《超大直径顶管穿越地铁高架线路设计与施工0001》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超大直径顶管穿越地铁高架线路设计与施工0001（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、超大直径顶管穿越地铁高架线路设计与施工摘要：本文以上海市某工程顶管下穿既有地铁高架线路为背景，对顶管穿越高 架线路的设计方案，有限元分析、工程实际施工要求及实际监测结果，进行相关 介绍。关键词：超大直径顶管；穿越施工；有限元；监测1工程背景上海市污水治理白龙港片区南线输送干线完善工程（东段输送干管）管道起 点自外环线和罗山路交叉口，与原南线西段相接，沿外环线和迎宾大道自西向东 敷设，至远东大道后折向北，沿远东大道自南向北敷设，至龙东大道后折向东， 与中线，南干线一起，沿龙东支路分别进入白龙港污水厂，处理后外排长江，十 管总长约26.1km，采用2根内径4m钢筋混凝土顶管。管道需在华洲路、远东大
2、 道西侧穿越2号地铁东延伸段。此处2号线为架空段，顶管管道需从线路承台下 方穿越。2设计方案顶管管道穿越处2号地铁东延伸段高架承台中心距约为28.4m，华洲路跨线 桥承台中心距约为20.0m。为避让两者的承台支撑桩基，采用直线顶管方案，2- DN4000钢筋混凝土顶管分别在华洲路跨线桥两跨承台之间和2号地铁东延伸段 一跨承台之间垂直穿越。穿越处，地坪标高约为4.000m，管道内底标高约为- 10.450m，管道距承台最近距离为2.83m，距承台下桩基最近距离为3.8m。管道 顶管穿越2号地铁东延伸段处平剖面图如图1、2所示。图2顶管穿越2号地铁东延伸段处剖面图该段顶管管道工作井采用单管圆形工作
3、井，内径11m，接收井采用双管矩形接收井，内 尺寸16.5mx7m。顶管工作井、接收井均采用现浇钢筋混凝土沉井结构，不排水下沉、水下 封底。为尽可能减小顶管井在下沉过程中对2号地铁东延伸段及周围建筑物的影响，在沉井 外侧先加做一圈4850三轴水泥搅拌桩（搭接250，间隔插置型钢，高度从沉井的起沉标高至 沉井刃脚底以下5m）作为隔水帷幕及挡土结构。在顶管穿越处2#线承台外侧先采用2900 MJS”工法的高压旋喷桩（搭接300mm）进行 桩侧土体加固，总宽度约1.50m，深度从管顶以上4.0m至管底以下4.0m，以减小顶进过程 中土体对承台的挤压效应。该工程中顶管管节进行了单独设计，与普通的顶管管
4、道相比，在F型接头处设置了双道 橡胶密封圈，有效地减小管道接口渗漏水现象发生。另外为了确保该段主干管的正常运行， 在内壁再增加一道不锈钢板止水，采用双保险防止管道渗漏发生。3有限元分析根据工程设计方案，采用MIDAS-GTS岩土与隧道分析系统的专用有限元分析软件模拟顶 管顶进对桩基、承台影响。有限元分析作如下假定：（1）在顶管顶进过程中忽略土体变形的时间效应；（2）顶管 管道为各向同性的线弹性材料；（3）假定各土层均呈匀质水平层状分布；（4）不考虑受施 工扰动影响范围内的土体物理力学参数的改变。为方便计算，分析采用2维有限元模型，将各土层、承台的支撑桩、顶管等整体性建模， 模拟顶管顶进过程中土
5、体、桩基的变化。土体采用摩尔库伦模型，根据工程地质勘察报告确 定模拟计算的参数，共分为7层；顶管管节、承台、桩基采用梁单元，材料属性根据钢筋混 凝土材料确定，考虑不同截面影响；桩侧土体加固考虑采用土体属性修改完成。有限元模型 如图3所示。模拟施工阶段分为以下3个步骤：（1）桩侧土体加固，土体固结完成；（2）左侧顶管 土体挖除，顶管管道顶进；（3）右侧顶管土体挖除，顶管顶进。有限元分析计算结果如图4图6所示。从计算结果可以看出，考虑地基加固后的桩基的 最大竖向位移约为1.7mm，最大水平向位移约为0.8mm，土体的最大竖向位移约为5.8mm， 其值都很小（均为mm级）。经向2号地铁东延伸段运行管
