高海東

(中鐵十八局集團(tuán)有限公司,天津 300222)

港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道長距離大直徑曲線管幕頂管工藝試驗研究

高海東

(中鐵十八局集團(tuán)有限公司,天津 300222)

管幕工程是港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道口岸暗挖段難度最大的項目之一,其特點是距離長、直徑大、管幕軌跡位于曲線上,同時頂管精度要求高,施工難度大。工程下穿拱北口岸限定區(qū)域,埋深4～5 m,管幕平均長度257.92 m,由36根φ1 620 mm的鋼管組成。線路位于緩和曲線和圓曲線組成的組合曲線上,圓曲線半徑約890 m,管節(jié)軌跡精度要求±50 mm,地表沉降要求小于30 mm,管幕所處地層地質(zhì)條件復(fù)雜,周邊環(huán)境敏感。從頂管機(jī)選型、頂進(jìn)階段劃分、順序和工藝控制等方面做了詳細(xì)介紹。

海底隧道;曲線頂管;F型接頭;測量控制;精準(zhǔn)控制

1 工程概況

港珠澳大橋珠海連接線是港珠澳大橋的重要組成部分,其中拱北隧道口岸暗挖段管幕工程是珠海連接線難度最大的項目之一,其主要特點是管幕距離長、直徑大、軌跡位于曲線上,同時頂管精度要求高,地質(zhì)情況復(fù)雜、周邊環(huán)境敏感,地面控制要求嚴(yán),施工期間要確?？诎锻P(guān)不中斷。

管幕工程下穿拱北口岸限定區(qū)域,設(shè)東西工作井各1座,互為始發(fā)、接收井,工作井寬25.5 m,長12.7 m,深約31 m。管幕埋深4～5 m,由36根φ1 620 mm的鋼管組成,平均長度257.92 m,管間距35.5～35.8 mm,其中位于隧道上半斷面壁厚20 mm的18根,下半斷面管壁厚24 mm的19根,材料為Q235BZ鋼,管幕橫斷面布置見圖1。

線路位于緩和曲線和圓曲線組成的組合曲線上(緩和曲線長88 m,圓曲線長167 m,曲線半徑890 m),每節(jié)鋼管長4 m,通過特殊設(shè)計的F型接頭實現(xiàn)曲線頂進(jìn),管節(jié)間最大張角0.26°,最大張開量7 mm。

小曲率半徑穿越口岸限定區(qū)域時,外側(cè)管幕距澳門聯(lián)檢大樓樁基最近1.6 m,內(nèi)側(cè)管幕距免稅商場回廊樁基最近0.46 m,管幕頂進(jìn)精度要求控制在±50 mm內(nèi),地面沉降要求控制在±30 mm內(nèi)。

圖1 管幕橫斷面布置(單位:cm)

管幕所處地層極為復(fù)雜,自上而下依次是人工填土、砂層、淤泥、細(xì)砂層、全風(fēng)化花崗巖層等,為典型的海陸相交互沉積地層,地質(zhì)情況多變,頂管施工難度極大。

2 機(jī)械設(shè)備選型

管幕施工所需配備的主要設(shè)備有:頂管機(jī)和后配套、頂管平臺、通風(fēng)設(shè)備、吊裝設(shè)備、管節(jié)加工設(shè)備。

2.1 海瑞克AVN1200TC頂管機(jī)

依據(jù)本項目的地質(zhì)、水文情況和頂管精度要求,經(jīng)過充分調(diào)研國內(nèi)外主要頂管設(shè)備(國外的主要有德國海瑞克、日本RALA兩種品牌,國內(nèi)的產(chǎn)品有多種),經(jīng)比選決定采用德國海瑞克AVN1200TC泥水平衡式頂管機(jī),如圖2所示。該設(shè)備具有以下特點:

(1)具備曲線測量及自動糾偏功能,配備了UNS測量系統(tǒng),能實現(xiàn)±50 mm的曲線頂管要求;

(2)采用復(fù)合刀盤,高效的錐形破碎,多種沖洗模式、噴射系統(tǒng)等,可適用于拱北隧道的砂層、軟土、復(fù)合土、淤泥質(zhì)土等不同地質(zhì)情況,并可處理塊石、混凝土塊等障礙物;

