下穿特级火车站超浅埋顶管施工技术研究

施工技术研究曹晶(中铁十四局集团第二工程有限公司，山东泰安271000 )［摘 要］下穿火车站工程施工对沉降变形控制要求较高，积累误差过大将导致火车无法正常运行，因此，需一种满足沉降 变形要求的新工艺。以太原市迎泽大街下穿火车站通道工程为依托，通过理论分析与现场施工相结合的技术手段，建立一套完 整的施工工艺，其主要得到以下研究成果：(1)对以往施工经验进行总结，形成顶管施工工艺的原理，建立一套完整的施工工 艺，并总结了该工艺的特点及适用范围；(2)研究了顶管施工工艺的关键性技术，并对技术措施进行理论分析和数值计算，验 证了技术可行性；(3)通过对顶管施工技术的应用，工程的顶进效果达到了设计的要求，验证了该技术的合理性与有效性。［关键词］超浅埋；顶管；施工工艺；技术措施［中图分类号］TU7 : U455.4 ［文献标志码］B ［文章编号］1001-523X (2019) 06-0074-03Research on Construction Technology of Ultra-shallow Buried Pipe

under Special Railway StationCao Jing［Abstract ］ The construction of the tunnel under the railway station has high requirements for settlement deformation control. If the accumulation error is too large, the train will not operate normally. Therefore, a new process that meets the requirements of settlement deformation is urgently needed. Based on the channel project of Yingze Street under the railway station in Taiyuan City, a complete set of construction techniques was established through the combination of theoretical analysis and on-site construction. The main research results were as follows : (1 ) the previous construction experience was carried out, to sum up, form the principle of the pipe jacking construction process, establish a complete construction process, and summarize the characteristics and scope of the process ； (2) the key technology of the pipe jacking construction process was studied, and the technical measures were theoretically analyzed and numerically verified to verify the technical feasibility ； (3) through the application of the pipe jacking technology, the jacking effect of the project meets the design requirements, and the rationality and effectiveness of the technology are verified.［Keywords ］ ultra-shallow burial; pipe jacking ； construction technology ； technical measures以太原火车站下穿工程为例，对以往的施工经验进行总 结，结合现场的实际工程条件，研究了顶管施工技术原理及 特点，总结出一套超浅埋条件下的顶管施工工艺，并对施工 关键技术进行详细介绍，且成功运用到工程施工中，取得了 较好的经济效益与社会效益。2.2技术特点(1)釆用了双胶圈柔性密封接口市政排水管，提高了管 道的抗渗漏性，更有利于管道纠偏。(2)釆用了加强注浆的 施工工艺，更好地保证了顶管施工的注浆效果。(3)适用于 除岩石土层和10cm以上的鹅卵石地层以外其他任何土层的顶

管工程施工。1工程概况太原市迎泽大街下穿火车站通道工程是迎泽大街东延的 控制性工程，迎泽大街在太原火车站前分为上下行，分别从 车站南北两端下穿。3顶管施工工艺与关键技术顶管施工工艺流程如图1所示。其主要工程为2座1〜15m车行通道；通道总长度463m, 其中敞开段总长127.5m,明挖暗埋段总长82m,工作井总长 46m,管幕段总长207.5m。其中北侧车行通道管幕施工段长 102.5m,南侧车行通道长105m。2顶管施工技术原理及特点2.1技术原理土压平衡顶管掘进机穿越工作井的墙壁出洞后，陆续顶 入大管径双胶圈柔性密封接头排水管，顶进过程中，一方面 通过掘进机和每节管道向管线周围进行不间断强化注浆减阻 并填充空隙，另一方面随时监控掘进机姿态并进行管道纠偏, 同时根据顶力及阻力计算结果确定注浆压力及注浆量，并根 据阻力情况控制主顶油泵进行工作。整个顶进过程以小车输 渣方式进行管道出土，直至完成管道顶进。收犒日期：2018-12-10基金项目：国家重点研发计划项目(2018YFC0808700)作者简介：曹晶(1966-),男，山东滕州人，主要研究方向为市政工

程、公路工程、铁路工程施工。图1大管径机械顶管施工工艺流程示意3.1 施工准备(1)工作井沉到位并且封底混凝土达到设计强度，经现 场验收各项工作均在设计和规范允许偏差范围之内。(2)工

