顶管法施工在广州地铁出入口过街通道中的应用

顶管法施工在广州地铁出入口过街通道中

的应用

2008年第2期科技交流总第158期

顶管法施工在广州地铁出入口过街通道中的应用

张碧文

(中铁第一勘察设计院集团有限公司城建院西安710043)

摘要介绍了广州地铁6号线东湖车站I出入口过街通道采用大截面土压平衡顶管机施工的方案

比选,顶管设备主要性能参数,顶管法施工主要工序及相关设计检算等,为以后类似工程提供参考.

关键词顶管法施工土压平衡设计

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1引言

顶管法施工隧道技术是利用液压油

缸将管段顶人由切削刀盘或掘进形成的

钻孔中形成衬砌的施工方法.是在地表不

开挖的情况下,采用岩土钻掘手段的一种

对环境无公害的非开挖施工技术.顶管法

在管线铺设(包括重力下水道和压力管

道),地下管路铺设(电缆铺设通道和检修

通道等),穿越工程(穿越路基,河床等),

管道更换(管道置换)得到越来越广的应

用.顶管技术在我国的发展最早始于2O

世纪5O年代,但是采用的都是手掘式顶

管,设备比较简陋.随着科技的发展,国外

先进的顶管机械设备的引进,国外的顶管

理论,施工技术和管理经验也进入中国,

如土压平衡理论,泥水平衡理论,管接口

型式,矩形顶管和制管新技术等.近年来,

国内已经研制出较大断面矩形顶管机,在

上海共富路市政人行过街通道成功采用

直径3.8m方形顶管机施工,在上海地铁9 号线中春路站出人口过街通道和宁波药

行街一开明街地下通道采用4X6m断面

偏心多轴土压平衡式顶管机成功实施.目

前我们地铁和市政建设掀起了新一轮建

设高潮,很多地铁及市政过街通道受交通

疏解,管线迁改,地质条件等诸多限制条

件难以实施,因此广州地铁首次引进上海

隧道股份设计制造的4mX6m偏心多轴

土压平衡顶管机施工地铁6号线东渤车

站lib出入口过街通道.

2工程概况及方案比选

广州市轨道交通六号线东湖站位于

越秀区海印电器城对面的东湖公园内紧

靠东湖路设置.1ib出人口过街通道位于

东湖站北侧,横穿东湖路,通道长度约

65m(图1).由于过街通道埋深较浅(通道

顶板覆土约4m),基本位于淤泥质土<2

—

1B>及饱和含水砂层<3—1>中,地质条件极差.

沿东湖路管线众多,过街通道部位自

西向东管线统计表如表1.

通道可采用的工法有明挖法,顶管

法,冻结法,暗挖法.由于冻结法成本太

高,暗挖法风险太大,故比较可行的方案

只有明挖法和顶管法.根据场地工程地质

条件,结合交通疏解,管线迁改,施工风

险,以及工程经济等诸多方面对明挖法和

顶管法两种工法进行综合比选(表2).

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图1出入口过街通道平面图

表1东湖路管线统计表

位置管线类型及规格备注

电信铜/光纤36孑L900×400十九条埋深0.81

电信光纤2孑L200×100一条埋深0.41

电信光纤8孑L4OO×200三条埋深0.46

西侧电信光纤4孔2OO×200四条埋深0.22

电信2孔100×200空管埋深0.37

电信光纤2孔200×100四条埋深0.57

电信光纤2孔200×100四条±单深0.96

路中给水砼@1600埋深2.70

排水砼~1000埋深2.61

电力铡1000×1000三条埋深0.94}110KV

东侧《三fj错600×600七条'.莲滦0.831OKV

给水铄m15O蝈{深O.88

袭2

项目明挖法顶管法

对交通的影响需进行4期交通疏解,对交通干扰较大不需交通疏解,对东湖路交通无影响

管线影响除110KV高压电缆外全部管线均需临时迁改无迁改

始发井位于东湖公园内;接收井位施工场地需分期交通疏解占用东湖路进行施工:于东湖西侧人行道上;

施工周期需要交通-

M

疏

~-

解

r-1

序较多,}约6个月

8～～周期约个月纠

工序多且受管线,交通等制约因素较多;施工可控性较好,受管线,交通等制约实施难度

实施难度较大因素较少,实施难度相对较小

工程经济比较总价约1100万元(其中管线迁改约800万元)比明挖略高,约1250万元

?

l15?

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通过表2对比可以看出,在交通疏解,管

线迁改,施工场地等问题难以解决,地质条件

不适合暗挖或者风险很大的情况下,顶管法

无疑是具有相当的优势的,因此通过多次论

证研究东湖车站【Ⅱ)出入口过街通道决定采

用顶管法施工.

3顶管设备及主要施工技术要求

3.1顶管机械设备

本顶管工程采用4m~6m偏心多轴土压

平衡式矩形顶管机(图2,3)进行掘进施工.采

用两个单独的刀盘切割土体,并挡住开挖面

土体,有效防止正面土体倒坍,每个刀盘由四

组偏心轴支撑,驱动,刀盘驱动采用两套驱动系统,每套驱动系统为一个刀盘提供驱动动力,两套驱动系统分别驱动两个刀盘进行牺对或相反方向运转,利用调整螺旋机的转速及顶进速度来控制土仓的土压力,以保持开挖面的稳定.它由主顶进推动机头向前运动, 机头分成宣循两段,中间由纠偏油缸联接,有利于机头的姿态控制,保证隧道轴线的偏差在没汁范围内.充分利用了机电液一体化的先进技术,采用结构紧凑的闭式液压系统和PLC电气控制系统.

圈24~6m矩形顶管机实体圈

图34~6m矩形顶管机总体图

3.1.1切削刀盘及刀具

偏心多轴刀盘共有2个,位于顶管机的

最前端,置于前段壳体外,与刀盘驱动装置的轴承支座用高强度螺栓连接刀盘装置包括: 正面刀具,周边刀具,长搅拌棒,短搅拌棒,刀盘盘体(图4).由于采用偏心多轴驱动,使刀盘上的每把刀具以曲轴中心矩为半径作圆周运动,而刀具本身无旋转运动,与轴向推进的方向合成来完成全断面的切削掘进.正面刀具作为主要切削装置位于最前方,采用十字形结构,它通过偏心曲轴与推进油缸的旋转驱动,顶进进行土体切削,周边刀具作为辅助切削装置位于刀盘的四周侧面上,它通过刀盘盘体作为偏心旋转的作用,将正面刀具切

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