矩形顶管技术在综合管廊中的应用
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三
悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司 2017年11月
第
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市 17 综 年 合 11 管 月 廊 9- 建 10 设 日 高 郑 峰 州 论
汇报人：周建华
届
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n 管廊建设面临的难题 n 矩形顶管技术
n 工程实例-苏州城北路综合管廊
三
第
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n 结语
通过土仓压力来平衡掌子面的水土压力； 顶进过程中，需根据土质、覆土深度等条件 设定一个控制压力P，当泥土仓内的土压力 ＞P时，让螺旋输送机排土；当泥土仓内的 土压力＜P时，让螺旋输送机停止排土。只 排土顶进。
三
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要推进速度与排土量相匹配，就可做到连续
市 17 综 年 合 11 管 月 廊 9- 建 10 设 日 高 郑 峰 州 论
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城
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CCDI(SuZhou) Exploration & Design Consultant CO.,Ltd.
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二、矩形顶管技术
1—土压仓、2—隔舱板、3—前壳体、4—减速器、5—土压力表、 6—纠偏油缸、7—刀盘电机、8—螺旋输送机、9—后壳体、10—刀盘、
燃气
DN400
500
750
900
750
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1100
1.5%
4800 4050 120
450 400 230
100x250 110Kv 220Kv
预留中水 DN400
1900
1.5%
通信
1000
10Kv
10Kv
400 200 200 300 200 200
250 400 400 400 400 380
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• 土压平衡顶管机构造
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二、矩形顶管技术
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一、管廊建设面临的难题 三、工程实例-苏州城北路综合管廊 三、工程实例-苏州城北路综合管廊
•
示范段
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三、工程实例-苏州城北路综合管廊
•
苏州城北路综合管廊范围长浒大桥~苏站路东延，长约8km；穿越两
条已经运营的轨交线路2号线、4号线以及元和塘军分区地块，与轨道公 司及军分区经过多轮方案比选，采用矩形顶管施工工艺进行设计施工。
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进洞、贯通
第
浆液置换 投入使用
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二、矩形顶管技术
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• 常规管廊根据入廊管线一般分电 力舱、水信舱、燃气舱，管廊宽 度3~10米，高度3~5米。 • 目前国内设备生产厂家生产矩形 顶管设备宽度也在3~10米，高度 在3~7米，完全能够满足入廊管线 的需求。 • 遇到特殊多舱室的综合管廊，可 以根据入廊管线，分为两个独立 的矩形顶管。
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二、矩形顶管技术
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一、管廊建设面临的难题
传统施工：筑坝围堰拦河施工 存在弊端： 1、航道临时断航
2、河道水流不畅，水质有影响，汛 期防洪有影响
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• 土压平衡顶管机工作原理
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二、矩形顶管技术
• 矩形顶管的优点
1、具有不开挖路面、不封闭交通、 不搬迁管线、不影响河道等优点； 2、在施工时，对周围土体扰动小， 能有效控制地面和管线沉降、轨交 盾构区间变形； 3、在同等截面下，矩形顶管相比圆 形顶管能更有效地利用地下空间， 断面利用率高。
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• 上穿运营轨道交通区间
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一、管廊建设面临的难题
推荐采用非开挖施工技术，矩形顶管是很好的解决方案。
盾构：千斤顶顶住机头掘进，理论上顶力不随掘进距离的增加而加大； 顶管：千斤顶顶住管节与机头掘进，顶力随着顶进距离的增加而加大；
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二、矩形顶管技术
• 顶管机类型
三
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1、土压平衡式顶管机 特点：粘性土层适应性较好，砂性透水性土层需要土体改良； 整体构造简洁，有利于操作及维护，具有较好的经济性； 渣土直接外运，施工占地面积较小； 2、泥水平衡式顶管机 特点：高水压、透水性强砂性土层、地质变化范围大的土层适应性较好； 对刀盘动力、扭矩需求较小； 需要单独泥水处理系统，整套设备购置费高，操作维护复杂；
存在弊端：
传统施工：翻交道路施工
1、施工期间交通阻塞，市民反响较大 2、市政管线迁改量大，占用宝贵的城 市空间
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一、管廊建设面临的难题
• 地下综合管廊保障城市运行的重要基础设施和生命线，目前国家 正在大力推进综合管廊的建设，在建设过程中也遇到了一些问题
2230
110Kv
500
220Kv 220Kv
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110Kv
1300
蒸汽
250 450
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1.5%
1.5%
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400
500Leabharlann Baidu
1900
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输水 DN1000
500
875
110Kv
550
110Kv
D350/D700
900
甲级防火门 与检修孔交替布置，确保逃生孔间距100米
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一、管廊建设面临的难题
• 穿越重要的交通干道
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• 矩形顶管与综合管廊的断面 适应性
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轨道4号线
• 工程概况
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轨道2号线
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元和塘、军分区
