客站過既有鐵路線通道頂管頂進施工方案

上海西客站過既有鐵路線通道頂管頂進施工方案為不影響上海西客站的鐵路交通的正常運營，采用頂管頂進施工工法。其工法特點是在鐵路旁施工兩工作井，在工作井內(nèi)頂管機安裝就位后頂進，將混凝土管或鋼管頂進穿越鐵路。工程地理位置 采用聯(lián)絡(luò)通道使上海西客站和16號線地鐵站相連，聯(lián)絡(luò)通道需穿越9股既有鐵路。具體見圖1。一、總體方案本施工方案采用大刀盤土壓平衡式矩形頂管機進行掘進施工。該矩形頂管機兩個3m3.5m的大刀盤，由八根偏心軸驅(qū)動，對前方土體進行全斷面切削，將矩形管節(jié)外形尺寸為6000mm4000mm頂進，該頂管機充分利用了機電液一體化的先進技術(shù)，采用結(jié)構(gòu)緊湊的閉式液壓系統(tǒng)和PLC電氣控制系統(tǒng)。工作井基坑圍護結(jié)構(gòu)采用SMW工法，即在水泥土攪拌樁內(nèi)插入H型鋼作維護結(jié)構(gòu)，然后再采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的施工。因此混凝土擋墻預(yù)埋鋼圈，SMW工法即為工作井的洞圈封門。頂管的出洞過程即為攪拌樁內(nèi)拔除H型鋼和頂管機頭經(jīng)過出洞段加固區(qū)并進入原狀土體的過程。頂管法施工過程如下：先施工工作井，作為頂管的起點和終點，工作井內(nèi)安裝液壓千斤頂和承壓墊板。千斤頂將帶有切口和支護裝置的工具管頂出工作井出口孔壁，然后以工具管為先導(dǎo)，將預(yù)制管節(jié)按設(shè)計逐節(jié)頂入土層中。二、頂管出洞段施工1-混凝土管節(jié) 2-吊車 3-壓漿總管 4-工作井 5-配電箱 6-操作臺 7-主頂油缸 8-后靠 9-頂環(huán) 10-基座11-小車 12-土箱 13-糾偏油缸 14-頂管機圖1 頂進工藝圖2.1井下準備工作洞門安裝 由于洞圈與管節(jié)存在著11.4cm的建筑空隙,在頂管出洞及正常頂進過程中極易出現(xiàn)外部土體涌入始發(fā)井的嚴重安全事故。為防止此類事故發(fā)生，施工前在洞圈上安裝簾布橡膠板密封洞圈，橡膠板采用12mm厚鋼壓板作靠山，壓板的螺栓孔采用腰子孔形式，以利于頂進過程中可隨管節(jié)位置的變化而隨時調(diào)節(jié)，保證簾布橡膠板的密封性能?；惭b基座定位后必須穩(wěn)固、正確，在頂進中承受各種負載不位移、不變形、不沉降?；系膬筛壍辣仨毱叫?、等高。軌道與頂進軸平行，導(dǎo)軌高程偏差不超過3mm，導(dǎo)軌中心水平位移不超過3mm。后靠自身的垂直度、與軸線的垂直度對今后的頂進也至關(guān)重要。鋼后靠根據(jù)實際頂進軸線放樣安裝時，與始發(fā)井內(nèi)襯墻預(yù)留一定的空隙，固定后在空隙內(nèi)填C20素砼，使鋼后靠與墻壁充分接觸。這樣，頂管頂進中產(chǎn)生的反頂力均勻分布在內(nèi)襯墻上。鋼后靠的安裝高程+80mm，-100mm；水平：100mm。主頂?shù)亩ㄎ患罢{(diào)試驗收 主頂?shù)亩ㄎ粚㈥P(guān)系到頂進軸線控制的難易程度，故在定位時要求與管節(jié)中心線成對稱分布，以保證管節(jié)的均勻受力。主頂定位后，需進行調(diào)試驗收，保證12個千斤頂?shù)男阅芡旰?。頂管機吊裝就位、調(diào)試驗收為保證頂管出洞段的軸線控制，頂管機吊下井后，需對頂管機進行精確定位，盡量使頂管機軸線與設(shè)計軸線相符。