6、理部门一一申通公司相关人员咨 询，2号地铁东延伸段的轨道支座是可调节的，调节幅度约为12cm，由于本工程顶管穿越 产生的支座附加变形不足2mm，是不会影响2号地铁东延伸段正常运行的。故按本方案2-DN4000的钢筋混凝土顶管穿越2号地铁东延伸段在理论上是可行的。4施工措施本段顶管施工难度较大，需要满足在顶管施工过程中土体超挖损失量不大于1%、管道轴 线水平误差不大于20mm、竖向误差不大于50mm。施工过程中重点控制以下方面：（1）优选顶管掘进机采用大刀盘泥水平衡或土压平衡机头。（2）通过试顶进优化顶进参数在穿越2号地铁东延伸段前，应合理选定施工参数，严格控制顶进速度，严格控制出土 量，穿越施
7、工过程中再根据监测情况及时进行施工参数的调整。（3）采取合理施工措施做好触变泥浆压浆控制：在顶管管节外壁与土层之间形成良好性能的触变泥浆套，不仅 可使顶进阻力成倍的下降，而且对控制地表沉降、减少土体的扰动有很好效果。加强施工测量，严格控制顶进姿态：顶管姿态取决于顶进测量的精度和纠偏的效果。顶 进时做到勤测勤纠，一旦发现偏转趋势就进行纠偏，及时调整顶进姿态。加强监测，信息化施工：施工时对穿越处采取严密的监测措施，根据监测数据及时调整 施工工艺，发现不良情况及时采取应急措施，以保证磁悬浮的安全。（4）重视穿越后施工措施顶管施工结束以后，对于穿越2号地铁东延伸段地段及时用迟凝泥浆置换原有的触变浆 液
8、、或对触变泥浆进行固化。施工结束后，为解决2号地铁东延伸段后期沉降的问题，要求 对2号地铁东延伸段继续进行跟踪监测，施工监测将持续到顶进施工后12个月，并做好 后期注浆加固，直到沉降基本稳定为止。6监测在顶管实施过程中，有第三方监测单位制定并实施了严密的施工监测。监测范围为以顶 管管道与2号线的平面相交处为中点，两侧各2根高架立柱（共4根）。监测内容为：（1） 立柱垂直位移监测；（2）立柱倾斜位移自动化监测；（3） 土体水平位移自动化监测。根据本工程特点，监测频率及监测进程在全面、准确、及时”的原则下制定。施工前测 量3次初始值；管道进入2号线30m范围处，按2次/日测量；管道离开2号线30m
9、范围处， 按1次/日测量；施工结束后，按2次/月测量。工程施工期间监测报警值根据上海市轨道交通管理条例制定：（1）垂直位移5mm 或连续三天同向变化速率0.5mm/天；（2）水平位移5mm或连续三天同向变化速 率0.5mm/天o根据监测结果，本次顶管施工中，对2号线高架影响主要表现为立柱的垂直位移，立柱 周边土体的水平位移和倾斜变化量均较小。图7为2号线高架立柱沉降变化曲线，从中可以 看出，当顶管顶进时，开挖面土体受到水平应力大于原始应力，使工作面前上方土体受挤压， 导致顶管到达2号线监测区时，对2号线高架结构的影响表现为上抬，总沉降量均在4mm 内，故本顶管穿越工程对2号线无明显影响。图7
10、2号线高架立柱沉降曲线7结语本文介绍了超大直径顶管管道穿越高架线路时的设计方案，有限元分析结果为穿越方案 的制定提供了初步参考依据，通过严格的施工控制和严密的监测工作，表明超大直径顶管穿 越高架线路是安全、可靠的。参考文献：1 葛春辉，顶管设计与施工，北京，中国建筑工业出版社，20122 杨果岳，刘浩航，尹志政，钟政意，顶管上穿施工对既有地铁隧道的影响，吉首大学 学报（自然科学版），2014，35（2），pp.57-603 国家标准，给水排水工程顶管技术规程CECS246： 2008,北京，中国计划出版社，2008作者简介：翟之阳（1983-），男，江苏常州人，工程师，从事市政工程结构设计工程。
