地铁车站出入口顶管施工方案矩形顶管法

1、上海轨道交通 7 号线 xxx 站2 号出入口顶管工程施工方案及报价书上海 xxxxxx 有限公司矩形顶管项目经理部1.1顶管方案概述XXX站2号出入口位于锦秋路南侧，其地下通道部分横穿锦秋路。锦秋路下 地下管线众多，为减少道路翻交和管线搬迁，并确保安全施工，2号出入口过锦秋路出入口通道拟采用矩形顶管法施工。本次通道施工将穿越锦秋路及其众多的地下管线，根据提供的地下管线资 料，地下管线有上水管、电话电缆、电力电缆、雨水管、煤气缆、污水管等管线, 主要管线汇总见下表。表1锦秋路地下管线汇总表序号1管线种类管径/规格埋深（m）管材位置1电力电缆0.7缆2空军军缆直埋缆3给水管3000.7 1.1铁

2、4煤气管3001.8铁5r煤气管5001.7铁6路灯电缆0.5缆平行于锦秋路7雨水管6001.7砼从北向南8军用电缆3根1.2缆9路灯电缆0.5缆10信息管块24孔0.9 1.7缆11给水管 10001.0 1.4铁12给水管1500.7 1.0铁本次顶管地下通道横断面净空尺寸为 3mx5m，外包尺寸为4mx6m，拟采 用4m x 6m大刀盘土压平衡式矩形顶管机进行掘进施工，顶管段约长40m，覆土约为5m，推进坡度为0%,顶管始发井净空尺寸为9.2mx8.6m （长x宽），设于 锦秋路南侧；顶管接收井紧贴车站主体连续墙设置， 净空尺寸为3.0mx 8.0m （长 x宽），设于锦秋路北侧。顶管始

3、发井、接收井基坑围护采用SMW工法围护，采用桩径?850mm的进口三轴搅拌桩机进行施工，插入型钢（H700x300）。详见附图1工程总平面图附图2顶管施工剖面图从提供的地质资料来看，本工程主要在2灰色粉质粘土和灰色淤泥质粘 土层中顶进，管顶以上土层分别为1层杂填土、2层浜填土、层褐黄灰 黄色粉质粘土和1层灰色淤泥质粉质粘土。顶管通道结构全部采用预制矩形钢筋混凝土管节，管节外形尺寸为4m X6m,壁厚为50cm,管节长度为1.5m。管节混凝土强度等级为C40,抗渗等级为 S8,管节接口全部采用“ F”型承插式，接缝防水装置采用锯齿型止水圈和双组 分聚硫密封膏。根据本工程情况,完成矩形顶管施工约需

4、 33 日历天：顶管设备进场安装调 试 10 天,顶管顶进施工 15 天,浆液置换 3天,顶管设备退场 5 天。顶管退场 后一个月进行管节嵌缝,工期为 10 天。1.2 矩形顶管机原理性能本工程采用的4mX 6m偏心多轴双刀盘式土压平衡矩形隧道掘进机，采用两 个单独的刀盘切削土体, 并挡住开挖面土体, 有效防止正面土体倒坍。 刀盘采用 液压系统进行驱动, 由每套为四组的偏心驱动装置分别驱动两个刀盘进行相同或 相反方向运转。 刀盘切削正面土体, 经搅拌后进入刀盘后面的土压仓, 使机头土 压仓内建立的土体压力抵抗开挖面的土压力, 利用调整螺旋机的转速及顶进速度 来控制土仓的土压力, 以保持开挖面的

5、稳定, 控制地表的隆起和沉降。 它由主顶 进装置推动机头向前运动。 机头分成前后二段, 中间由纠偏千斤顶联接, 有利于 机头的姿态控制,以保证隧道轴线的偏差能控制在设计范围内。螺旋输送机采用轴向端部出土, 增加排土高度,为大容量土箱运输创造条件。 根据正面土体土压值大小,控制螺旋输送机排土速度,保持土压平衡。刀盘和螺旋机的驱动都采用液压系统, 通过改变液压泵排量来控制两者的运 转速度。主顶装置由基架、油缸组、顶环、 U 型顶铁、钢后靠及液压动力站等组成, 是顶管施工的重要组成部分。顶管机主要性能参数如下： 顶管机壳体尺寸：a. 外包尺寸：6028 X 4028mmb. 长度（不包含螺旋机）：4