在頂管機準確定位后，必須進行反復(fù)調(diào)試，在確定頂管機運轉(zhuǎn)正常后，方可進行頂管出洞和正常頂進工作。土體加固上海站站房11號線敞開段265地下段268m15號線16號線聯(lián)絡(luò)通道圖1 過既有鐵路位置圖根據(jù)設(shè)計要求加固頂管前面土體，確保開始頂進工作面的穩(wěn)定。圖2 頂管始發(fā)工作井內(nèi)平面布置圖；2.2頂管頂進方法設(shè)備調(diào)試頂管機頭靠上洞門圍護結(jié)構(gòu)清除頂管機切削加固土體機頭切口進入原狀土、提高下面土壓力值至理論計算值。對全套頂進設(shè)備做一次系統(tǒng)調(diào)試，在頂管機進入加固區(qū)時，應(yīng)特別注意刀盤在穿越加固層時的切削性能。在洞圈內(nèi)的圍護結(jié)構(gòu)全部清除后后，應(yīng)立即開始頂進機頭，由于正面為加固區(qū)，為保護刀盤，頂進速度應(yīng)放慢。另外，可能會出現(xiàn)螺旋機出土困難，必要時可加入適量清水來軟化或潤滑水泥土。頂管機進入原狀土后，為防止機頭“磕頭”，宜適當(dāng)提高頂進速度，使正面土壓力稍大于理論計算值，以減少對正面土體的擾動及出現(xiàn)地面沉降。頂管機從始發(fā)井出洞后，應(yīng)盡量減少水土流失，控制好地面沉降。應(yīng)不斷根據(jù)地面沉降監(jiān)測反饋進行參數(shù)調(diào)整，及時摸索出正面土壓力、出土量、頂進速度、注漿量和壓力等各種施工參數(shù)最佳值，為正常施工服務(wù)。在頂進工程中為保證頂管順利頂進，減少土體與管道間摩阻力，在管道外壁壓注觸變泥漿，在管道四周形成一圈泥漿套以達到減摩效果。2.3頂進軸線控制頂管在正常頂進施工中，必須密切注意頂進軸線的控制。在每節(jié)管節(jié)頂進結(jié)束后，必須進行機頭的姿態(tài)測量，并做到隨偏隨糾，且糾偏量不宜過大，以免土體出現(xiàn)較大擾動及管節(jié)間出現(xiàn)張角。由于是矩形頂管，因此對管道的橫向水平要求較高，所以在頂進過程中對機頭的轉(zhuǎn)角要密切注意，機頭一旦出現(xiàn)微小轉(zhuǎn)角，應(yīng)立即采取刀盤反轉(zhuǎn)、加壓鐵等措施回糾。2.4地面沉降控制在頂進過程中，應(yīng)合理控制頂進速度，保證連續(xù)均橫施工，避免出現(xiàn)長時間擱置情況；不斷根據(jù)反饋數(shù)據(jù)進行土壓力設(shè)定值調(diào)整，使之達到最佳狀態(tài)；嚴格控制出土量，防止欠挖或超挖。3、頂管進洞段施工接收井基坑的圍護施工完成后，為了防機頭進洞時洞內(nèi)土體的塌方，在接收井洞門內(nèi)預(yù)先澆注30cm厚的混凝土擋墻，作為接收井的封門形式。頂管機進洞時鑿除混凝土擋墻。圖3 頂管接收井洞門封門結(jié)構(gòu)圖因接收井洞門和管節(jié)存在25cm的周邊間隙，頂管機頭進洞時容易引起水土流失，嚴重時會導(dǎo)致路面沉降、損壞地下管線，所以必須采取相應(yīng)的措施，讓頂管機頭順利進洞。在頂管到達距接收井6m后，開始停止第一節(jié)管節(jié)的壓漿，并在以后頂進中壓漿位置逐漸后移，保證頂管進洞前形成完好的6m左右的土塞，避免在進洞過程中減摩泥漿的大量流失而造成管節(jié)周邊摩阻力驟然上升。在頂管機切口進入接收井洞口加固區(qū)域時，應(yīng)適當(dāng)減慢頂進速度，調(diào)整出土量，逐漸減少機頭正面土壓力，以確保頂管機設(shè)備完好和洞口結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。