DN2700混凝土顶管120°斜角对接施工.doc

DN2700混凝土顶管120斜角对接施工顶管对接作为一项非开挖工程技术，彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。本工程W3#井因受周边环境限制，将原投标方案明开挖基坑工艺变更为顶管120斜角对接工艺。斜角对接不同于以往顶管对接形式，是顶管对接领域的一大技术创新，也是对本工程的一个巨大挑战。通过公司技术攻关、项目部团队的精细管理，本工程顶管120斜角对接施工于2013年1月31日顺利完成。一、工程概况上海市城市环境项目APL三期城市污水管理子项目（上海市污水治理白龙港区域南线输送干线完善工程）浦西过江管及连接管主要工程内容包括如下：污水总管走向：新建2700污水管道自虹梅南路老沪闵路口2400总管检查井起老沪闵路华泾路华泾路提升泵站黄浦江林浦路S20路济阳路交汇井。本标段为污水管管道自华泾路提升泵站穿越黄浦江，沿林浦路，S20路至济阳路交汇井，总长3705m，其中过江管2700，L=1105m；浦江连接管2700，L=2575m，均采用“F”型钢承口式钢筋砼管，楔形橡胶圈接口，管道平均埋深6.0022.75m,沿线需要穿越黄浦江、M8号线、S20立交等重要构筑物。本工程包括工作井3座、接收井4座，采用沉井、钻孔灌注桩、旋喷桩等围护结构形式。施工平面图如下：W3号井顶管斜角对接点本工程W3#井原设计位于林浦路正中央，该路为临江村进出唯一干道，978路公交车、富春混凝土搅拌车以及村内出行的人员比较多现场无法封路。原投标方案W3#井围场面积700m2，按照此方案施工，围场需要搬迁变压器间、高压电杆、绿化、地下管线；若修建便道，需要拆迁附近的民房，而且两侧均无新建便道条件。经与设计单位沟通协调，采用机头对机头120斜角对接施工，仅需要围场面积100m2，无需搬迁变压器间、高压电杆、绿化、地下管线，无需修建便道和拆迁附近的民房，有效的解决因地面空间不满足基坑施工要求的难题。二、施工难点及技术亮点2.1 对接点土体加固分层次分阶段进行为了达到能保证止水效果的同时，而又不给顶管机磨加固区增加难度，而且考虑到W4W3顶管机头先到达加固点后进行骑马井施工，以及防止机头壳体下沉，本工程对接区域分两次加固，第一次施工形成“杯状”加固土体，第二次主要对“杯状”内部土体进行加固，采用800高压旋喷桩施工。第一次旋喷加固：顶管施工前在顶管对接地方进行旋喷桩加固，采用800高压旋喷桩施工，搭接250mm，具体掺入量将根据对接地点底实际地质情况而定，加固范围以对接点为中心，半径7.5m，面积约44m，外围两排旋喷桩加固深度为13.2m，对应标高为-8.3m4.9m。内圈加固深度度3m，对应标高为-8.3m-5.3m。 附图2-1 第一次旋喷加固平面图（左）和剖面图（右）第二次旋喷加固：待W4W3顶管机头顶进至对接位置，进行标高1.42m-5.3m处的土体进行二次旋喷桩加固，加固深度6.72m。 附图2-2 第二次旋喷加固平面图（上）、剖面图1-1（下左）和剖面图2-2（下右）2.2 顶管机外壳相交部分切割顶管上部土体加固施工完成后，即进行W4W3段顶管机头的切割工作，切割范围为从机头中心部分到机头底部，底部宽度为1.08m。附图2-3 W4W3顶管机头平面图机头切割时，为防止外部水流入机头，切割空隙采用沙包及时填充。同时采用槽钢进行加固处理，确保安全。附图2-4 W4W3顶管机头切割部位填充剖面图W2W3段顶管机头顶进到位后，即进行机头内部拆除，设备拆除的次序：电器零部件，保留照明电器和线路；拆除液压系统零部件和纠偏装置；拆除驱动装置；切割和拆除刀盘及其它掘进机附件。拆除完成即进行封闭焊接施工。 附图2-5 W2W3顶管机头插入W4W3机头2.3 顶管机外壳开口处封闭机头封闭施工分为两部分，第一部分为W2W3段顶管机头插入切割机头后，首先割除机头相交的机壳多余部分，进行焊接施工。焊接完成进行两个机头内刀盘及其它设施的拆除，掏除敞口处土体，采用2cm钢板封闭完成。机头对接开口处连接钢板分成12块，并按照“从上到下，自东向西”的连接顺序进行焊接。W3号井开口处钢板焊接 附图2-6 机头对接开口连接钢板展开及分段连接顺序图机头对接开口处连接钢板前，在连接钢板外侧如图所示加5道20b槽钢骨架，骨架固定完成后再进行开口处钢板焊接。