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一、管廊建设面临的难题 三、工程实例-苏州城北路综合管廊 三、工程实例-苏州城北路综合管廊
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轨道 轨道
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• 面临诸多难题，怎么办
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• 矩形顶管的发展
• 矩形顶管由圆形顶管发展而来。 20世纪70年代，日本最早开发了 矩形顶管机，20世纪80年代，世 界各国掀起了开发异形断面掘进 机的高潮，先后进行了矩形隧道 、椭圆形隧道、双圆形隧道、多 圆形隧道盾构掘进机及施工技术 的试验研究和工程应用。 • 2005年以来，随着矩形顶管施工 技术在我国研究应用的不断深入 ，国内己经有若干设备生产厂家 能够自主设计、生产矩形顶管设 备。
n 管廊建设面临的难题 n 矩形顶管技术
n 工程实例-苏州城北路综合管廊
三
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n 结语
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• 标准管廊断面
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三、工程实例-苏州城北路综合管廊
•
矩形顶管断面一：
用于轨交4号线、元和塘军分区节点，9.1x5.5米，管节长度1.5米 ；
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• 矩形顶管断面
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•
350
标准管廊断面为4舱，宽度为8.45米，管廊总高4.8米。
150x150 余同
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• 标准管廊断面
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250 300 300 300 300 250
1700
10Kv 10Kv 10Kv
10Kv 10Kv 10Kv
500
1995年 2.5x2.5土压 平衡顶管机 2004年 6x4 土压平衡顶 管机
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2013年 7.5x10.4土 压平衡顶管 机
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900 2400
750 200
1700 2800 7750 8450
1100 250
1200 2100
900
350
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400
4050 4800
250
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n 管廊建设面临的难题 n 矩形顶管技术
n 工程实例-苏州城北路综合管廊
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n 结语
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• 穿越重要的航道、河道
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一、管廊建设面临的难题
传统施工：明挖“弹钢琴”施工 存在弊端： 1、轨交影响区施工工期非常长
2、轨交变形大，对轨交结构安全有 影响
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一、管廊建设面临的难题 二、矩形顶管技术
工作井施工
管节预制
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工作井施工 顶管机下井
• 矩形顶管的施工工艺
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管节预制 管节吊装 管节顶进
悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司 通道贯通
矩形顶管机安装、下井 出洞
顶进、管节拼装
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汇报人：周建华
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n 管廊建设面临的难题 n 矩形顶管技术
n 工程实例-苏州城北路综合管廊
三
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20
n 结语
通过土仓压力来平衡掌子面的水土压力； 顶进过程中，需根据土质、覆土深度等条件 设定一个控制压力P，当泥土仓内的土压力 ＞P时，让螺旋输送机排土；当泥土仓内的 土压力＜P时，让螺旋输送机停止排土。只 排土顶进。
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要推进速度与排土量相匹配，就可做到连续
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二、矩形顶管技术
1—土压仓、2—隔舱板、3—前壳体、4—减速器、5—土压力表、 6—纠偏油缸、7—刀盘电机、8—螺旋输送机、9—后壳体、10—刀盘、
燃气
DN400
500
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900
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1.5%
4800 4050 120
450 400 230
100x250 110Kv 220Kv
预留中水 DN400
1900
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通信
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400 200 200 300 200 200
250 400 400 400 400 380
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• 土压平衡顶管机构造
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一、管廊建设面临的难题 三、工程实例-苏州城北路综合管廊 三、工程实例-苏州城北路综合管廊
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示范段
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三、工程实例-苏州城北路综合管廊
•
苏州城北路综合管廊范围长浒大桥~苏站路东延，长约8km；穿越两
条已经运营的轨交线路2号线、4号线以及元和塘军分区地块，与轨道公 司及军分区经过多轮方案比选，采用矩形顶管施工工艺进行设计施工。
三
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进洞、贯通
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浆液置换 投入使用
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二、矩形顶管技术
三
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• 常规管廊根据入廊管线一般分电 力舱、水信舱、燃气舱，管廊宽 度3~10米，高度3~5米。 • 目前国内设备生产厂家生产矩形 顶管设备宽度也在3~10米，高度 在3~7米，完全能够满足入廊管线 的需求。 • 遇到特殊多舱室的综合管廊，可 以根据入廊管线，分为两个独立 的矩形顶管。
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二、矩形顶管技术