6、400mm 刀盘系统：a. 刀盘数量：2个b. 刀盘：3000mm X 3500mmc. 最大扭矩：44Tm X 2 纠偏系统：a千斤顶数量：16个b. 纠偏角度：水平土 1.1，垂直土 1.7c. 额定推力：27000kNd. 最大推力：31000kN 螺旋机：a. 输送能力：42m3/hb. 转速：015rpmc. 额定扭矩：17.9kNmd. 最大扭矩：21.4 kNm 顶进动力装置：a. 油缸数量：12个b. 总推力：2000X 12=24000kNc. 千斤顶行程：1500mm1.3 顶管施工工艺 顶管施工流程见图 1。 顶管顶进工艺详见附图 03：矩形顶管顶进工艺图。1.4 顶进前

7、的施工准备工作 地面准备工作： 在顶管顶进施工前， 按常规进行施工用电、用水、 排水及照明等设备的 安装。 施工材料、设备及机具必须备齐，以满足本工程的施工要求。 井上、井下建立测量控制网，并经复核认可。 地面设备的安装及平面布置：地面设备主要有液压动力站、拌浆系统、 供电系统等设施安装及调试， 此外还有管节堆场、 土方堆放、安全护栏等的布置。地面配有一台100吨履带起重机，负责整个顶管施工期间井上、 井下的材料、设 备的装卸。详见附图04顶管施工场地平面布置图图1矩形顶管施工流程图井下准备工作： 出洞防水装置安装由于洞圈与管节间存在着一定的空隙，在顶管出洞及正常顶进过程中极易出现外部土体涌入

8、工作井内的严重安全和质量事故。为防止此类事故发生，施工前，在洞圈上安装一帘布橡胶板，以密封洞圈，橡胶板外部以压板作靠山，压板 的螺栓孔采用腰子眼形式，以利于在顶进中压板位置可随管节位置变动而随时调 节，以保证帘布橡胶板的密封性能。 基座安装由于顶管基座的定位准确与否，将直接关系到今后顶管的顶进轴线，故顶 管基座位置需按设计轴线进行准确放样， 安装时按照测量放样的基线， 吊入井下 就位焊接， 基础上的轨道按照顶管设计轴线并按实测洞门中心居中放置， 并设置 支撑加固。由于此次顶进为矩形管节， 所以基座两轨道纵横面的标高和坡度相当关键， 需反复测定，否则将严重影响今后的顶管质量。 主顶的定位及调试验

9、收 主顶的定位将关系到今后顶进轴线控制的难易程度，故在定位时要力求与 管节中心轴线成对称分布，以保证管节的均匀受力。主顶定位后，需进行调试验收，保证千斤顶的性能完好。 工作井内的平面布置 搭建井内测量平台、安装配电箱、控制台、扶梯等，敷设各种电缆、管线、 油路等，井内平面布置要求布局合理，保证安全。 顶管机吊装就位，调试验收 地面辅助工作及井内安装结束后，吊放顶管机，接通电气、液压、注浆等 系统，进行出洞前的总体调试。 矩形顶管机的进出场由 300吨汽车吊和 100 吨平 板车来装卸和运输。在顶管机吊下井后，为保证顶管出洞段的轴线控制，需对顶管机进行精确 定位，尽量使顶管机中轴线与设计轴线相符

10、。在顶管机准确定位后， 必须进行反复调试， 只有在确定顶管机运转正常后， 方具备顶管出洞条件，以保证顶管出洞和今后的顶进顺利。详见附图 05 顶管设备就位平面图附图 06 顶管设备就位剖面图1.5 顶管出洞段施工 顶管出洞前土体加固措施 顶管出洞前需对土体进行加固，使土体的性状得到一定改变从而进一步保 证顶管机头安全出洞，并且使顶管出洞时的水土流失减少和防止地面变形过大。 具体做法是：在始发井围护结构外侧设三排 850水泥土搅拌桩，加固深度为地 面至基坑底下 3m 范围。 封门形式工作井基坑支护结构采用 850SMW作为围护，然后再采用现浇钢筋混凝 土进行内部结构的施工，围护结构外侧采用单层

