非开挖矩形顶管工法在综合管廊施工中的应用课件

非开挖矩形顶管工法在综合管廊施工中的应用探讨非开挖矩形顶管工法在综合管廊施工中的应用探讨目 录一、非开挖矩形顶管工法介绍二、苏州城北路综合管廊长距离矩形顶管案例介绍三、深圳地铁下沙人行地下通道案例介绍四、矩形顶管工法和设备的发展趋势及存在问题探讨目 录一、

非开挖矩形顶管工法介绍一、非开挖矩形顶管工法介绍矩形顶管工法：采用顶管机械，边切削、边排土、边顶进将管道逐段向前形成矩形地下空间的一种“绿色、环保、安全”的非开挖施工技术。矩形顶管机顶管管节顶管始发井顶管接收井矩形顶管工法：采用顶管机械，边切削、边排土、边顶进将管道逐段随着我国经济建设的高速发展，矩形顶管越来越多的应用于综合管廊、地下人行通道、地下车行隧道、地铁交叉渡线及区间、地铁出入口通道及联络通道、地下商业街、地下车库连接通道、地下排洪通道等地下工程建设中。地下综合管廊地铁出入口过街通道随着我国经济建设的高速发展，矩形顶管越来越多的应用于综合管廊问题的提出：1、当前地下综合管廊的建设特点：城市规划新区、结合既有城市道路升级改造、沿地铁环线建设；2、当前综合管廊施工工法：支护明挖、盖挖逆作、少量顶管（盾构）；3、矩形顶管（盾构）作为“绿色、安全、环保”的非开挖工法，如何在城市地下空间开发建设中，得到大量的推广和应用？问题的提出：•矩形顶管优点：绿色、环保、安全不封闭交通、不拆迁管线，避免交通疏解、管线迁改费用，工期可控。同等面积，比圆形隧道更有效利用地下空间，空间利用率提高20%；对土体扰动小，能有效控制地面道路、沿线建（构）筑物和管线沉降；相对于浅埋暗挖工法施工速度快，安全性高；施工噪音低，粉尘排放少，避免大量土方挖填和支护费用。空间利用率节约20%•矩形顶管优点：绿色、环保、安全不封闭交通、不拆迁管线，避免土方挖填、支护止水比较：常规明挖法施工：1000m为例，宽度8m，高度4m，埋深5m，土方开挖面10m，土方挖：90000方，填：68000方，挖填：15.8万方，2万车，1500万元。支护费用：？顶管法：外运土方：3.2万方，320万元。支护费用：0。土方挖填、支护止水比较：综合管廊明挖施工遇到以下情况，宜采用矩形顶管法施工。1、穿越深厚淤泥质土、富含水砂砾石等复杂困难地层；支护、止水费用占比50%以上，暗挖施工风险较大；2、遇征地拆迁困难，政府行政主管部门不准开挖地段；3、下穿地面交通繁忙路段、道路节点；4、管线众多且部分管线迁改困难及迁改、保护费用很高，时间不可控；5、下穿河道、湖面、高速公路、铁路、城市快速干线；6、近距离上跨地铁区间；7、下穿老城区、文物古迹、历史名胜保护区等；8、埋置较深支护费用高，大量土方挖、运输，造成粉尘、尾气污染。综合管廊明挖施工遇到以下情况，宜采用矩形顶管法施工。二、苏州城北路综合管廊233.6m长矩形顶管工程案例分享二、苏州城北路综合管廊233.6m长矩形顶管工程案例分享管廊标准断面图管廊顶管完成后断面图管廊标准断面图管廊顶管完成后断面图非开挖矩形顶管工法在综合管廊施工中的应用课件原设计起点GCB2+180管廊施工段240m工程位于苏州城北东路，该段地面沿线分布有元和塘河道，周边建筑物有中国石化加油站、公路管理站、军分区房屋、民房及齐门立交等，地下管线有天然气、供水、雨水、污水管道等。齐门立交给水、雨水、光纤等管线 电信光纤原设计终点GCB2+420元和塘原设计起点GCB2+180管廊施工段240m工程位于苏州城北顶管施工穿越的地层为⑥-1粉砂夹粉土、⑥-2粉砂。始发端顶管施工剖面接收端顶进段长度233.6m顶管施工穿越的地层为⑥-1粉砂夹粉土、⑥-2粉砂。始发端顶管顶管机构造全断面总面积50m²，总切削面积41

