大斷面頂管施工技術在城市地下空間開發中的優勢和挑戰
來源:www.575134.cn 發布時間:2025年03月11日
大斷面頂管施工技術在城市地下空間開發中的優勢和挑戰如下:
優勢
空間利用高效:大斷面頂管可提供更大的內部空間,能滿足地鐵車站、地下停車場、綜合管廊等不同功能需求,有效整合各類管線,避免了傳統施工中為鋪設不同管線而多次開挖的問題,提高了地下空間的利用率。
環境影響較小:采用非開挖方式,相比傳統明挖法,對地面交通的干擾大幅降低,減少了道路封閉和交通擁堵的情況。同時,對周邊建筑物、地表植被等的破壞也較小,有利于保護城市的生態環境和原有風貌,降低了施工過程中的揚塵、噪音等污染。
施工安全性高:在工作坑內進行頂進作業,減少了在地面和高空作業的風險。而且大斷面頂管施工技術在設備和工藝上不斷進步,如配備了先進的監控系統和自動化控制裝置,能實時監測和調整頂進過程,降低了施工事故的發生概率。
適應性較強:可適應多種地質條件,無論是軟土、砂土還是較堅硬的土層,通過選擇合適的頂管機類型和施工工藝,都能進行有效的頂進作業。在穿越河流、鐵路、建筑物等障礙物時,大斷面頂管施工技術能夠靈活調整線路,實現安全穿越。
施工精度較高:借助先進的測量和導向技術,如激光導向系統、陀螺儀等,能夠控制頂管的方向和位置,確保管道按照設計要求頂進,偏差控制在較小范圍內,滿足工程的高精度要求。
挑戰
設備要求高:大斷面頂管施工需要大型、高精度的頂管設備,如大功率的頂進裝置、大尺寸的刀盤等,設備的研發、制造和維護成本高。且不同地質條件和工程需求對設備的性能要求差異大,需要根據具體情況進行定制和優化。
施工難度大
頂進阻力控制:大斷面頂管的管壁與土體接觸面積大,頂進過程中產生的摩擦阻力和迎面阻力大,需要合理計算和控制頂力,防止頂管機超負荷運行,同時要采取有效的減阻措施,如注漿減摩等。
姿態控制:大斷面頂管在頂進過程中更容易出現偏移、扭轉等問題,對姿態控制技術要求高,需要實時監測和調整頂管的位置和角度,保證其沿著設計軸線前進。
長距離頂進:在城市地下空間開發中,有時需要進行長距離的大斷面頂管施工,這對通風、出土、供電等系統提出了更高的要求,還需要解決長距離頂進過程中的管道受力和變形問題。
地質條件復雜:城市地下地質條件往往復雜多變,可能存在淤泥層、砂卵石層、堅硬巖石層等不同地層,還可能有地下水位高、地質斷層等情況。復雜的地質條件會增加施工難度,如在軟土地層中容易出現土體坍塌、地面沉降等問題,在硬巖地層中則需要解決刀具磨損、掘進速度慢等問題。
周邊環境影響
地表沉降控制:大斷面頂管施工對周邊土體的擾動相對較大,若控制不當,容易引起地表沉降,對周邊建筑物、地下管線等造成影響,需要采取土壓力控制、注漿填充等措施來減少地層損失。
地下管線保護:城市地下管線密集,大斷面頂管施工過程中需要準確探測和保護既有管線,避免對其造成破壞,這增加了施工的復雜性和風險。
成本與效率問題
成本較高:設備購置、施工準備、技術研發等方面的投入大,導致大斷面頂管施工的成本相對較高,需要合理規劃和控制成本,提高工程的經濟效益。
施工效率受限:受設備性能、地質條件、施工工藝等因素的影響,大斷面頂管施工速度相對較慢,在工期緊張的情況下,如何提高施工效率是一個挑戰。
優勢
空間利用高效:大斷面頂管可提供更大的內部空間,能滿足地鐵車站、地下停車場、綜合管廊等不同功能需求,有效整合各類管線,避免了傳統施工中為鋪設不同管線而多次開挖的問題,提高了地下空間的利用率。
環境影響較小:采用非開挖方式,相比傳統明挖法,對地面交通的干擾大幅降低,減少了道路封閉和交通擁堵的情況。同時,對周邊建筑物、地表植被等的破壞也較小,有利于保護城市的生態環境和原有風貌,降低了施工過程中的揚塵、噪音等污染。
施工安全性高:在工作坑內進行頂進作業,減少了在地面和高空作業的風險。而且大斷面頂管施工技術在設備和工藝上不斷進步,如配備了先進的監控系統和自動化控制裝置,能實時監測和調整頂進過程,降低了施工事故的發生概率。
適應性較強:可適應多種地質條件,無論是軟土、砂土還是較堅硬的土層,通過選擇合適的頂管機類型和施工工藝,都能進行有效的頂進作業。在穿越河流、鐵路、建筑物等障礙物時,大斷面頂管施工技術能夠靈活調整線路,實現安全穿越。
施工精度較高:借助先進的測量和導向技術,如激光導向系統、陀螺儀等,能夠控制頂管的方向和位置,確保管道按照設計要求頂進,偏差控制在較小范圍內,滿足工程的高精度要求。
挑戰
設備要求高:大斷面頂管施工需要大型、高精度的頂管設備,如大功率的頂進裝置、大尺寸的刀盤等,設備的研發、制造和維護成本高。且不同地質條件和工程需求對設備的性能要求差異大,需要根據具體情況進行定制和優化。
施工難度大
頂進阻力控制:大斷面頂管的管壁與土體接觸面積大,頂進過程中產生的摩擦阻力和迎面阻力大,需要合理計算和控制頂力,防止頂管機超負荷運行,同時要采取有效的減阻措施,如注漿減摩等。
姿態控制:大斷面頂管在頂進過程中更容易出現偏移、扭轉等問題,對姿態控制技術要求高,需要實時監測和調整頂管的位置和角度,保證其沿著設計軸線前進。
長距離頂進:在城市地下空間開發中,有時需要進行長距離的大斷面頂管施工,這對通風、出土、供電等系統提出了更高的要求,還需要解決長距離頂進過程中的管道受力和變形問題。
地質條件復雜:城市地下地質條件往往復雜多變,可能存在淤泥層、砂卵石層、堅硬巖石層等不同地層,還可能有地下水位高、地質斷層等情況。復雜的地質條件會增加施工難度,如在軟土地層中容易出現土體坍塌、地面沉降等問題,在硬巖地層中則需要解決刀具磨損、掘進速度慢等問題。
周邊環境影響
地表沉降控制:大斷面頂管施工對周邊土體的擾動相對較大,若控制不當,容易引起地表沉降,對周邊建筑物、地下管線等造成影響,需要采取土壓力控制、注漿填充等措施來減少地層損失。
地下管線保護:城市地下管線密集,大斷面頂管施工過程中需要準確探測和保護既有管線,避免對其造成破壞,這增加了施工的復雜性和風險。
成本與效率問題
成本較高:設備購置、施工準備、技術研發等方面的投入大,導致大斷面頂管施工的成本相對較高,需要合理規劃和控制成本,提高工程的經濟效益。
施工效率受限:受設備性能、地質條件、施工工藝等因素的影響,大斷面頂管施工速度相對較慢,在工期緊張的情況下,如何提高施工效率是一個挑戰。
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頂管施工中需關注的事項
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頂管施工技術的發展趨勢