11、8500SMW桩作为工作井的洞 圈封门，也就是说，顶管的出洞过程即为搅拌桩内拔除 H 型钢和顶管机头顶过 出洞深层搅拌桩段和出洞段加固区并进入原状土体的过程。 顶管出洞的施工步骤设备调试 顶管机头靠上洞门 H 型钢拔除 顶管机切削水泥土和 加固土体 机头切口进入原状土、提高正面土压力值至理论计算值。 出洞段顶进施工将 H 型钢拔除后，应立即开始顶进机头，由于正面为全部的深层搅拌桩， 为保护刀盘， 顶进速度应尽量放慢， 使刀盘能对水泥土进行彻底地切削， 另外由 于土体过硬， 螺旋机出土可能有一定困难， 必要时可加入适量清水来软化和润滑 土体。在水泥土被基本排出， 螺旋机内出来全断面原状土后， 为

12、控制好地面沉降、 顶进轴线、防止顶管机突然“磕头” ，宜适当提高顶进速度，把正面土压力建立 稍大于理论计算值，以减少对正面土体的扰动及出现的地面沉降。由于顶管机将重点穿越锦秋路和众多地下管线，所以在机管出洞过程中应 尽量减少水土流失， 控制好地面沉降， 并在今后顶进中始终需把地面沉降的控制 放在首位。在顶管的出洞段施工中， 应将根据地面沉降的数据反馈进行参数调整， 迅速摸索出正面土压力、 出土量、 顶进速度等各类参数最佳匹配值， 防止在今后 顶进施工中由于地面沉降而导致工程难点的发生。1.6 顶管正常段顶进施工 各类施工参数的控制 正面压力的设定 本工程采用土压平衡式顶管机，是利用压力仓内的土

13、压力来平衡开挖面的 土体，而达到对顶管正前方开挖面土体支护的目的， 并控制好地面沉降， 因此平 衡压力的设定是顶进施工的关键。土压力采用 Rankine 压力理论进行计算：P= korzP 上：管道顶部的侧面土压力P下：管道底部的侧面土压力Ko :侧压系数ko=1-sin旷 厂-土的有效内摩擦角（）r： 土的容重乙覆土深度以上数据为理论计算值，只能作为土压力的最初设定值，随着顶进不断进 行，土压力值应根据其它实际顶进参数地面沉降监测数据作相应的调整。 出土方案及出土量控制本工程管节内铺设轨道，采用1台平板车和1只3m3 土箱出土运输方案。 在主顶平台上固定一台卷扬机用作拖动平板车的动力。 在顶

14、进过程中应尽量精确 地统计出每节管节的出土量， 力争使之与理论出土量保持一致， 以保证正面土体 的相对稳定，减少地面沉降量。 顶进轴线控制 顶管在正常顶进施工过程中，必须密切注意顶进轴线的控制，在每节管节 顶进结束后，必须进行机头的姿态测量，并做到随偏随纠，且纠偏量不宜过大， 以避免土体出现较大的扰动及管节间出现张角。由于是矩形顶管，今后作人行通道用，因此对管道的横向水平要求较高， 所以顶进过程中对机头的转角也要密切注意， 机头一旦出现微小转角， 就应立即 采取刀盘反转， 加压铁等措施往回纠， 把问题消灭在萌芽之中， 以保证竣工后的 通道质量。 地面沉降控制 在顶进过程中，应合理控制顶进速度，

15、保证连续均衡施工，避免出现长时 间停置情况， 根据地面沉降反馈的数据进行土压力设定值调整， 使之达到最佳状 态，严格控制出土量，防止欠挖或超挖。 管节减摩 为减少土体与管壁间的摩阻力，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量的润滑泥浆，以达到减小总顶力的效果。压浆施工顺序：拌浆台拌浆一启动压浆泵一总阀门打开一 管节阀门打开一送浆（顶进开始）-管节阀门关闭（顶进停止）-总阀门关闭一快速接头拆开一下管节一接 2寸总 管一启动压浆泵。浆液配比见下表。表2触变泥浆配比表膨润土水纯碱CMC稠度40085062.512 14注：此配比为重量比1.7顶管进洞段顶进施工 顶管进洞前设置

