城市密集区超大断面矩形顶管设计与施工关键技术

2023-03-20
运营部

上海轨道交通14号线静安寺站是国内首次采用非开挖顶管法工艺施工的车站，且车站暗挖段位于中心城区交通密集区，隧道处于富水软弱土层，存在深覆土施工、下穿众多市政管线、侧穿人行天桥及高架桥桩等众多难点。就项目中存在的难题通过新方法、新材料、新设备等方式进行针对性探讨，提出相应的施工控制技术，为后续非开挖顶管车站施工提供参考。

一、工程概况

1. 项目概况

静安寺站主体沿线路方向分A，B，C三区，其中B区采用顶管法实施。

项目平面

2. 工程地质与水文地质条件

根据地质勘察资料，站台层穿越土层主要为④灰色淤泥质黏土、⑤1-1灰色黏土及⑤1-2灰色粉质黏土，站厅层穿越土层主要为③灰色淤泥质粉质黏土及④灰色淤泥质黏土，联络通道位于⑤1-1层中。

二、针对性设计与施工措施

1. 顶管机针对性设计

针对本工程周边管线多、地面沉降要求高、地铁车站轴线要求严等特点，顶管机采用针对性设计如下。

站台层顶管机刀盘面断面

站台层顶管机设备剖面

1 全断面切削

站台层顶管机采用大刀盘+周边偏心刀盘形式，站厅层顶管机采用2个大刀盘+4个中刀盘+2个小刀盘组合，可做到百分比切削，避免顶管机背土现象产生。

2 切削外径控制

由于顶管施工轴线主要为直线，此次切削外径单边控制在15mm，有效避免由于注浆不及时引起的壳体段及管节段沉降。

3 提高纠偏装置安全性

此次纠偏铰接装置在传统3道主密封基础上，增加了尾部钢板束及头部紧急密封气囊，规避开启铰接千斤顶纠偏时漏水漏浆风险。

4 新增纠偏中继间

在原有1道本体纠偏铰接装置的基础上增加1道纠偏中继间，进一步增强顶管机纠偏能力，有效控制隧道姿态。

2. 管节针对性设计

1 复合式管节设计

站台层顶管管节设计成复合管节（钢管节+混凝土内衬），施工阶段为钢管节，隧道贯通后通过内部浇筑混凝土形成复合管节，增强管节防水性能，提高管节整体刚性。站厅层顶管管节采用传统的混凝土管节形式，提高施工效率，保证管节耐久性。

2 钢管节拼装平台

钢管节设置成2个C形块，采用分块制作、分块运输至施工现场后，通过拼装钢平台再拼装合拢焊接成环，解决管节占三车道运输的交通难题。

3 管节翻身吊装装置

本工程设计1个全新的自动翻身装置，该管节吊运和翻身装置由横担式吊架、吊臂动力端、吊臂被动端、电器控制箱组成。解决传统的自重式翻身架存在重大安全隐患且施工效率较低的问题。

4 管节接头设计

站台层管节接头采用"F"承插设计式+4道止水密封（2道氯丁橡胶+2道遇水膨胀橡胶）+传力衬垫。站厅层管节接头采用"F"承插设计式+5道止水密封（1道氯丁橡胶+2道遇水膨胀橡胶+1道聚氨酯密封胶+1 道聚硫密封胶）+传力衬垫。均可满足纠偏和止水需求，待掘进结束后内弧面环缝进行水密焊止水。

5 管节注浆孔设计

钢管节开设16个1寸减摩泥浆孔及16个2寸二次注浆孔，同时每节管节设置4个止退孔及2个翻身孔。站厅层混凝土管节设12个一寸减摩泥浆孔及10个2寸二次注浆孔，同时每节管节设置4个止退孔（其中2个兼作翻身孔），用于管节减摩注浆、止退翻身、贯通注浆，有效控制地面沉降。