[00144994]复杂环境长距离大直径曲线型浅埋顶管关键技术

一、任务来源 计划外（自选项目） 二、应用领域和技术原理 本技术适用于城市复杂环境及地质条件下顶管法施工地下综合管廊工程领域,主要包括工作（接收）井及顶管施工的测控、顶推力控制及中继间设置优化、顶管地下非开挖对接和T型连接、新旧管网连接、绿色施工、突发情况下顶管非开挖修复等关键技术。 1、工作（接收）井沉井下沉垂直度控制技术。利用开发的由全站仪和钢尺组成的装置,监测沉井下沉倾斜度,计算量化并控制沉井倾斜度在0.5%以内,确保沉井下沉施工安全顺利地进行。 2、曲线顶管顶进轴线测控技术。利用开发的顶管顶进方向测控装置,通过在机头处设置带网格坐标的目标靶、在基准点利用激光定位的方法,测控顶进方向,实现曲线顶管的顶进和控制。 3、大直径长距离顶管顶推力控制技术。分析顶管顶推力随顶程的变化数据,动态调整顶推力,优化现有顶推力计算公式及中继间布置,在确保大直径长距离顶管顺利顶进的前提下,提升施工效率。同时,利用开发的翻转吊装装置对大型混凝土管节实现快速吊运。 4、顶管地下非开挖对接和T型连接。利用开发的顶管双向对顶连接、T型对接等新技术,以顶管机头钢质工具管作为外模,焊接对接位置后,在钢管内部绑筋、支模、浇筑管壁混凝土,形成连接通道,实现顶管的非开挖地下直线和三通连接。 5、新旧管网的连接。针对新旧地下管网的非开挖连通的问题,通过水泥土加固连接部位,在新建竖井中的预定连接位置开凿孔洞至已有竖井,并用钢管及现浇钢筋混凝土管壁的方式支撑连接通道,实现新旧管网的地下非开挖连通。 6、顶管工程的绿色施工技术。利用有限元方法数值模拟沉井施工对邻近高铁桥基的影响程度,提出“三次制作、一次下沉、桥基监控”的实施方案,顺利完成沉井施工,未对高铁桥造成影响。在软土地质超浅层顶管施工时,针对临近重要管线及交通要道保护的问题,在操作空间受限的条件下,开发树根桩结合压密注浆保护技术,取得良好效果。在长距离（＞500m）顶管施工时,采用水性聚氨酯防腐材料对顶管内壁进行防腐,减少对作业人员和周边环境的影响。 7、突发情况下顶管非开挖修复技术。针对顶管穿越河流发生的透水问题,采用设置土坝、引流河水、加固河床、封堵渗流路径等方法,顺利完成顶管顶进。针对由于地下水渗漏导致的顶管上方路面塌陷及管道破损等情况,开发了先用高压旋喷斜桩加固、再用CIPP树脂软管非开挖修复破损管道的技术,将顶管沉降引起的损失降至最低。 三、性能指标 1、控制沉井施工垂直度偏差在0.5%以内,小于规范要求（1%）。 2、采用顶管顶进路线测控装置和技术,保证顶管整体顶进施工质量。 3、采用混凝土管节翻转吊装技术,节约吊装时间70%。 4、防腐施工质量一次合格率100%,各项指标均满足设计和规范要求。 5、采用对顶施工,节约工期40%。 6、采用T型对接,避免在交通路口施工工作井,节约工期40天。 7、采用新老井连通技术,实现新旧管网的连接,节约工期15天。 8、采用非开挖CIPP修复技术,避免了大开挖施工,极大降低了修复成本。 四、与国内外同类技术比较 本课题研发成果成功地解决施工过程中遇到的实际问题,与现有技术相比具有较大的优势。经国内外水平检索发现,本技术在上覆土层厚度不足1.5倍管径条件下,3.5m管径钢筋混凝土曲线顶管一次顶进距离943m,与国内外文献报道的德国汉堡2.6m管径混凝土顶管单次直线最大顶进距离1200m、浙江嘉兴2m管径混凝土顶管单次最大直线顶进距离2050m和上海的3.5m管径钢管顶管单次最大直线顶进距离1743m的记录相比,在工程难度和实施效果上形成明显区别,该技术整体达到国际先进水平。 五、成果的创造性、先进性 1、研发了顶管姿态实时监控的装置和方法,并根据顶力随顶程变化的监测数据,动态调整顶推力,保证了长距离大直径曲线型顶管的质量,提高了施工效率。 2、开发了双向对顶连接、T型顶管连接等特殊条件的顶管技术,解决了土岩结合地层顶管对接、顶管三通连接的工程技术难题。 3、研发了沉井下沉倾斜度实时监控技术,实现了沉井倾斜度的动态控制,确保了沉井垂直度;研发了新老竖井非开挖连通技术,提高了施工效率,确保了工程及周边环境的安全。 该成果成功应用于南京南站输变电线路工程、上海白龙港南线输送干线等多项工程,发表论文8篇,获省部级QC成果奖2项,申请发明专利4项和实用新型专利2项,获授权实用新型专利1项,经济效益和社会效益显著。