(3)配備中央控制室,可實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制;

(4)配備孔口止水裝置,保證孔口止水效果;

(5)配備泥水分離系統(tǒng)和自動絮凝系統(tǒng),使泥漿保持較好的攜渣性能;

(6)千斤頂主頂能提供6 000 kN頂力,中繼間能提供4 500 kN,油缸行程5 m。

圖2 東側(cè)工作井及頂管施工現(xiàn)場

2.2 頂管平臺

(1)小規(guī)模頂管階段的固定平臺

前期小規(guī)模頂管時采用可拆卸固定平臺,在頂進(jìn)面及后背墻處地下連續(xù)墻上鉆孔埋置螺桿并安裝牛腿,然后安裝主梁和型鋼平臺。主梁由2根HN800× 300 mm型鋼構(gòu)成,上方用I20a型鋼焊接骨架并覆蓋鋼板,平臺縱向長12.7 m,寬5 m。

(2)群管頂進(jìn)的電動移動平臺

群管頂進(jìn)時采用特殊設(shè)計的電動移動平臺,平臺由支撐桁架、吊裝設(shè)備、移動平臺等組成,通過電動導(dǎo)鏈實現(xiàn)上下左右的移動,每個工作井內(nèi)設(shè)4個平臺,安裝效果見圖3。

2.3 通風(fēng)機(jī)

管內(nèi)通風(fēng)采用9-19-A型高壓離心式通風(fēng)機(jī),用φ200 mm的硬質(zhì)PVC管作為風(fēng)管,硬質(zhì)通風(fēng)管與通風(fēng)機(jī)之間采用軟管連接。

2.4 吊裝設(shè)備

以工作井上方20 t龍門吊作為主吊,電動移動平臺上可移動吊鉤作為輔助吊裝設(shè)備。

2.5 管節(jié)加工設(shè)備

圖3 頂管平臺效果

管節(jié)加工設(shè)備主要有卷管機(jī)、數(shù)控切割機(jī)、埋弧焊機(jī)床、銑床等。

3 施工工藝控制

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 頂進(jìn)面土體加固

頂進(jìn)面采用1.2 m地連墻和4.3 m厚三重管旋噴樁加固,深度超過基坑底部約2 m。頂進(jìn)面土體加固質(zhì)量直接影響到孔口鑿洞與始發(fā)安全,需十分重視。

3.1.2 管節(jié)加工

管節(jié)加工采用加工廠集中加工,統(tǒng)一編號、堆放,數(shù)控火焰切割機(jī)下料,采用三軸萬能卷管機(jī)進(jìn)行管身卷制及接頭毛坯管卷制,自動埋弧焊機(jī)進(jìn)行縱縫焊接與管身焊接,CO2氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行接頭安裝焊接,采用打磨機(jī)對各類接頭零部件打磨處理,F型接頭焊接成型后經(jīng)銑床銑成凹槽。F型接頭詳見圖4,管節(jié)拼裝時在前方管節(jié)尾端墊入松木板,后方插口凹槽處安裝鷹嘴形橡膠圈,旋轉(zhuǎn)后方管節(jié)使法蘭螺栓孔對應(yīng),用主頂把后方管節(jié)緩慢頂入前方管節(jié),頂進(jìn)到位后擰好限位螺栓。

圖4 F型接頭示意(單位:mm)

3.1.3 地下連續(xù)墻孔洞鑿除

洞口止水裝置安裝前需鑿除地下連續(xù)墻混凝土,然后再安裝鋼制孔口管。鑿除地下連續(xù)墻是一項非常危險的工作,一方面有可能出現(xiàn)漏水,另一方面,隨著鑿除孔洞數(shù)量的增加,結(jié)構(gòu)安全問題將十分突出,因此需確保地連墻及頂進(jìn)面土體加固質(zhì)量,保證不滲不漏,必要時注漿加固。

3.1.4 洞口止水裝置及管剎

始發(fā)階段為保證管節(jié)和土體間潤滑泥漿的壓力和坑外土體穩(wěn)定,需設(shè)置洞口止水裝置。針對本工程的特點,設(shè)計了可拆卸式折頁壓板襯雙層簾布橡膠止水密封,其主要由折頁式壓板、簾布橡膠圈、擴(kuò)大鋼環(huán)、連接鋼環(huán)組成,效果見圖5。每次頂管施工時,通過螺栓將止水裝置安裝于洞口的預(yù)埋件上,完畢后再安裝于下一處,實現(xiàn)循環(huán)利用。