當(dāng)頂管機頭距離H型鋼50cm左右時，暫停推進，等待H型鋼的拔除。H型鋼拔除后，頂管機繼續(xù)推進，緩慢地靠近接收井墻壁。此時要掌握好實際頂進距離和主頂?shù)膲毫?，?dāng)主頂壓力突然升高，立即停止推進。鑿除洞門內(nèi)的混凝土墻，迅速將頂管機頭推進接收井，第一節(jié)管節(jié)離接收井內(nèi)壁50cm停止推進，將機頭與管節(jié)脫開。用300噸吊車將頂管機頭逐漸吊出接收井。接收井內(nèi)預(yù)制40cm寬的鋼筋砼作接收架的基礎(chǔ)，接收架采用=30鋼板（3m1m）和軌道（38kg/m）制作。4、頂管機位置、姿態(tài)的復(fù)核測量當(dāng)頂管機頭逐漸靠近接收井時，應(yīng)加強測量的頻率和精度，減少軸線偏差，確保頂管機能準確進洞。對洞門位置的坐標測量復(fù)核，并根據(jù)實際上標高安裝頂管機接收機座。頂管貫通前的測量是復(fù)核頂管所處的方位、確認頂管狀態(tài)、評估頂管進洞時的姿態(tài)的擬訂頂管進洞的施工軸線及施工方案等的重要依據(jù)，使頂管機在此階段的施工中始終按預(yù)定方案實施，以良好的姿態(tài)進洞，正確無誤地座落到接收井的基座上。5、頂管機接收采用300T汽車吊停在車站施工圍墻內(nèi)起吊頂管機頭，具體實施步驟如下：拆除螺旋機，將拆下的螺旋機用出土小車拉至工作始發(fā)井，吊上地面；通過伸縮糾偏千斤頂和加設(shè)墊塊使機頭與管節(jié)脫開，機頭整體向前頂出，并平穩(wěn)地落在接收平臺上；拆除連接螺栓，將頂管機頭分解，分段吊上地面。圖4 頂管機頭吊出接收井步驟示意圖6、泥漿液置換頂管機頭吊出接收井后，馬上用磚頭砌墻，將兩頭洞門與管節(jié)間的間隙封堵。注入雙液漿，置換出觸變泥漿，對管節(jié)外的土體進行加固。雙液漿的水玻璃和水泥重量比為1：6。漿液置換結(jié)束后盡快將管節(jié)和工作井鋼洞門用鋼筋連成一體，澆注混凝土，和工作井內(nèi)壁澆平。7、沉降監(jiān)測選擇具有甲級資質(zhì)的測量單位進行工程全過程監(jiān)測，以準確、及時地了解路面、管線的沉降情況，并在頂進施工中根據(jù)反饋數(shù)據(jù)及時調(diào)整各類施工參數(shù)， 保證道路和管線的安全。沉降量應(yīng)嚴格控制在規(guī)范要求內(nèi)（+20mm-30mm）。地表沉降 從始發(fā)井出發(fā)，每頂管推進軸線間隔5m設(shè)地表沉降樁，沉降樁埋深1m。地表沉降樁頂必須低于地面，并且要有沉降樁保護裝置。土體深層沉降為了確保重要管線的安全（如有），在推進軸線上相應(yīng)管線的的位置設(shè)置土體深層沉降樁（樁身盡量靠近管頂），深層沉降樁外有護套鋼管保護，樁頂及套管頂均必須低于路面，并且要有沉降樁保護裝置。施工監(jiān)測項目表類別量測項目量測工具測點布置量測頻率必測項目地表隆陷NA2002全自動電子水準儀,玻璃鋼瓦尺每5米設(shè)一斷面，必要時需加密通道施工<50m，13次/12天通道施工>50m，12次/天；通道到達后>50m,1次/周。通道沉降測量NA2002水準儀每5米設(shè)一點施工監(jiān)測布置圖見圖58、保證措施一旦沉降超標，將采取以下措施：減少頂管機正面出土量，提高正面土壓力。在頂管內(nèi)超量壓注潤滑泥漿，提高管節(jié)周圍土體的應(yīng)力。增加地表注漿加固土體。圖5 施工量測測點布置示意圖