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矩形頂管法在淺層地下空間施工中存在的主要問題及控制措施

  • 2022-11-28

  • 運營部

本文依托深圳市軌道交通八號線深外高中站B2出入口人行通道矩形頂管工程, 對矩形頂管法在施工中遇到的問題和一系列解決步调進行解析 ,為以来頂管設計、施工供给借鑒參考。

1. 工程概況

工程長度:75m

通道斷面尺寸:6.9m×4.9m

工程地質:地質復雜,基本為人工填筑地層

周邊環境:下穿DN400污水管、DN800給水管,管線覆土厚度最淺處直線凈距約1.7m左右,給水管線距始發井最近處直線凈距約2.38m,污水管線距始發井直線凈距約3.68m。

選用機型:6.92m×4.92m多刀盤組合式土壓平衡頂管機


頂管通道地質剖面圖(單位:m)

. 施工中的主要問題原因分析 及解決措施

2.1地質突變施工

本工程始發掘進施工時,發現地層中塊石、碎石較多,由于本工程地質剖面圖顯示,主要穿越為素填土地層,部分地段中含碎石、塊石,因此未予以重視,掘進到約3m左右時遇到孤石,同時發現部分塊石,碎石粒徑達30~50cm,且地層中碎石、塊石含量及地層延續遠超地質剖面圖所示,此段每掘進0.5~1.0m就必須打開頂管機螺旋出土器清理積聚在出土口的碎石、塊石,嚴重影響掘進速度,直至掘進到約33m時, 頂管機前遇到大塊孤石,刀盤夾死,左側攪拌棒、刀盤斷裂,掘進失敗 。


螺旋出入器出土口處塊石、卵石


螺旋出入器出土口處攪拌棒

2.2掘進失敗原因分析

一是 地質情況突變 導致掘進失敗。二是通過地質剖面圖及地質情況說明可推測,本工程掘進地層中含塊石、碎石, 頂進前未充分考慮到地層變化 ,并預測相關可能性做好頂管機適應性選型, 該工程頂管機為適應軟地盘質頂進 ,對于本工程突變后穿越地層呈現的上軟下硬特質頂進施工為不利。

3. 本工程解決方案及效果

本工程對于地質突變情況,處理步伐分為兩階段。

第一階段慢磨掘進 。施工中采取的措施是 土體改良 ,配合 打開螺旋出土器人工取石 。

頂管工程理論正常頂進速率為10~20 mm/min, 本工程發現地質變化后頂進速率減少為5~10mm/min 。

(2)通過頂管機及刀盤上注漿孔 向頂管機頂進前方掌子面注漿 ,來對掌子面土體進行改良,注漿比例中 膨潤土用量以可能均勻包裹地層中碎石、塊石、卵石為準 ,同時根據出土情況及地質剖面圖判斷土質變化,及時調整膨潤土注入比例,改良后出渣土具有良好的塑性、流動性和止水性可以使塊石、碎石、卵石等隨泥漿均勻的通過出土螺旋器。

通過觀察頂管機土壓力表及刀盤電流,掌子面土體情況, 如發現某時段刀盤電流變化較大或者土壓力變化幅度較大的情況,停止頂進 。

(4)發現(3)所述情況后, 首先頂管機停機 ,同時為防范頂管機停機期間管節及頂管機整體后退,油缸保持壓力。 其次打開胸板及螺旋出土器上預留觀察孔 ,通過預留觀察孔觀察掌子面障礙物情況,判斷是否開倉。 最后采取措施 , 如障礙物較小,可直接啟動頂管機 ,通過刀盤、胸板預留注漿孔注入高壓水及泥漿,將掌子面前障礙物沖刷到螺旋出土器出入口通過螺旋出土器排出; 如障礙物較大 ,積聚在出土口的塊石、碎石無法消除,則 需停機時打開螺旋出土器直接取出 ,對于粒徑螺旋出土器口的塊石、孤石,或刀盤無法磨碎的孤石,打開頂管機或者胸板上觀察孔, 采用風鎬切割、破除后取出 。

此階段雖掘進速率較慢,但從發現大批碎石、塊石進行處理起至掘進失敗累計推進一十六節管,24m。


出土及螺旋出土器中取出石塊現場圖

第二階段為 頂管機刀盤損壞、掘進無法進行的棄殼接收階段 。因本工程頂管機設計為可拆分模塊化結構,便利了頂管機在通道內進行棄殼拆解施工。

本工程棄殼接收完成后頂管通道施工33m挨近車站處三角區域進行礦山法暗挖施工,現残剩42m拔取礦山法暗挖施工。

4. 結語及建議

本文探討了 矩形頂管施工中問題出現的原由及控制解決程序 ,并提出以下幾點關于地下工程的建議供設計、施工等相關從業人員進行參考借鑒:

(1)在地下工程施工中, 對地質水文條件的了解水平是地下工程施工成敗的關鍵之一 。以是地下工程施工前,進行提前探勘,同時利用互聯網+的優勢,设立分别地区地質水文條件及施工具體經驗總結數據庫,可對各公司數據進行互聯互通,共享數據及經驗。

(2) 頂管機的职能決定了頂管工程在淺層地下空間頂管施工中的適應本事 。通過施工前的設備選型及對頂管機刀盤、刀具、螺旋出土器、注漿系統、土體改良系統等的改進,頂管機在淺層地下空間中用途會廣。

(3) 管節、頂管機模塊化生產可提高矩形頂管在地下空間施工的競爭力 。此刻頂管機及管節進場、轉場遠距離主要依靠公路運輸,超重、超大設備物流本钱越來越高,頂管機及管節的模塊化生產可有效降低運輸本钱、便当現場安裝拆解等施工作業。

(4) 針對分别工況下出現的問題靈活應用解決步伐是施工管理的關鍵之一 。地下工程中發生地質原由問題為常見,靈活運用解決步伐的本领必要施工團隊多年在項目現場施工的經驗累積。

(5) 施工管理決定了頂管工程施工質量的優劣 。頂管施工過程中,規范化、高質量的施工管理及團隊協作,不妨減少施工風險發生幾率、提高施工效率、減少資源浪費,規范化、高質量管理是企業、社會的未來發展对象。

本文由唐興裝備整理自《 矩形頂管法在淺層地下空間施工中存在的主要問題及控制措施》李俊玲,轉載請注明出處,如有侵權請聯系刪除。

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