圖5 洞口止水裝置示意

管節(jié)停止頂進(jìn)時,機(jī)頭在自然水土壓力和木墊塊的彈性變性力作用下會引起管節(jié)后退,為防止管節(jié)后退,在始發(fā)前需安裝管剎,一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)完成后,立即啟用管節(jié)尾部管剎制動系統(tǒng)。

3.2 頂管始發(fā)

從頂管機(jī)推進(jìn)油缸推動機(jī)頭出發(fā)、至糾偏油缸啟動,屬于始發(fā)段。為保證頂力傳遞路徑順暢,需在洞內(nèi)有至少3個接頭位置(12 m)才能啟動糾偏油缸,且始發(fā)段在后續(xù)頂進(jìn)時為重要傳力線,其對整根試驗管頂進(jìn)精度控制至關(guān)重要,而始發(fā)段頂管機(jī)的姿態(tài)控制將直接影響到始發(fā)軌跡,因此必須確保始發(fā)的12 m為直線。

頂管機(jī)始發(fā)前,糾偏油缸全部歸零,使頂管機(jī)刀盤、前盾、中盾與油缸軸線一致。旋轉(zhuǎn)刀盤低速頂進(jìn),防止頂管機(jī)由于素混凝土結(jié)合面不平整造成偏斜。在機(jī)頭刀盤到達(dá)素混凝土墻時,首先把理論軸線曲線要素輸入UNS導(dǎo)向系統(tǒng)。然后進(jìn)行機(jī)頭姿態(tài)的初始數(shù)據(jù)收集,如果初始數(shù)據(jù)同理論軸線一致則進(jìn)行初始坐標(biāo)定位,指導(dǎo)機(jī)頭向前頂進(jìn)。如果出現(xiàn)較大偏差,分析原因,找出導(dǎo)致偏差的影響因素,為后續(xù)施工提供指導(dǎo)。

頂管時地質(zhì)情況的變化決定推進(jìn)速度的快慢,同時隨著地質(zhì)情況的變化,應(yīng)遵循泥水平衡基本原理,適當(dāng)調(diào)整頂進(jìn)速度,以保證泥水倉壓力平衡。

始發(fā)段機(jī)頭通過始發(fā)井密封圈時,為防止機(jī)頭磕頭,需在孔口管內(nèi)鋪設(shè)一滑板;機(jī)頭在破碎素混凝土墻的過程中,由于機(jī)頭扭矩較大,為防止盾體產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn),在頂進(jìn)環(huán)后推支座處加設(shè)一防偏轉(zhuǎn)裝置。

3.3 頂管頂進(jìn)

頂進(jìn)階段是指頂管機(jī)始發(fā)后,通過建立泥水平衡,依靠推進(jìn)油缸的頂力,將機(jī)頭和管節(jié)頂入地層中,并使其沿著設(shè)計軌跡推進(jìn),同時通過攜渣泥漿不斷出土的過程。

3.3.1 頂進(jìn)參數(shù)

頂進(jìn)速度是頂管的重要控制參數(shù),需根據(jù)地層情況動態(tài)調(diào)整,砂層約160 mm/min,淤泥約100 mm/min,黏土約40 mm/min。頂管機(jī)作業(yè)過程中,機(jī)頭推進(jìn)速度與排出土體積應(yīng)保持動態(tài)平衡,以免超挖造成掌子面坍塌或壓力過大使刀盤過載。由于本工程管節(jié)為F型接頭連接,當(dāng)?shù)侗P長時間沿同一方向旋轉(zhuǎn),切削的反向力矩易造成頂管機(jī)偏轉(zhuǎn)過大,應(yīng)根據(jù)頂管機(jī)的旋轉(zhuǎn)角適時改變刀盤旋轉(zhuǎn)方向,保證頂管機(jī)旋轉(zhuǎn)控制在一定范圍。