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一、管廊建设面临的难题
传统施工：筑坝围堰拦河施工 存在弊端： 1、航道临时断航
2、河道水流不畅，水质有影响，汛 期防洪有影响
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• 土压平衡顶管机工作原理
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二、矩形顶管技术
• 矩形顶管的优点
1、具有不开挖路面、不封闭交通、 不搬迁管线、不影响河道等优点； 2、在施工时，对周围土体扰动小， 能有效控制地面和管线沉降、轨交 盾构区间变形； 3、在同等截面下，矩形顶管相比圆 形顶管能更有效地利用地下空间， 断面利用率高。
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• 上穿运营轨道交通区间
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一、管廊建设面临的难题
推荐采用非开挖施工技术，矩形顶管是很好的解决方案。
盾构：千斤顶顶住机头掘进，理论上顶力不随掘进距离的增加而加大； 顶管：千斤顶顶住管节与机头掘进，顶力随着顶进距离的增加而加大；
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二、矩形顶管技术
• 顶管机类型
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1、土压平衡式顶管机 特点：粘性土层适应性较好，砂性透水性土层需要土体改良； 整体构造简洁，有利于操作及维护，具有较好的经济性； 渣土直接外运，施工占地面积较小； 2、泥水平衡式顶管机 特点：高水压、透水性强砂性土层、地质变化范围大的土层适应性较好； 对刀盘动力、扭矩需求较小； 需要单独泥水处理系统，整套设备购置费高，操作维护复杂；
存在弊端：
传统施工：翻交道路施工
1、施工期间交通阻塞，市民反响较大 2、市政管线迁改量大，占用宝贵的城 市空间
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• 地下综合管廊保障城市运行的重要基础设施和生命线，目前国家 正在大力推进综合管廊的建设，在建设过程中也遇到了一些问题
2230
110Kv
500
220Kv 220Kv
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1300
蒸汽
250 450
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1900
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输水 DN1000
500
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D350/D700
900
甲级防火门 与检修孔交替布置，确保逃生孔间距100米
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• 穿越重要的交通干道
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• 矩形顶管与综合管廊的断面 适应性
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• 工程概况
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元和塘、军分区
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轨道 轨道
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• 面临诸多难题，怎么办
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• 矩形顶管的发展
• 矩形顶管由圆形顶管发展而来。 20世纪70年代，日本最早开发了 矩形顶管机，20世纪80年代，世 界各国掀起了开发异形断面掘进 机的高潮，先后进行了矩形隧道 、椭圆形隧道、双圆形隧道、多 圆形隧道盾构掘进机及施工技术 的试验研究和工程应用。 • 2005年以来，随着矩形顶管施工 技术在我国研究应用的不断深入 ，国内己经有若干设备生产厂家 能够自主设计、生产矩形顶管设 备。
n 管廊建设面临的难题 n 矩形顶管技术
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• 标准管廊断面
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三、工程实例-苏州城北路综合管廊
•
矩形顶管断面一：
用于轨交4号线、元和塘军分区节点，9.1x5.5米，管节长度1.5米 ；
三
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• 矩形顶管断面
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350
标准管廊断面为4舱，宽度为8.45米，管廊总高4.8米。
150x150 余同
市 17 综 年 合 11 管 月 廊 9- 建 10 设 日 高 郑 峰 州 论
• 标准管廊断面
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250 300 300 300 300 250
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1995年 2.5x2.5土压 平衡顶管机 2004年 6x4 土压平衡顶 管机
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2013年 7.5x10.4土 压平衡顶管 机
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900 2400
750 200
1700 2800 7750 8450
1100 250
1200 2100
900
350
悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司
CCDI(SuZhou) Exploration & Design Consultant CO.,Ltd.
400
4050 4800
250
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悉地国际
n 管廊建设面临的难题 n 矩形顶管技术
n 工程实例-苏州城北路综合管廊
三
第
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n 结语
市 17 综 年 合 11 管 月 廊 9- 建 10 设 日 高 郑 峰 州 论
届
城
悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司
CCDI(SuZhou) Exploration & Design Consultant CO.,Ltd.
• 穿越重要的航道、河道
届
城
坛
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悉地国际
CCDI GROUP
一、管廊建设面临的难题
传统施工：明挖“弹钢琴”施工 存在弊端： 1、轨交影响区施工工期非常长
2、轨交变形大，对轨交结构安全有 影响
三
第
20
市 17 综 年 合 11 管 月 廊 9- 建 10 设 日 高 郑 峰 州 论
悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司
一、管廊建设面临的难题 二、矩形顶管技术
工作井施工
管节预制
市 17 综 年 合 11 管 月 廊 9- 建 10 设 日 高 郑 峰 州 论
工作井施工 顶管机下井
• 矩形顶管的施工工艺
坛
管节预制 管节吊装 管节顶进
悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司 通道贯通
矩形顶管机安装、下井 出洞
顶进、管节拼装
三
届