作防水措施：始发井底应及时抽水，工作井的井顶标高应满 足防汛要求，事先设置临时挡水堰，井四周挖排水沟以排地 表水。(3)顶管进出洞口准备：由于该工程釆用的是不降地

• 74 •建筑技术开发Building Technology Development工程技术Engineering and Technology第46卷第6期2019年3月下水的封闭式机械顶管施工，因此在进、出洞口的一段距离 范围内应釆取一定的措施，防止土体流失，保证进出洞口的 安全和质量。3.2设备的安装(1) 后靠背安装：安装时要保证工作井后靠背与千斤顶 接触面相平，使后靠背与墙体形成一体，为顶管提供坚实的 后靠背，后靠背安装如图2所示。(2) 导轨安装：导轨是顶进中的掘进机进洞的导向设备, 其安装质量对管道顶进质量影响较大，因此要严格按设计要 求安装。导轨尺寸为40cmx20cm,采用方钢焊接而成，轨底 和型钢焊接成一体，并用型钢支撑，导轨安装如图3所示。续进行，从而减小纠偏油缸顶力需要克服的阻力，使纠偏更 容易达到要求。3.4.4减阻注浆顶进时，时刻监控注浆压力，保证有效的跟踪压浆，根 据具体的施工状况来调节补压浆的次数及压浆量，确保减阻 注浆效果。3.5掘进机进洞在顶管掘进机进洞前的一段距离，要增加测量次数和精 确度，确保按照设计轴线顶进，从而保证顶管掘进机顺利进洞。 顶管掘进机进洞前，拆除洞口加固型钢，漏出砖砌封门，井 壁上安装止水装置。井内清理干净，安装好接收导轨，调整 标高并固定接收架，以便顺利接收顶管掘进机。当顶管掘进 机顶进至砖砌洞口封堵时，停止刀盘的转动，利用主千斤顶 将顶管机推入接收井。待洞口浆液达到强度之后，拆除洞口 止水装置，釆用微膨胀混凝土将洞口与管节之间的间隙填实。4关键施工技术4.1顶管出洞技术措施4.1.1初始顶进防后退措施为保证钢管拼接时不损坏洞口止水装置，需要对井壁以 及导轨进行固定。可釆用临时焊接、安装后在拆除的方法。 4.1.2顶管机出洞防磕头措施本工程釆用土压平衡顶管机，自重大，极易造成磕头现象。

图2后靠背安装 图3导轨安装(3) 千斤顶：主顶液压动力设备安装时应釆用整体吊装，

而且要保证其平稳地安装在工作平台上。根据管径大小，选 用相应的推力设备，确保顶铁受力均匀，使管道和后座的受 力状态均良好。(4) 洞口止水：选用双层钢丝网加固橡胶止水钢板进行 止水，提高止水效果。掘进机进出洞时准确测量顶管机头的 位置，确保橡胶止水钢板与掘进机头中心轴线重合，避免顶 管机进洞时地下水和泥砂涌入工作井内，另一方面也避免了 顶进施工时减阻泥浆的流失，保证泥浆套的完整性。3.3掘进机出洞在顶管机出洞前，为保证掘进机安全出洞，对顶管出洞 口外侧进行土体加固。确认出洞口的土体具有良好的止水效 果，并仔细检查保证洞口双道止水橡胶压密合格，且要确保 其与顶进管道的中心轴线重合，误差要小于2mm,达到完全 止水作用。准备出洞时，顶管机头快速靠近挖掘面，做好橡 胶止水钢板与掘进机之间的紧密连接，随着要保证在之后的 土体切削时的顶进力度，防止削刀盘扭距过大。为了避免掘 进机头出现“磕头”情况，选择将导轨延伸一定的长度，并 将掘进机头与前3节管道釆取刚性连接，使其成为一个整体。 3.4管道顶进3.4.1管节拼装管节在下井前再次做外观和尺寸检查，管道的规格、荷 载等级、接口型式等应符合图纸的要求。若发现有管端破损， 管端面不平整，尺寸误差较大时，不能下井。吊管釆用门式 起重机，吊管时先进行试吊，当将管节吊离至地面距离10cm 左右时，检查管节的捆扎质量，确定安全后才能继续起吊。