3.3.2 防扭轉(zhuǎn)措施

頂進(jìn)過程中防扭轉(zhuǎn)的主要措施有:

(1)設(shè)置機(jī)頭偏轉(zhuǎn)傳感器,即時顯示機(jī)頭的偏轉(zhuǎn)姿態(tài)數(shù)據(jù);

(2)頂進(jìn)過程中間隔一段時間即調(diào)整刀盤的轉(zhuǎn)向,將頂管機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制在一個可控范圍內(nèi),通過控制掘進(jìn)機(jī)刀盤的轉(zhuǎn)向來平衡工具管掘進(jìn)時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。

3.3.3 障礙物處理

已頂過的管節(jié)沒有出現(xiàn)較大障礙物,但下一階段施工中仍有可能出現(xiàn),主要是在上層人工填土層內(nèi)的石塊、未探明的樁基、混凝土塊及其他雜填物,下層強風(fēng)化層中未風(fēng)化完全的花崗巖等。

主要的處理措施有:刀盤切削,側(cè)壁注漿開孔,必要時進(jìn)行頂部開孔。

3.4 頂管接收

機(jī)頭距接收艙一定距離時,為保證精確接收,必須對機(jī)頭進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整,從姿態(tài)調(diào)整開始至頂進(jìn)終止屬于接收段。

3.4.1 姿態(tài)調(diào)整

頂管推進(jìn)至接收段時,要對頂管機(jī)的位置進(jìn)行精確測量,準(zhǔn)確計算出頂管機(jī)位置,同時對接收洞口位置進(jìn)行復(fù)核測量,確定頂管機(jī)的貫通姿態(tài)并制定掘進(jìn)糾偏計劃。糾偏要逐步完成,每一節(jié)糾偏量不宜過大。

3.4.2 有壓接收

頂管機(jī)接收采用有壓接收方式,接收艙內(nèi)徑1 880 mm,總長5.3 m,由穩(wěn)壓管、前艙、中艙、尾艙(密封艙)及附屬閘閥(注漿閥、排漿閥、穩(wěn)壓管閥等)等幾部分組成,如圖6所示。穩(wěn)壓管作用是在機(jī)頭破除素混凝土墻后,機(jī)頭穿過孔口管,進(jìn)入接收艙直至過渡段通過密封艙的過程中,保持機(jī)頭頂進(jìn)壓力,同時可以有效防止地層內(nèi)水土流失,保持土體穩(wěn)定性;前艙回收機(jī)頭;中艙回收過渡段;尾艙主要是防止管壁外側(cè)的泥漿進(jìn)入中艙、前艙。

圖6 接收艙接收機(jī)頭

關(guān)閉接收艙之前為了控制機(jī)頭的姿態(tài),需在孔口管、密封艙、中艙、前艙內(nèi)鋪設(shè)滑板,機(jī)頭進(jìn)入孔口管后可以平滑地推進(jìn)到接收艙內(nèi)。接收艙關(guān)閉后,通過注漿閥使接收艙內(nèi)充滿攜渣泥漿,然后關(guān)閉注漿閥,打開穩(wěn)壓管閘閥。

3.4.3 開艙

頂管機(jī)在接收艙內(nèi)完全到位后,接收段止水圈抱緊管節(jié),然后在始發(fā)、接收端各8 m范圍內(nèi)用快凝雙液漿置換減阻漿,形成隔水段,隔水段漿液終凝后,拆除接收艙、吊出機(jī)頭。

3.4.4 接收防水措施

接收階段為防止地層失水,主要采取如下措施: (1)在機(jī)頭將要到達(dá)接收艙時,要精確測出機(jī)頭姿態(tài)位置,盡量滿足橡膠法蘭與機(jī)頭同心的要求;

(2)測出頂管機(jī)姿態(tài)后,在預(yù)埋鋼板上焊接洞口止水裝置,接收艙需密封并做好防漏措施;

(3)在孔口管外側(cè)注漿止水;