m²；整个刀盘切削率为82.2%；总搅拌面积37m²，搅拌率为74.4%。顶管机构造全断面总面积50m²，总切削面积41m²；整个刀顶管施工重难点大断面、长距离顶管姿态控制不良地层始发及接收全程全断面穿越不良地质下穿元和塘河道、下穿立交桥穿越既有建筑物沉降控制顶管施工重难点技术创新：出泥方式以往土压平衡式矩形顶管施工，出土方式主要采用小车出土将渣土从已顶通的通道内水平运输至始发井内再吊装至地面，而本项目顶进距离长233m，掘进断面大（50平米）。采用小车出土，随着顶进距离增加而施工效率降低，对设备进行改造后，将螺旋器出来的余泥进行再改良后用泵送出泥方式，大大提高了顶进效率，顶进速度由开始1~1.5m加快到5~6m，提高工效近4倍。技术创新：出泥方式

技术创新点1：出泥方式技术创新点1：出泥方式技术创新：减阻技术设计采用6000吨的顶推力、设置两道中继间。实际顶管施工采用创新专利复合高分子聚合物减阻胶泥技术，顶进233.6米未启动中继间到达终点位置时实际顶力值为3630t，为设计提供理论值的50%-55%。技术创新：减阻技术顶管过程纵向受力示意图非开挖矩形顶管工法在综合管廊施工中的应用课件顶管顶推力变化曲线图3631t注：顶管机掌子面水土压力6780KN，单位摩阻力经验fs=9KN/m²，实际掌子面顶力约1000t，实测单位摩阻力fs约为3~5KN/m²。顶管顶推力变化曲线图3631t注：顶管机掌子面水土压力678技术创新：土体改良本次顶管施工穿越地层多为粉砂夹粉土层、粉砂层，顶进过程中极易出现喷涌，造成地面沉降超限。针对这种工况，现场经过多次试验及对改良添加剂的研究，改善了土体的塑性和流动性，顶管机螺旋器出土顺畅，开挖仓内土体自稳性好，顶进工作顺利，同时很好地控制了地面沉降变形。技术创新：土体改良施工现场照片施工现场照片顶管始发井现场顶管通道内景顶管正常顶进顶管始发井现场顶管通道内景顶管正常顶进非开挖矩形顶管工法在综合管廊施工中的应用课件非开挖矩形顶管工法在综合管廊施工中的应用课件非开挖矩形顶管工法在综合管廊施工中的应用课件非开挖矩形顶管工法在综合管廊施工中的应用课件三、深圳地铁9号线下沙地铁车站地下人行过街通道三、深圳地铁9号线下沙地铁车站地下人行过街通道顶管到达端A段顶管长133.5m顶管到达端B段顶管长81m顶管始发端地铁9号线顶管工程平面图顶管到达端A段顶管长133.5m顶管到达端B段顶管长81地下管线分布图一条直径1.95m污水管，位于加固范围内一条直径2m雨水管，与通道竖向距离仅30-50cm直径1.95m污水管与顶管通道斜交长达40m，竖向距离仅22cm两条雨水箱涵，涵底距离顶管通道竖向距离仅1.2m地铁9号线煤气、电缆等管线地下管线分布图一条直径1.95m污水一条直径2m雨水管，与顶管机到达端，机头解体后平移15m至净宽仅3.6m的地铁风井预留口再分段吊顶管始发井旋喷桩加固顶管施工段133.5m直径1950mm