3.4.2管道顶进合上总电源开关〜合上各分系统的电源开关一开启主油 泵一启动刀盘f启动纠偏油泵站一主顶系统进入随时顶进状 态〜同时启动油泵站及输渣阀门一调整泥土输送机和主顶千 斤顶的速度，使其平衡〜启动压浆系统〜时刻观测掘进机顶 进的姿态〜时刻进行微调纠偏，以控制机头方向。釆取如下施工措施。(1)为防止力矩的不平衡造成头部向下 的现象，可对导轨进行延长。(2)顶管机就位后，将机头垫 高3mm。(3)顶管出洞时，及时将钢管节连接到位。(4)调 整后座主推千斤顶的合力中心。4.2顶管机掘进施工技术措施4.2.1 土压力控制施工中通过设在刀盘和密封仓的压力计测定，结合地质、 埋深和地面监控量测信息的反馈分析，适时优化调整土压力、 推进速度、推进力及注浆量的设定值，以确保地面变形控制 在规定的范围内。4.2.2 出土量控制釆用土压平衡模式掘进时，实际出土量控制在理论的 98%~100%,以维持一定土压力，保证顶管正面土体的稳定。 4.3同步注浆控制同步注浆能减少顶管时管与土的摩擦阻力，同时填充由 于顶管机管径稍大引起的空隙，注浆前，每节钢管需设置4个 注浆用孔口管及阀门。压浆时必须坚持“随顶随压、逐孔压浆、 全线补浆、浆量均匀”的原则，总管釆用直径50mm的镀锌钢管, 支管釆用直径50mm的橡胶管。在每个注浆孔及支管与总管连 接处设置阀门，以便控制泥浆套质量。4.4顶管进洞技术措施(1)进洞洞口顶进方向5m范围釆用注水泥浆加固，具体 要求与管幕出洞相同。(2)通过焊接预埋钢板与止水装置来 实现顶管进洞止水效果。(3)顶管进洞脱管措施：本工程拟 投入的顶管机重量较大，特在顶管机后于管节连接段加设4只 50t千斤顶。顶管机进入接收井后，启动千斤顶，将机头徐徐 推出钢管节，从而安全的将顶管机脱离开管节。(4)进洞的 施工流程如同管幕出洞一样，在进洞的过程也要分层拆除地 下墙，开小孔等，在确保安全的条件下进洞。(5)顶管结束后, 迅速进行注浆密封，降低风险。5工艺效果分析上述顶管施工工艺成功应用在太原市迎泽大街下穿火车 站通道工程，顶进偏移角度满足精度要求，整个顶进效果达 到了设计的要求。5.1经济效益大管径机械顶管施工技术在一定程度上缩短了传统开挖 施工的工期，工程实践证明，在大管径顶管工程施工中，相3.4.3纠偏对顶进过程实行24h全程监控：将激光经纬仪的光束射 到掘进机头中心的光靶上，利用光靶把掘进机头的位置偏移 状况传输至机头控制室，在控制室内控制纠偏机头的千斤顶 工作。在进行掘进机头纠偏操作时，要保证注浆减阻操作持

• 75 •第46卷第6期2019年3月工程技术Engineering and Technology建筑技术开发Building Technology Development隧道主体结构防水施工技术研究杜建安(太原市城市建设管理中心，太原030000 )［摘 要］随着城市地下空间的发展，隧道主体施工项目在施工过程中面临的问题也越来越多，尤其是防水问题给工程施工 安全带来极大隐患，因此防水施工技术的提高显得尤为重要。通过具体工程实例说明综合防水技术的效果，得到如下结论：(1) 对于地下的隐蔽工程，要从多方面进行防水施工，并且要保证施工时严格按照标准执行；(2)通过混擬土自身防水、防水卷•材 施工等多手段、多措施共同保证了主体结构防水效果。［关键词］混凝土渗水；防水措施；防水旋工技术［中图分类号］TU7 : U455.4

