廣州金土巖土工程技術(shù)有限公司
一、工程概況
蘇州城北路(金政街—江宇路)綜合管廊工程,位于蘇州市城北東路與滬霍線高速入口相交處。管廊沿線分布建(構(gòu))筑物有蘇州軍分區(qū)房、石化加油站、交警二中隊(duì)、民房及齊門(mén)立交橋等,沿線下穿寬約39m的元和塘河道,下穿給水、雨水、電信、光纖等地下管線。
采用明挖法施工需征用軍分區(qū)用地、拆遷管線,影響河道通航和立交交通,對(duì)周邊既有結(jié)構(gòu)物帶來(lái)一定的破壞和影響。因此,為避免征地和拆遷管線的困難,不影響元和塘及齊門(mén)立交的正常通行,減少大面積開(kāi)挖土方,經(jīng)參建各方多次開(kāi)會(huì)研究論證確定采用“綠色、環(huán)保、安全”的非開(kāi)挖頂管施工技術(shù)。
本工程采用多刀盤(pán)組合式土壓平衡矩形頂管機(jī)掘進(jìn)施工,頂管斷面尺寸為9.1m×5.5m,一次頂進(jìn)長(zhǎng)度為233.6m,平均覆土厚度為9m,設(shè)計(jì)縱坡-3‰。頂管施工穿越地層主要為粉砂夾粉土、粉砂層。矩形頂管管節(jié)全部采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
綜合管廊矩形頂管管節(jié)參數(shù)一覽表 表1-1
外包尺寸(寬×高) |
9.1m×5.5m |
凈空尺寸(寬×高) |
7.8m×4.2m |
管節(jié)壁厚 (m) |
0.65 |
單節(jié)長(zhǎng)度(m) |
1.5 |
管節(jié)重量(t/節(jié)) |
66.8 |
管節(jié)總數(shù)量(節(jié)) |
154 |
混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B等級(jí) |
C50 / P8 |
管節(jié)接口形式 |
“F”型承插式 |
頂管始發(fā)井及接收井參數(shù)一覽表 表1-2
施工內(nèi)容 |
外形尺寸(m) |
內(nèi)襯墻(m) |
基坑圍護(hù)形式 |
始發(fā)井 |
14×15.1×15.826 |
1.0 |
φ1.2m鉆孔灌注樁+三道鋼支撐 +雙排Ф850@600三軸攪拌樁止水 |
接收井 |
10×14.1×16.520 |
1.0 |
φ1.2m鉆孔灌注樁+三道鋼支撐 +雙排Ф850@600三軸攪拌樁止水 |
鉆孔樁與止水帷幕、雙排鉆孔樁之間采用高壓旋噴樁進(jìn)行止水及接縫處理。 |
洞門(mén)及后靠背加固參數(shù)一覽表 表1-3
施工內(nèi)容 |
加固形式 |
加固范圍(m) |
始發(fā)井洞口 |
Ф850@600mm三軸攪拌樁 |
19.2×15.5×7.0 |
接收井洞口 |
18.0×15.5×5.0 |
|
后靠背 |
(20.50~44.50)×15.5×12.0 |
本工程建設(shè)單位為蘇州城市地下綜合管廊開(kāi)發(fā)有限公司,施工總包單位為中鐵上海工程局集團(tuán)有限公司。
二、地質(zhì)條件
綜合管廊頂管頂部覆土厚度為9m,從上至下地層情況:
各地層參數(shù)一覽表 表2-1
地層編號(hào) |
巖土名稱 |
狀態(tài) |
埋深(m) |
土層厚度(m) |
內(nèi)摩察角 |
粘聚力 |
①-6 |
素填土 |
稍密,局部松散 |
3.50~-0.56 |
0.00~3.60 |
17.4 |
32.4 |
④ |
黏土 |
飽和,流塑 |
1.43~-3.65 |
0.50~5.70 |
15.4 |
48.8 |
⑤-1 |
粉質(zhì)黏土夾粉土 |
粉土呈稍密~中密 |
-2.00~-4.25 |
1.23~2.50 |
19.3 |
28 |
⑥-1 |
粉砂夾粉土 |
稍密~中密 |
-3.90~-6.9 |
1.30~3.40 |
29.3 |
6.2 |
⑥-2 |
粉砂 |
稍密~中密 |
-4.87~-12.39 |
5.20~6.80 |
33 |
3.9 |
⑦ |
粉質(zhì)黏土 |
軟塑 |
-11.37~-28.05 |
5.00~17.60 |
17.6 |
30.7 |
⑧ |
黏土 |
飽和,可塑 |
- |
- |
15.1 |
50.9 |
頂管施工穿越的地層為⑥-1粉砂夾粉土、 ⑥-2粉砂。
初見(jiàn)水位埋深0.20~2.30m。相應(yīng)穩(wěn)定水位標(biāo)高為1.32~1.98m。
三、BIM技術(shù)應(yīng)用
為提高綜合管廊矩形頂管工程項(xiàng)目整體管理水平,提前發(fā)現(xiàn)和解決施工中可能出現(xiàn)的各種技術(shù)問(wèn)題,本項(xiàng)目將積極引入BIM技術(shù)應(yīng)用于施工中。
四、頂管施工重難點(diǎn)及主要技術(shù)措施
4.1 大斷面矩形頂管掘進(jìn)施工
綜合管廊矩形頂管斷面尺寸為9.1m×5.5m,屬大斷面頂管,施工時(shí)頂管機(jī)頂部易產(chǎn)生背土效應(yīng)、頂管機(jī)頭易發(fā)生栽頭及扭轉(zhuǎn)。采取措施如下:
編號(hào) |
施工重難點(diǎn) |
措施 |
(1) |
背土效應(yīng) |
在頂管機(jī)頂部不間斷注漿,有效阻隔殼體與土體的接觸。 |
(2) |
頂管機(jī)栽頭 |