16、封门及土体加固措施顶管进洞前需在接收井外侧设置封门和对土体进行加固，从而保证顶管机 头安全进洞，并且使顶管进洞时的水土流失减少和防止地面变形过大。具体做法是：在接收井外侧设置三排 850搅拌桩进洞加固，其中贴接收井的一排搅拌桩 内密插型钢。在接收井洞圈内浇注一道 25cm厚混凝土临时圭寸门。顶管机位置姿态的复核测量当顶管机头逐渐靠近终点时，应适当加强测量的频率和精度，减少轴线偏 差，以确保顶管能正确进洞，顶管贯通前的测量是复核顶管所处的方位，确认顶管状态，评估顶管进洞时的姿态和拟订顶管进洞的施工轴线及施工方案等的重要 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。各施工

17、参数的调整在顶管机头达到距车站主体 6m后，开始停止第一节管节的压浆，并在以 后顶进中压浆位置逐渐后移，保证顶管在进洞前的 6m左右的完好土塞，避免在 进洞过程中减摩泥浆的大量流失而造成周边摩阻力骤然上升，以致出现工程难 点。顶管进洞在顶管机切口进入接收井洞口加固区域时， 应适当减慢顶进速度，调整出土 量，逐渐减小机头正面土压力，以确保顶管机设备完好和洞口结构稳定。当顶管机头距离H型钢50cm左右时，暂停推进，等待 卜型钢的拔除。H型钢拔 除后，顶管机继续推进，缓慢地靠上接收井墙壁。此时要掌握好实际顶进距离和 主顶的压力，当主顶压力突然升高，立即停止推进。凿除洞门内的混凝土墙， 迅速将顶管机头

18、推上接收井内的接收架， 第一节管 节离接收井内壁约30cm时停止推进，将顶管机连接螺栓拆除，再将顶管机头与 管节脱开。用300吨吊车将顶管机头逐段吊出接收井。接受井内预制 40cm宽的钢 筋砼作接收架的基础，接收架采用 8=30钢板（30cmx 30cm）和轨道（38kg/m）制 作。1.8 顶管机进洞后的施工 浆液置换顶管机头吊出接收井后， 马上用砖头砌墙， 将两头洞门与管节间的间隙封堵。 注入水泥浆，置换出触变泥浆，固结已建成的通道，防止不良影响的产生。 。 管节间嵌缝顶管施工结束后， 管节间的缝隙采用双组分聚硫密封膏填充。 嵌缝前必须将 缝隙内的杂质、油污清理干净，做到平整、干净、干燥。

19、配制好的聚硫膏在缝两 侧先刮涂一遍， 第二次在缝中刮填密封膏到所需高度。 要求压紧刮平， 防止带入 气泡而影响强度和水密性。 密封膏表干时间为 24h， 7天后才达到 80强度， 在密 封膏在未充分固化前要注意保护，防止雨水侵入。1.9 顶管施工测量 顶管轴线的布设 按甲方所提供的城市坐标点连接出洞井和进洞井之间的进、出洞门的两点 坐标及高程，以坐标值的计算建立相应坐标系，以确定顶进轴线和顶进坡度。 建立施工顶进轴线的观测台按独立坐标系放样后靠观测台 （后台 ），使它精确地移动至顶管轴线上，用 它正确指挥顶管的正确施工。 以后按施工的情况， 定期复测后台的平面和高程位 置。 按四等水准连测两井之间的进出洞的高程，计算顶进设计坡度。 顶管施工测量在后台架设J2型经伟仪一台，后视出洞口红三角（即顶进轴线）测顶管机的 前标及后标的水平角和竖直角测一全测回， 采用 fx4500p 计算编排程序计算顶管 的头（切口 ）尾的平面和高程偏差离值，来正确指挥顶管的施工。 注意问题 由于顶管施工不同于盾构施工，所以初次放样及顶进极为重要。另外由于 顶管后靠顶进中有可能发生变化， 后台的布置应保持始终不动， 来确保顶管施工 的测量的正确性。1.10 顶管施工时路面、构筑物和管线保护措