［文献标志码］B ［文章编号］1001-523X (2019) 0D076~02Research on Waterproof Construction Technology ofTunnel Main StructurDu Jian-an［Abstract ］ With the development of urban underground space, more and more problems are faced in the construction process of deep foundation pit construction projects, especially the wateqjroofing problem brings great hidden dangers to the construction safety, so the improvement of waterproofing construction technology is particularly important. The results of comprehensive waterproofing technology are illustrated through specific engineering examples, and the following conclusions are drawn ： (1 ) for underground concealed projects, waterproofing construction should be carried out from many aspects, and strict construction should be ensured. Implement according to the standards ； (2) through the adoption of concrete self-waterproofing, waterproofing membrane construction and other means, multi-measures to jointly ensure the waterproofing effect of the main structure.［Keywords ］ concrete seepage ； waterproof measures ； waterproof construction technology隧道防水工程是建筑工程中至关重要的，其防水设计直 接对整个工程施工造成影响。主体结构设计中防水设计是需要考虑多个因素，并且严 格按照相关的规范来设计的，同时也要针对工程不同部位的 结构特性来釆取不同的防水设计。虽然设计上是不会产生渗 水现象，但在施工过程中，会因为多方面的影响，使得各种 问题浮现出来，使得防水效果不能达到设计效果，造成工程 质量难以保证。造成渗水的原因有很多，但其主要原因包括：(1)混凝土自身具有渗水的性质，施工缝或者结构缝的防水 措施没做到位；(2)施工期间，未能够按照相应的施工规章收稿日期：2018-12-10基金项目：国家重点研发计划项目(2018YFC0808700)作者简介：杜建安(1970—),男，山西定襄人，主要研究方向为市政工

程管理。制度执行，造成混凝土浇筑质量不达标的现象，混凝土内部 有孔洞，给地下水渗透提供条件。因隧道工程在地下施工，其周边都是地下条件较为复杂 的土体，同时还在地下水的影响下，混凝土施工质量往往很 难达到设计要求。若是对以上因素进行系统性分析，并指出 相应的整改措施，一定会有效提高隧道工程的质量。因此，通过现场实例及相关理论研究，根据基坑开挖程 度以及隧道主体设计，提出了不同施工部位的防护措施，以 达到阻止渗流破坏工程质量的目的。1工程概况太原市迎泽大街下穿火车站通道工程是太原市向东拓展 的主通道之一。根据设计，分别从车站南北两端下穿。主要 工程为2座l~15m车行通道；通道总长度463m,其中敞开段 总长127.5m,明挖暗埋段总长82m,工作井总长46m,管幕进偏移角度满足精度要求，整个工程的顶进效果达到了设计 的要求，验证了该技术的合理性与有效性，对其他类似工程 提供了理论指导。对于传统开挖施工技术，该技术有效降低了土地占用量，降 低社会征地拆迁费用，总体而言，顶管施工综合费用会有效 减少，经济效益明显。5.2社会效益非开挖顶管施工技术不但有利于维护洁净、舒适和美好 的城市环境，而且进一步减少了混凝土使用量、土方开挖及 回填量及劳动力使用量，也更进一步减少了对地面的影响， 节省了资源，社会效益明显。参考文献［1］ 董树国•软土地区大口径顶管施工技术研究［J］.交通世界，2017 (10): 24-25.［2］ 王彩侠.市政给排水施工中长距离顶管施工技术的应用［J］.中国高新技

6结论(1)通过对下穿火车站通道工程的分析，结合顶进过程

的精度要求，对以往施工经验进行总结，形成顶管施工工艺 的原理，建立一套完整的施工工艺，并总结了该工艺的特点 及适用范围。(2)研究了顶管施工工艺的关键性技术，详细 总结了顶管出洞技术措施、顶管机掘进施工技术措施、同步 注浆控制措施、顶管进洞技术措施等技术要点，并对技术措

术企业，2017 (12) : 70-71.［3］ 王素伟.特大管径长距离机械顶管施工技术应用研究［D］.郑州：郑州大

学，2016.［4］ 任军锋.浅谈土压平衡机械顶管施工控制管理技术［J］.探索科学，2014

(7).⑸刘营•顶管施工对周围土体扰动范围影响研究［D］.郑州：郑州大学，

2016.［6］ 吴勇，徐日庆，段景川，等•浅覆土大断面小间距矩形顶管施工的环境

施进行理论分析和数值计算，验证了技术可行性。(3)通过 对顶管施工技术在太原下穿火车站通道工程的应用，钢管顶

效应［JJ.现代隧道技术,2017, (5) ： 78-85.［7］ 喻军，龚晓南.考虑顶管施工过程的地面沉降控制数值分析卩］.岩石力 学与工程学报，2014, 33 (S1) ： 2605-2610.・76・