(4)頂管結(jié)束后,利用鋼管首節(jié)與尾節(jié)和井壁預(yù)埋鋼環(huán)連接,迅速作注漿密封處理,避免接收風(fēng)險。

3.5 泥漿置換

頂進(jìn)完成后,管外側(cè)存在20～30 mm的間隙,其間由觸變泥漿及泥砂充填,為防止泥漿失水后造成沉降,需對其進(jìn)行注漿置換。漿液采用水泥漿,W/C= 1∶1,注漿壓力0.5 MPa,由減阻注漿孔注入。進(jìn)漿口相鄰兩側(cè)出漿孔安裝限制閥,排出置換出的減阻漿,待排漿孔排出泥漿為水泥漿時停止注漿,再由相鄰孔注漿,分段依次進(jìn)行。

3.6 泥漿配制與泥砂分離

3.6.1 泥漿配制

泥漿主要分為兩大類,攜渣泥漿與減阻泥漿。

攜渣泥漿作用:一是護(hù)壁防滲;二是懸浮攜帶土渣。泥漿配制的主要指標(biāo)是黏度與比重,黏度與比重需根據(jù)不同地層作適當(dāng)調(diào)整。0號試驗管要求黏度≥40 s,比重1.03～1.27。

減阻泥漿要求有優(yōu)良的觸變性能,即在流動過程中阻力小,利于泥漿迅速分布到管節(jié)外各個部位;在注漿停止后,泥漿可以快速變?yōu)槟z狀,流動阻力瞬間提高,從而減少泥漿漏失,使管節(jié)外空隙能長時間充滿泥漿,減小推進(jìn)油缸推力,更好控制掘進(jìn)精度。

減阻材料選用美國捷高公司生產(chǎn)的易鉆(Hydraul-EZ)膨潤土,易鉆是一種經(jīng)特別化學(xué)處理,易于混合、高黏性、高造漿率的膨潤土,由優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土制成,其中添加的多種聚合物有效提高了泥漿的懸浮性、護(hù)壁性及潤滑性能,能夠適應(yīng)各種地層,黏度≥50 s。

3.6.2 泥砂分離

海瑞克自帶泥水分離系統(tǒng)具有很好的泥水處理能力及泥漿儲備能力。從掘進(jìn)面由泥漿泵抽出的泥漿通過處理系統(tǒng),將其中的泥砂分離出來,呈干塑狀渣土匯集到收集槽內(nèi),外運棄置;經(jīng)凈化處理后的泥漿進(jìn)入循環(huán)池中,經(jīng)檢測合格后,可循環(huán)利用。泥漿循環(huán)系統(tǒng)見圖7。

圖7 泥水分離系統(tǒng)現(xiàn)場布置

3.7 測量與監(jiān)測

3.7.1 測量與軌跡控制

頂進(jìn)過程中由UNS模糊邏輯自動糾偏,頂管機(jī)配備的MK20雙向傳感器陀螺儀,指向精度可達(dá)到1 mrad,即每掘進(jìn)20 m測量系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大誤差為±20 mm,因此管幕施工時每20 m做一次校正測量,修正測量系統(tǒng)偏差。修正時將測量差值輸入導(dǎo)向系統(tǒng),并設(shè)置掘進(jìn)機(jī)回歸方式,一般采用緩和曲線回歸,并限制最大糾偏曲率。

軌跡控制措施如下:

(1)采用高精度自動引導(dǎo)UNS測量系統(tǒng),按20 m一次的頻率人工校核,必要時視實際情況加大校核頻率;

(2)采用帶自動糾偏裝置的頂管機(jī);

(3)采用可調(diào)節(jié)管節(jié)張開量的F型接頭,并用限位螺栓限制管節(jié)張開量不超過設(shè)計值。

3.7.2 監(jiān)控量測

管幕頂進(jìn)期間監(jiān)測的主要項目有:土體壓力、泥水倉壓力、管道受力、頂進(jìn)進(jìn)程、地面沉降及分層沉降、泥漿參數(shù)、泥漿泵流量、頂推力等。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果反饋指導(dǎo)施工。

經(jīng)過0號試驗管實踐,單管可實現(xiàn)地面無沉降,分層沉降最大4 mm,但群管頂進(jìn)期間的沉降如何,仍需高度重視。

3.8 輔助措施

3.8.1 控制地表控制措施

控制地表沉降的措施主要有:

(1)嚴(yán)格控制頂進(jìn)的施工參數(shù),并根據(jù)地面的監(jiān)測數(shù)據(jù)實時調(diào)整;

