工法内容简述: 目前国内复合地层深隧管道的施工一般采用盾构法进行,由于 采用盾构法施工,盾构设备始发井需要占用较大的面积,难以适用 于繁华的老城区的管道施工;并且盾构设备结构较为复杂,目前国 内盾构法施工的管道最小管径为3米,不适用更小直径的管道施工; 另外,盾构法施工因管片安装需要,刀盘的超挖量更大,对土体扰 动范围相应增大,双排管道施工时管道间水平间距要求更大。
相对 而言始发井占地面积小、掘进对土体扰动小的顶管法是小直径、小 间距平行管道施工较好的选择。
本工法研制依托的武汉市大东湖核心区污水传输系统工程。
是 全国首条正式开建的城市污水处理深隧工程,是实现“四水共治” 的重要组成部分。
深隧传输系统分为主隧和支隧两部分,其中支隧 管道为全长1.7km、内径1650mm、水平间距2.5m的复合底层双 孔曲线隧道,埋深18m~33m,纵向坡度为0.5%o,包含2个竖并 和2个顶管区间。
该工程为F型钢筒混凝土管岩石复合地层双顶管 项目,工程特点为小直径、小净距、长距离曲线顶管,单顶顶进长 度分别为763.39m和927.46m,共计4段,单段曲线顶管最多2 个拐点,最小曲率半径为600m,为目前国内小直径F型钢筒混凝 土管顶进难度最大、单次顶进长度最长、曲线最复杂的双线顶管项 目。
施工完成后经检验管道曲线满足设计要求,管节表面无质量缺 陷,管节接头止水性能良好,能够满足污水输送要求。
总体思路为: -14-
(1)选用泥水平衡顶管施工方案,对顶管机设备作相应针对性 设计,使得顶进过程减少泥饼形成及排渣效率,降低掘进时推力, 增加纠偏角度,适应复杂地质条件下长距离曲线顶进要求。
(2)长距离顶进施工中设置中继环分段接力顶进及采用泥泵打 泥+注浆泵注浆的组合减摩措施,有效保证管节在一个完整的浆套中 滑行:通过自动导向测量系统集合人工复核的方式,对顶管轴线进 行导向和监测,通过安装在机头的纠偏系统对顶管姿态进行纠偏, 确保顶管的轴线和坡度符合设计要求;排泥泵前需加装滤石箱及增 设中继泵进行接力进、排浆,使顶管进、排浆系统稳定通畅,增加 顶进施工效率:曲线段管节拼接面采用双层胶合板(厚度12mm), 防止曲线顶进时张角过大而产生漏水漏浆现象,在滚刀超挖范围内 (单边35mm)采用纠偏油缸进行曲线的调整,放慢顶进速度,匀 速缓和的通过曲线段。
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关键技术及保密点(有专利权的,请注明专利号): 1、顶管机设备针对性设计; 2、泥泵打泥+注浆泵注浆的组合减摩技术; 3、小半径双曲线顶进技术 4、管节结构形式及密封设计
技术水平和技术难度(包括国内外同类技术水平比较): 1、超深长距离曲线双管复合岩石顶管施工技术 隧道理深31.21~32.6m,最大埋深超过32m,为深井顶管项目; 隧道内径D1650mm,双管平行布置,净间距2.14m,在复合岩石地质 条件下超长距离曲线顶进,一次顶进长度超过930m。
2、创新研发设计应用超深长距离曲线施工的泥水平衡式顶管机 设计了一种大功率变频调速控制的刀盘驱动及顶管泥浆循环系统,设 备可适用于含泥量较大的硬岩地层,防止刀盘卡滞及渣土淤积堵管。
并首次将信息化技术应用与顶管施工中,通过Web页面和手机客户 端软件,对顶管机施工进行远程操控,并对施工数据及周边环境监测数 -16 -
据进行集中管理。
3、创新应用泥泵打泥+注浆泵注浆的组合减摩措施 触变泥浆与“润滑胶泥"相结合的减阻技术措施充分发挥了两种材料 的优点,弥补了各自的缺点,从而达成了较好的减阻效果。
即在顶管机 尾管和始发洞门打浓泥,中间管节外侧注膨润土浆液,确保减摩浆液不 从机头流入前方,同时也不从后方洞门流出,而中间被扰动的土体被“润 滑胶泥均匀填充,就像镀了层膜,阻隔了触变泥浆向土体渗透,从而加 强了触变泥浆的性能,有效的保证了管节在一个完整的浆套中滑行。
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工程应用情况及推广应用前景: 本工法已成功于武汉大东湖核心区污水传输系统工程支线隧道顶管 工程项目第一段(全长763m,包括两道R600m小半径曲线)于2019 年5月10日正式始发,历时3个多月,至2019年9月2日圆满完成该 段顶进施工任务。
施工完成后经检验管道曲线满足设计要求,管节表面 无质量缺陷,管节接头止水性能良好,能够满足污水输送要求。
本工法适用于复合地层条件下、覆土深度深、施工距离长的双孔, 小间距、小直径曲线管道的铺设。
经济效益和社会效益: 1、经济效益 本工法采用的顶管法相对于盾构法而言减少了工作井的建造成本, 减少了施工机械、材料、人员等投入成本;并通过采用两台顶管机双孔 先后始发同时顶进施工的方法,大大提高了顶进施工效率,缩短了施工 工期,节约了工程成本。
上述两项共创造综合效益约200方元。
2、社会效益 本工法主要依托武汉大东湖核心区污水传输系统支隧顶管工程,该工程 掘进距离长、埋深大、直径小、地层条件复杂,为国内首条深层污水传 输隧道,是武汉市"四水共治”重点项目,本工程顶管机为中建三局首 台自主研制的隧道掘进装备。
这标志着我局培育了完全掌握顶管机设计、 制造与施工成套的专业团队,迈出了隧道工程自主创新的重要一步,为 企业转型升级、高质量发展及推动“长江大保护”建设提供了有力支撑。
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