污水管，与顶管通道斜交40m，与通道竖向距离

仅22cm东西段顶管施工剖面图淤泥质粘土中砂砾砂顶管施工穿越富含水的中粗砂、砾砂、淤泥质黏土层直径2000mm

雨水管，与通道竖向距离

仅50cm顶管机到达端，机头解体后平移15m至净宽仅3.6m的地铁顶管始发井顶管施工段81m顶管接收端淤泥质黏土砾砂直径1950mm污水管，与顶管顶距离仅22cm袖阀管水平注浆加固南北段顶管施工剖面图中砂直径2000mm的雨水管，与顶管通道仅30-50cm地铁9号线盾构区间，与顶管底距离仅1.947m顶管施工穿越富含水的中粗砂、砾砂、淤泥质黏土层。顶管始发井顶管施工段81m顶管接收端淤泥质黏土砾砂直径195顶管施工下穿距离仅22cm的直径：1950污水管，斜交长度达40m，上跨竖向净距仅1.7m的地铁区间；地铁未发生沉降、上浮等不良影象；受地下管线及现场条件限制，采用袖阀管注浆加固进出洞门前方土体；在砾砂、中砂层、淤泥质土层中通过土体改良达到良好的掘进效果，地面沉降 及地下管线的变形均在可控范围内；洞内接收、平移、解体后分段吊出，为狭小接收井施工场地积累经验；实现了顶管通道与地铁出入口暗挖段侧向开洞驳接施工。工程疑难点：顶管施工下穿距离仅22cm的直径：1950污水管，斜交长度达顶管施工横断面图顶管施工横断面图顶管通道与地铁出入口暗挖段驳接矩形顶管通道暗挖段顶管通道侧向开口平面图顶管通道与地铁出入口暗挖段驳接矩形顶管通道暗挖段顶管通道分段切割侧墙破除临时结构分段切割侧墙破除临时结构1800通过采取有效减阻措施后，实际顶力值只为理论设计值的51%理论计算需设1道中继间，采用减阻措施后顶力在18000KN内，未启动中继间，实际测试减阻后单位摩阻力:fs=2KN/m2。1800通过采取有效减阻措施后，实际顶力值只为理论设计值的5四、矩形顶管工法和设备发展趋势、存在问题探讨四、矩形顶管工法和设备发展趋势、存在问题：目前矩形顶管（盾构）在浅层地下空间的开发应用尚处于摸索、试验、推广阶段，远没有像圆形盾构（顶管）在地铁、地下管道中得到大量的应用。究其原因：1、公众的认知程度

，2、建设主管部门的许可，

3、设计单位的了解熟悉，4、装备和配套设备的完善，5、

造价偏高，6、构件笨重、运输吊装困难，7、顶进距离和线型局限，8、工作井及施工场地难以满足施工要求，9、相应的定额、标准、规范不完善。解决方案：工法创新、装备研发、造价降低、标准制定、推广应用！存在问题：目前矩形顶管（盾构）在浅层地下空间的开发应用尚处于工法创新、装备研发、造价降低：长距离、曲线顶进工法研究，降低征拆难度和费用，减少工作井数量；浅覆土、曲线顶进技术。目前矩形顶管工法应用尚处于摸索、试验阶段，大断面、超大断面矩形、类矩形、异形顶管设备研发、制造;顶管机模块化、小型化，便于运输和设备通用性；始发、接收井尺寸小型化，适合旧城区施工场地布置、降低井的造价；装配式管节工厂化预制、现场拼装技术，解决超大件运输、吊装难题，大大减少造价；工法创新、装备研发、造价降低：构件分块预制现场拼装将管节分为K1、K2部分分别进行预制，现场拼装。大断面矩形管片预制分块拼装构件分块预制标准制定、推广应用：1、编制完善有关的设计、施工、监理，管材制作、竣工验收等方面的技术规范、标准，填补