(2)選擇合適的管壁與周圍土體間的空隙,使得既有利于泥漿套的形成,又不致使空隙過大造成沉降;

(3)嚴(yán)格控制頂進(jìn)時糾偏量,盡量減少對周圍土體的擾動;

(4)根據(jù)地質(zhì)情況,控制頂進(jìn)速度;

(5)控制減阻注漿的注漿量,保證漿液連續(xù)、均勻壓注,使管壁與土體間的孔隙及時完整地被漿液填充;

(6)采取措施保證鋼管接口及洞口處的密封性;

(7)頂進(jìn)結(jié)束后,盡早采用純水泥漿置換減阻泥漿,確保地層不失水,以加固管外壁土體,控制頂管后期沉降。

3.8.2 保證頂進(jìn)面主洞正面餅狀地下連續(xù)墻穩(wěn)定措施

由于頂管需穿過頂進(jìn)面地下連續(xù)墻,36根管全部開孔后,將會導(dǎo)致整個隧道斷面內(nèi)的地下連續(xù)墻成為一個孤立的混凝土板,為此,保持環(huán)形混凝土板的穩(wěn)定性非常重要。經(jīng)研究采取如下措施:

(1)大量破除地下連續(xù)墻孔洞前要施作中框架和底板;

(2)盡量安排在內(nèi)襯墻完成后再開鑿管幕處地下連續(xù)墻混凝土;

(3)采用開孔效率高的設(shè)備鑿除地下連續(xù)墻混凝土;

(4)孔口管采用50 cm以上的錨桿錨固至地下連續(xù)墻內(nèi),增強內(nèi)部混凝土與外環(huán)地下連續(xù)墻的連接;

(5)內(nèi)部支撐在不影響頂管的情況下盡量晚些拆除;

(6)管幕頂進(jìn)完成后要形成地下連續(xù)墻和管節(jié)間的有效連接;

(7)底部地下連續(xù)墻開孔時需設(shè)置有效的止水裝置,并應(yīng)預(yù)先進(jìn)行加固處理。

4 管幕頂進(jìn)順序

4.1 管幕頂進(jìn)階段

充分考慮施工安全,結(jié)合東西工作井的開挖、支撐及主體結(jié)構(gòu)施工順序?qū)⒐苣豁斶M(jìn)劃分為3個階段,如圖8所示。

(1)第一階段:為試驗管階段,工作井開挖至試驗管高程開始頂進(jìn)0號管,5號管。

圖8 頂管分階段示意(單位:cm)

(2)第二階段:中框架處左右共4根管,受中框架施工影響,需在中框架施工前先施作中部4根管。

(3)第三階段:全面頂管階段,工作井內(nèi)襯墻完成后,頂進(jìn)剩余31根鋼管。

4.2 各階段頂進(jìn)方向及次序

頂管機(jī)按進(jìn)場順序,依次編為1、2、3、4號機(jī)。其中,1號機(jī)位于東井北側(cè),2號機(jī)位于西井北側(cè),3號機(jī)位于西井南側(cè),4號機(jī)位于東井南側(cè),各階段頂管順序如下所述。

(1)第一階段:1號機(jī)先頂進(jìn)0號管,東井始發(fā)、西井接收。然后采用2號機(jī)頂進(jìn)5號管,西井始發(fā)、東井接收。

(2)第二階段:1號機(jī)頂進(jìn)9號管,自東井始發(fā),西井接收,然后再頂10號管,西井始發(fā),東井接收。3號機(jī)頂進(jìn)29號管,西井始發(fā),東井接收,然后再頂28號管。

(3)第三階段:上部管節(jié)使用1號、2號機(jī),自東向西頂進(jìn);下部管節(jié)使用3號、4號機(jī),自西向東頂進(jìn)。

群管頂進(jìn)時,各管節(jié)頂進(jìn)順序以盡量減少群管效應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn),各分區(qū)可采取先頂奇數(shù)管再頂偶數(shù)管的順序,保證正在頂進(jìn)的管幕周邊土體未經(jīng)擾動或周邊土體均經(jīng)過頂管擾動,但實際效果如何,尚需通過現(xiàn)場驗證。

