,使其与顶进轴线相平行,尽可能构顶管机和后
9、郃管节间出现的接缝间隙减为段小.同时适当减慢攻进速度，加大出十就逐渐减小正面上压力，以保证洞口处结构稳定和顶管机设备完好.洞圈封堵在顶管机切口到达混凝土搅拌桃后,杼止顶进.并在接收井洞网外搅拌班的四个角开观察孔.以确切探冽出膜管机的实际位置.在确保顶管机能正确落在接收井洞圈范围内时，开始凿除搅拌桩.在搅拌桩被完全雷除后，迅速、连续顶进管节，缩短顶管机进洞时间。顶管机顶进到位后，立即符钢板与其煤成一个整体，并用水硬性浆液埴充管节和洞圈的间隙，减少水土流失。4顶管顶进施工技术1)主要施工技术参数的捽制正面土压力的设定作为土乐力的最初设定(ft在实际及进后通过顶进参数、地面沉降监测数楙.将设定土压力
10、值调整到0.l2MPa左右时,出土求、地面沉降情况较为理想.出土麻控制一节管节的理论出土员为3.8x3.8x2=29m3.在丁先进过程中，应精确地统计出每节管节的出土房，尽量使之与埋论出土量保持一段，以保证正面土体的相对稳定，然小地面沉降量.顶进速度顶管顶进速度是保证切口土压力稳定、正面出土量均匀的主要手段所以在顶进时，应不断调整顶进速度，找出顶诳速度、正面土压力、出土Jil-：者的最佳匹配值.以保证顶管的顶进垢量.确保顶进设备以最佳状态工作.各施工参数的相互关系(见图3)j1.S)l图3施工多数雷达图M小正面土压力可适当减小刀盘扭矩,但同时将增大地面沉降E.增加涧滑泥浆压注地，可减小顶进阻力
11、，同时适当提高顶进速度，(2)原进轴线的控制轴线控制是矩形顶管顶进的一大难SS,由于原管机外壳与外部上体间是4个面枳为I2m2的面面接触，所以在顶进时一旦出现较大麻的偏差并形成导向，将增大纠偏难度.顶管在正常顶进施工过程中，必须密切注意项进轴税的控制.在每节管节顶进结束后，必须根犯顶管机的姿态.做到随偏陵纠.且纠偏M不宜过大，以避免上体出现较大的扰动及管节间出现张角.，高程控制考虑到顶管上部管线众多,在攻进过程中一旦顶管上抛过麻，不宜采取降低地面土压力、增大出土质、过尿向下纠偏等动作，在顶进时，将高程始终控制在负值，这样即使在顶管机下沉过地时,应枭取的刎偏措施也和地面沉降控制要求相统一.平面控
12、制由于受第一条顶管顶进时挤压、压浆等影响.在已成管道周边上体强度较原状士大，以至在第二条顶管顶进时.平面将偏离已成管遒。顶进时将平面始终控制在靠己成管道方向，以利于顶管轴线控制。转角控制由于矩杉隧遒今后是作人行通道用，因此对管遒的横向水平整求较高,在顶进过程中需密切注意顶管机的朴角，一旦出现微小转角，就应立即果取刀盘反转、加压铁等措能往何纠.形成良好导向在顶进时徒隔Im对顶管机姿态进行电核，MI偏强!纠.在出洞段就形成一个与设计轴税相吻合的顶诳凯道,使顶管始终沿此导向向前延伸，减小顶管轴线控制的难度。注浆纠偏如管节轴线偏离后不及时纠正，杼向一旦形成，会造成境管机更大的倒围，在管节不同部位注浆，
13、起到刎偏效果，在祭个顶进过程中，粮税严格控制在项标准以内。顶管机切口及尾部保点轴践最大伯为：W平面+38mn,高程-25mm：尾部平面-47mn,诲程+52mm；（3）管节诚原为M小土体与管壁间的原阻力，控制好地面沉降，提高工程质量和施工进度，在顶管顶进的同时，向管道外壁压注一定Ift的润滑泥浆.变固固摩擦为固液摩擦.加强润滑泥浆的张注管理,一方面要保证一定的木注量.另一方面还应保证所注泥浆要有施的要求.为保证乐浆效果，主要采取了以下技术措施；对泥浆原材料进行骁收，保证其质疑；制定合理的湘浆配比，保证润滑泥浆的稳定：经常时拌好的泥浆进行测试,确保润滑泥浆的质盘.压浆顺序地面井浆T启动JK浆泵一
14、总管佣门打开一管节阀门打开一送浆（顶进开始I管节阀门关闭（顶进停止）一总管的门关闭r井内快速接头拆开一下音节r接2寸总管一循环或始，单节管节注浆*计算；V=2x(3.8282-3.82)x5(Xni=2.1m3制定合理的压浆工艺，严格按压浆怫作规程进行.为使顶进时形成的建筑间隙及时用润滑泥浆所填补，形成泥浆套，压浆时必须坚持防顶防压、逐孔压浆、全我补浆、浆瑶均匀”的原则,注浆压力控制在0.5MPa左右.5周的环境保护的施工技术指施由于工程沿线将穿越延安东路随道浦东引道段及上水管、煤气管等诸多地下管线，见图%在顶进过程中的地面沉降控制做为曳要.图4管戏分布图(1)地面沉降机理在顶管顶进过程中，由
15、于顶管机周用土体的扰动和地层损失，造成地表沉降。从理论上讲，顶管法施工引起隧遒周的地表沉降主要指施工沉降、主固结沉降、次固结沉降三者之和.由于次固结沉降信相对较小，一般认为总沉降属等于施工沉降加上主固结沉降.施工沉降是指在施工过程中由于地层损失而引起的地龙沉降.产生施工沉降的主要原因有：在顶进过程中，由于切口水压过低、实际出土瓜大于理论出土麻，引起周围土体不断涌到顶管机正面，使土层出现应力重分布：顶进时，同步注装未能及时Wl补用尾和管节之间形成的建筑空隙，致使用困土层应力释放，埴补了这段空隙：在顶管纠偏时，引起一例上体挤压，另一侧十体附加应力择放，形成空班.主固结沉降主要由于顶管顶诳过程中对土层产