2.4内胆制作和混凝土浇注（1）、根据掘进机的原有的结构尺寸、对接长度预先分段加工内胆弧板，采用1cm的钢板，便于就位安装，段与段之间纵缝必须错开；（2）、按内胆制作的次序，提前切割机头泥浆面板，在切割、焊接工序前做好管道内的通风准备工作；（3）、按先封机头对接处机头外壳缺失部分后往两侧向后展开，焊接可靠；（4）、内胆的钢筋配置，外侧不配置钢筋，每圈内胆注入C30混凝土，并留100mm待浇；（5）、注入混凝土口设置三个，从两边的注入混凝土口注入开口处混凝土或部分砂浆，直到中间的注入口冒出混凝土或砂浆时，停止注入，最后焊接封死注入孔口；（6）、内胆内部按设计要求进行防腐处理。附图2-7 内胆制作三、环境保护与社会效益3.1原投标方案对周边环境的影响原投标方案W3#围场面积700m2，按照此方案施工，围场需要搬迁变压器间、高压电杆、绿化、地下管线；若修建便道，需要拆迁附近的民房。W3号井顶管接收井原设计的施工场地位于林浦路正中央（路口信号灯位置上），该道路路幅7.5m宽。W3号井为800钻孔灌注桩+两排800高压旋喷桩基坑施工工艺，外径尺寸为11.2m，井位占据整个路幅，施工时林浦路需要全部封闭。该路为临江村进出唯一干道，978公交、富春混凝土搅拌车以及村内出行的人员比较多。若修建便道，需要搬迁原井位南面、林浦路西侧的民房建筑、通信电杆、地下管线，井位南面、林浦路东侧的变压器间、高压电杆，该供电电网是通往临江村唯一供电网。 3.2顶管对接方案减少对周边环境的影响在井位规划范围内，原井位北侧7m有污水箱涵（污水二期），林浦路路口西南侧有民房建筑，因此，井位只有向临浦路路口东南侧的绿化带内位移。但由于距离W3井南侧27m处有军管仓库，如果在现优化位置上继续将井位向东南移动，势必导致顶管轴线进入军管仓库下方，同时移动后的井位也超出林浦路规划红线，无法实施。因此，经与设计单位沟通协调，现拟将井位向东南侧平移20m。优化井位位置上方有高压电力线路（净空11m），钻孔灌注桩围护施工桩机、钢筋笼高度大于高压电力线路高度，桩机设备无法安装、钢筋笼无法起吊。故无法采用钻孔灌注桩围护施工。根据现场提供可用施工面积，以及对各种方案对比，只有顶管地下对接施工工艺具有可行性。顶管地下对接技术占用场地面积小、施工灵活、可操作性强、安全度高等优点，在污水领域已经多次成功应用，技术已经成熟。在该工程W3号井采用顶管地下对接方案，100m2场地面积不仅可以满足对接工艺，同时采用地面骑马井施工满足工艺要求。很好解决场地小、障碍物多等先天制约条件。采用顶管地下对接方案的优势：（1）、采用地下顶管对接技术可以大大降低地面作业施工面积，可解决因地面空间不满足基坑施工要求时，无接收井的情况下，完成地下顶管的连通。（2）、地下对接可完成120对接角度，转弯角度大于原方案转弯角度，可减小水头损失，有利于水体流动。（3）、本工程顶管对接是机头对机头120斜交对接，不同于以往顶管对接形式，是顶管对接领域的一大技术创新，对未来顶管对接技术有很好借鉴作用。 附图3-1 两方案施工所需场地对比四、类似顶管施工可借鉴经验在今后的顶管斜角对接施工施工中可借鉴的经验有：（1）、为控制顶管对接处周边土体沉降，设置顶管模拟试验顶进段。通过在100米范围内的试顶进，来摸索顶进施工参数和地面沉降变形规律，以保证顶管对接时，采取最合理的施工参数，尽量减少对接施工对土体的扰动，将周边的沉降控制在允许范围内；（2）、对接施工时，为了提高对接精度，在顶管机进入加固区前，调整机头方向，控制轴线偏差，按照设计轴线进入加固区，尽量避免在加固区内纠偏；（3）、斜角对接施工对加固区土体加固质量要求很高，对接处土体加固质量的好坏直接关系着对接作业人员的安全以及内胆制作的质量，为了保证土体加固质量，而又尽量不增加顶管机磨加固区的负担，应该分阶段加固，分别在顶管机头第一次进洞前和进洞后，对周围土体进行分层次分阶段加固。（4）、顶管机壳体开口处封闭质量是顶管对接施工中的重要控制点，应根据掘进机的原有的结构尺寸、对接长度预先分段加工内胆弧板，便于就位安装，段与段之间纵缝必须错开，避免通缝。按先封机头对接处机头外壳缺失部分后往两侧向后展开，钢板