5 管幕施工速度

從0號、5號、9號、29號管的施工經(jīng)驗看,日最快進(jìn)度為30 m,平均約20 m/d,一根管幕從始發(fā)到接收約需25 d。

6 結(jié)語

拱北隧道管幕施工第一階段頂管已完成,第二階段已接近尾聲,從已完成的0號、5號、9號、29號管來看,頂管機(jī)與地層的適應(yīng)性良好,所形成的管節(jié)軌跡控制順暢,達(dá)到了精度要求(其中0號管接收橫向偏差-5 mm,高程偏差+3 mm),基本實現(xiàn)了設(shè)計意圖,但仍有一些方面需要進(jìn)一步完善,如相鄰各管節(jié)間施工順序?qū)芪坏挠绊懗潭热绾?、群管頂進(jìn)階段地表沉降規(guī)律如何、管節(jié)長度是否可適當(dāng)加長、地下連續(xù)墻開孔方法如何改進(jìn)等問題仍需深入研究和實踐。

[1] 楊慧林.北京地區(qū)采用新管幕工法修建深埋地鐵暗挖車站方案初探[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2012(12):72-77.

[2] 胡友剛.北京地鐵10號線大直徑管幕穿越京包鐵路框架橋施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2008(12):84-86.

[3] 王曉州,丁維利,王慶林.淺埋大斷面黃土隧道下既有穿鐵路施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2007(S1):67-71.

[4] 邢凱,常濤,黃常波.新管幕工法概述[J].施工技術(shù),2009(8): 63-67.

[5] 李耀良,張云海,李偉強.軟土地區(qū)管幕法工藝研究與應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報,2011(10):962-967.

[6] 程勇,劉繼國.拱北隧道設(shè)計方案[J].公路隧道,2012(3):34-38.

[7] 程勇,賈瑞華.城市建筑密集區(qū)臨海淺埋隧道暗挖方案比選[J].武漢勘察設(shè)計,2013(3):26-29.

[8] 余晶,程勇,賈瑞華.港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道方案論證[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2012(2):119-125.

[9] 曾宇暉,岳向紅.110 m長管幕在淺埋暗挖隧道中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2012(1):77-80.

[10]陳鴻.管幕工法在北虹路地道中的應(yīng)用[J].地下工程與隧道工程,2007(1):16-20.

[11]顏振聰.下穿鐵路隧道長大管幕施工精度控制技術(shù)[J].福建建筑,2010(2):113-115.

[12]魏龍海,程勇,陳煒韜,等.近接小半徑曲線頂管施工擾動數(shù)值研究[J].四川建筑科學(xué)研究,2012(4):315-318.

Experimental Research on Pipe Jacking Technology for Long-distance Large-diameter Curved Pipe-roofing Project of Gongbei Tunnel of Zhuhai Connecting Line of Hong Kong-Zhuhai-Macau Bridge

GAO Hai-dong
(China Railway 18 Bureau Group Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China)

The pipe-roofing project was one of the most difficult projects of undermining-method section of Gongbei Tunnel Port of Zhuhai connecting line of Hong Kong-Zhuhai-Macau Bridge.This project was characterized by long distance,large diameter,curved pipe-roofing path,high accuracy requirement of pipe jacking,and numerous difficulties in construction.Moreover,this project passed beneath the defined area in Gongbei Tunnel Port,with a burial depth of 4 to 5 m and an average pipe-roofing length of 257.92 m,and consisted of 36 steel pipes in the form of 1 620 mm diameter per pipe.The railway line was located on a hybrid curve which was made of a transition curve and a circular curve with about 890m radius,where the requirement on the path accuracy of pipe segment was within±50 mm and the requirement on ground surface settlement was less than 30 mm.In addition,the geological condition of the soil strata where the pipe-roofing project passed through is very complex,and the surrounding environment is sensitive.This paper expounded relevant issues,including how to select the type of pipe jacking machine,how to divide the stages of jacking construction,how to control the operation sequence and technical process of jacking construction.

subsea tunnel;curved pipe-jacking;F-shaped joint;measurement control;accuracy control

U459.5

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.08.028

1004-2954(2014)08-0114-06

2013-11-10;

2013-12-24

高海東(1974—),男,高級工程師,E-mail:ghd740420@ sina.com。