在洞門(mén)處進(jìn)行土體加固,提高土體強(qiáng)度;在頂管始發(fā)時(shí)墊高機(jī)頭5cm,使機(jī)頭有向上的趨勢(shì);進(jìn)洞時(shí),將機(jī)頭和后方管節(jié)采用拉桿連接;加大頂推力控制出土量小于掘 |
(3) |
頂管機(jī)扭轉(zhuǎn) |
頂進(jìn)過(guò)程中通過(guò)頂管機(jī)自身的糾偏系統(tǒng),勤觀察監(jiān)測(cè)儀和傾斜儀上的數(shù)據(jù),做到隨偏隨糾,保證頂管機(jī)軸線與 |
4.2長(zhǎng)距離矩形頂管頂進(jìn)施工
綜合管廊矩形頂管頂進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)233.6m,為超長(zhǎng)距離矩形頂管,穿越土層為粉砂夾粉土、粉砂,施工時(shí)阻力較大,采取措施如下:
編號(hào) |
施工重難點(diǎn) |
措施 |
(1) |
頂進(jìn)阻力大 |
頂進(jìn)全程設(shè)置2道中繼間,作為接力儲(chǔ)備。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)在 |
(2) |
管節(jié)外壁進(jìn)行涂蠟處理,有效減小頂進(jìn)過(guò)程中管周摩擦阻力。 |
|
(3) |
頂進(jìn)全程進(jìn)行注漿減阻,以達(dá)到減少摩阻力的效果。 |
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(4) |
頂進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)控頂管機(jī)姿態(tài)及軸線。 |
|
(5) |
合理控制頂進(jìn)速度、合理安排管節(jié)安裝的作業(yè)時(shí)間,保證頂 |
鋼筋混凝土管節(jié)預(yù)制
矩形頂管預(yù)制管節(jié)斷面較大,強(qiáng)度及管節(jié)防水要求高,管模精度要求高,154節(jié)管節(jié)需在100天內(nèi)完成,生產(chǎn)時(shí)間緊張。采取的措施如下:
(1)委托專業(yè)的預(yù)制廠按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)管節(jié);
(2)要求預(yù)制廠加工2套管模,合理安排時(shí)間,科學(xué)管理,滿足工期要求。
4.4 頂管始發(fā)及接收防突涌、防滲漏水控制
頂管施工穿越地層主要為粉砂夾粉土、粉砂層,稍密~中密狀態(tài),土質(zhì)穩(wěn)定性較差,且場(chǎng)地地下水位較高。頂管始發(fā)、頂進(jìn)過(guò)程及接收時(shí)易發(fā)生涌水涌砂、管節(jié)滲漏的可能。采取措施如下:
編號(hào) |
施工重難點(diǎn) |
措施 |
(1) |
始發(fā)及接收時(shí)可能涌水涌砂 |
始發(fā)及接收洞門(mén)進(jìn)行加固,提高土體強(qiáng)度和自穩(wěn)性。 |
(2) |
洞門(mén)加固區(qū)兩側(cè)及中間位置設(shè)降水井,降水減壓,降低頂管 |
|
(3) |
始發(fā)洞門(mén)設(shè)置2道止水橡膠圈,加強(qiáng)洞門(mén)止水密封效果。 |
|
(4) |
管節(jié)滲漏 |
管節(jié)縱向連接采用“F”型承插式,設(shè)2道防水膠條,防止管節(jié)滲水。 |
(5) |
管節(jié)與管節(jié)之間采用鋼管進(jìn)行剛性連接,保證管節(jié)接縫密實(shí)。 |
4.5 頂進(jìn)軸線精度控制
本工程為大斷面長(zhǎng)距離頂管,且穿越粉砂夾粉土、粉砂層,在超寬矩形斷面內(nèi)保證機(jī)頭土倉(cāng)壓力平衡的難度加大,易發(fā)生頂進(jìn)軸線偏轉(zhuǎn)。采取措施如下:
編號(hào) |
施工重難點(diǎn) |
措施 |
(1) |
頂進(jìn)軸線偏轉(zhuǎn) |
對(duì)機(jī)頭掌子面前方不良土體進(jìn)行改良。 |
(2) |
嚴(yán)格控制出土速度及出土量,保證土倉(cāng)壓力平衡。 |
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(3) |
頂進(jìn)過(guò)程中,通過(guò)調(diào)節(jié)主頂油缸及鉸接油缸進(jìn)行微糾偏。 |
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(4) |
頂進(jìn)過(guò)程中勤測(cè)勤糾,以保證測(cè)量的精度,保證頂進(jìn)軸線 |
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(5) |
采用壓注濃泥糾偏技術(shù)進(jìn)行軸線糾偏。 |
|
(6) |
嚴(yán)格控制土倉(cāng)內(nèi)土壓力。 |
4.6 頂管管廊下穿既有河道
頂管施工下穿元和塘(河寬約39m),覆土厚度約3.5m,遇流塑狀黏土及粉砂夾粉土,地質(zhì)條件復(fù)雜,頂進(jìn)施工難度較大。此外,過(guò)河段淺覆土頂管施工過(guò)程中可能發(fā)生管節(jié)上浮及頂管完成后管節(jié)不均勻沉降的現(xiàn)象。采取措施如下:
編號(hào) |
施工重難點(diǎn) |
措施 |
(1) |
有出現(xiàn)河床穿透形成漏斗造成滲水及工作井涌水涌砂的風(fēng)險(xiǎn)、管節(jié)上浮 |
對(duì)河床底進(jìn)行加載反壓,即施工厚800mm的鋼筋混凝土板,確保頂進(jìn)過(guò)程中該段土體穩(wěn)定,同時(shí)防止管節(jié)上浮。 |
(2) |
加強(qiáng)挖掘面土體改良,形成良性土體,確保正面土體穩(wěn)定。 |
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(3) |
嚴(yán)格控制出土量。 |
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(4) |
對(duì)河堤及河岸進(jìn)行監(jiān)測(cè),根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)采取措施。 |
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(5) |
在離河道前20m設(shè)置試驗(yàn)段,進(jìn)行頂進(jìn)參數(shù)調(diào)整和土體改良試驗(yàn),確保頂管機(jī)以**的狀態(tài)順利穿越過(guò)河段。 |
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(6) |
不均勻沉降 |
頂管完成后注漿置換觸變泥漿來(lái)固結(jié)通道和采用槽鋼進(jìn)行剛性連接,使管節(jié)通道連成整體。 |
4.7 不良地質(zhì)頂管施工
頂管施工穿越粉砂夾粉土、粉砂層,頂管施工掌子面可能出現(xiàn)突涌,影響地面及頂管安全。采取的措施如下:
(1)擠密措施:增加被動(dòng)土壓力對(duì)頂管機(jī)掌子面前方土體產(chǎn)生擠壓,減少土體的流動(dòng)性;
(2)合理設(shè)計(jì)改良配比,進(jìn)行土體改良;
(3)嚴(yán)格控制土倉(cāng)土壓力,保證開(kāi)挖面前方土體不發(fā)生流砂、流泥和坍塌。
4.8 地面沉降控制
編號(hào) |
施工重難點(diǎn) |
措施 |
(1) |
地面沉降 |
設(shè)止退裝置,在管節(jié)拼裝前和在千斤頂縮回前進(jìn)行止退固定,維持正面土壓力平衡,避免開(kāi)挖面失穩(wěn)引起地面沉降。 |
(2) |
在頂進(jìn)軸線兩側(cè)各30m范圍內(nèi)設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn),加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。 |
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(3) |
對(duì)周邊建構(gòu)物、地面、河堤、管線及頂管水平和豎向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 |
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(4) |
設(shè)置監(jiān)測(cè)預(yù)警值,一般地段地面**沉降量≤30mm,**隆 |
五、擬進(jìn)行的科研課題及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
5.1 課題研究
本項(xiàng)目將采用理論研究、室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的研究方法,進(jìn)行以下課題研究:
編號(hào) |
課題研究 |
編號(hào) |
課題研究 |
(1) |
管廊矩形頂管斷面尺寸標(biāo)準(zhǔn)化研究 |
(5) |
矩形頂管頂進(jìn)力計(jì)算研究 |
(2) |
矩形頂管管節(jié)結(jié)構(gòu)和防水設(shè)計(jì)研究 |
(6) |
頂管始發(fā)井和接收井設(shè)計(jì) |
(3) |
開(kāi)挖艙土體改良與土壓力控制研究 |
(7) |
減阻注漿工藝研究 |
(4) |
矩形頂管地表沉降規(guī)律與控制研究 |
(8) |
矩形頂管上部土體擾動(dòng)規(guī)律研究 |
5.2 研究成果
(1)《超長(zhǎng)距離9.1×5.5米矩形頂管綜合管廊建造關(guān)鍵技術(shù)》研究報(bào)告
5.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
(1)形成一套《矩形頂管施工工法及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》;
(2)形成一套《土壓平衡矩形頂管泥漿技術(shù)應(yīng)用指南》;
(3)編制《江蘇省綜合管廊工程矩形頂管建造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。
六、頂管施工現(xiàn)場(chǎng)