張劍平

（上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 200030）

矩形鋼筋混凝土管節(jié)在北方砂土及砂礫硬土層中頂進(jìn)施工技術(shù)

張劍平

（上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 200030）

結(jié)合工程實(shí)例，介紹了鋼筋混凝土管節(jié)在北方砂土及砂礫硬土層中頂進(jìn)施工技術(shù)。其中詳細(xì)介紹了頂管機(jī)的選擇、頂進(jìn)前的施工準(zhǔn)備、矩形頂管測(cè)量、頂管出洞段頂進(jìn)施工、正常段頂進(jìn)施工、進(jìn)洞段施工等施工過(guò)程，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了頂管監(jiān)測(cè)工作。

鋼筋混凝土管節(jié)；硬土層；頂進(jìn)施工

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本工程是內(nèi)蒙古呼和浩特市錫林郭勒路中山路交叉口地下人行連接通道，地處二條城市主干道路交叉口，周邊商業(yè)設(shè)施發(fā)達(dá)，車輛交通壓力大，人車混流現(xiàn)象嚴(yán)重，道路交通經(jīng)常性堵塞。經(jīng)呼市市政府、市建委及規(guī)劃部門研究決定，委托上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，為保證此工程對(duì)當(dāng)?shù)亟煌ㄓ绊懡抵磷畹?，在該路口采用矩形頂管的地道施工方案。本地道工程由四條矩形主通道和六座地面出入口組成。人行地道平面呈平行四邊形布置，從地下分別穿越上述道路。

地面出入口分別位于大天酒店、太古商城、海亮廣場(chǎng)、維多利商場(chǎng)的地面廣場(chǎng)上。總建筑面積約4 000 m2。頂管工作井設(shè)在大天酒店和海亮廣場(chǎng)附近，井的內(nèi)邊尺寸9.0 m×11.8 m，接收井設(shè)在維多利購(gòu)物中心和太古廣場(chǎng)，井的內(nèi)邊尺寸為9.0 m×6.0 m，開(kāi)挖深度均為12.0 m。

1.2 氣象水文

本地區(qū)屬于干旱、半干旱大陸性氣候，主要特點(diǎn)是降雨量少而集中，蒸發(fā)強(qiáng)烈、干燥多風(fēng)、溫差變化大。根據(jù)呼市氣象站觀測(cè)資料：多年平均降雨量為400 mm，多集中于7～8月份，占全年降雨量的77%，多年月平均蒸發(fā)量1 781.8 mm，多年月平均最低氣溫-13℃，月平均最高氣溫為21.9℃。

1.3 工程地質(zhì)

本工程場(chǎng)地現(xiàn)狀地面較平坦，標(biāo)高一般0.000 m。地下水位穩(wěn)定在地面下10.5～15.5 m，有微腐蝕性，抗浮設(shè)防水位為埋深5.0 m。屬中硬土，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，為抗震一般地段，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20 g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。地基自上而下依次為：①層雜填土，②1層褐黃色粉土，②2層黃褐色砂礫，②t層黃褐色粉質(zhì)粘土，③1層黃褐-灰黑色粉質(zhì)粘土，③2層黃褐色粉細(xì)砂，④灰綠-灰黑色粉質(zhì)粘土。

頂管標(biāo)高為 -5.65～-9.85 m，穿越③、③1、③2、③3層土層，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)基坑開(kāi)挖情況分析，頂管穿越區(qū)域高度4.2 m范圍內(nèi)穿越砂礫層1.2 m、砂土層3 m。

1.4 地下公用管線

施工區(qū)域位于呼和浩特市最繁華的鬧市區(qū)，路口地下公用管線密布，由于管線建成年代較久，物探和管線單位均未能提供準(zhǔn)確的管線走向和分布圖。現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行樣洞開(kāi)挖和排摸工作，結(jié)合結(jié)果對(duì)頂管范圍內(nèi)的公用管線做重點(diǎn)保護(hù)，必要的進(jìn)行管線沉降和位移監(jiān)測(cè)，在頂進(jìn)過(guò)程中確保公用管線的安全。

2 施工總體部署

采用兩臺(tái)機(jī)頭分別從海亮廣場(chǎng)和大天酒店工作井分別向維多利廣場(chǎng)和太古廣場(chǎng)接收井頂進(jìn)。

本工程由于建設(shè)方負(fù)責(zé)搬遷地下管線的工作延遲，各工作井、接收井圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工開(kāi)工時(shí)間也相應(yīng)延后，而該地區(qū)10月至來(lái)年4月氣溫降至0℃下，為冬季施工，極端最低至-26℃。施工期間，部分區(qū)間在頂進(jìn)時(shí)遇到大量塊石，影響了原計(jì)劃，最后為了確保按期完工，在施工順序及措施上作了相應(yīng)調(diào)整。

至2014年9月20日全部完工，包括內(nèi)部裝修、設(shè)備電氣安裝、照明、標(biāo)識(shí)標(biāo)牌等及原合同外增補(bǔ)的廣場(chǎng)鋪裝、景觀、綠化、道路改造等，于2014年10月1日投入使用。

3 矩形管節(jié)頂進(jìn)施工

工藝流程：測(cè)量放樣→安裝機(jī)架、后靠、主頂裝置→設(shè)備調(diào)試→頂管出洞→頂管頂進(jìn)→吊放頂鐵或管節(jié)→頂進(jìn)測(cè)量→頂管機(jī)進(jìn)洞→頂管機(jī)分解、吊出接受井→漿液置換→拆除管內(nèi)設(shè)備、嵌縫、清理、接頭處理

3.1 頂管機(jī)的選擇

3.1.1 土壓平衡式DFY型矩形頂管機(jī)

根據(jù)本工程地質(zhì)條件及工期要求，經(jīng)充分研究，決定采用土壓平衡式DFY型矩形頂管機(jī)。

（1）刀盤采用DFY型矩形頂管機(jī)七只大小刀盤組合，它具有間隙小和切削面積大的特點(diǎn)。小刀盤均布置加密先行刀和刮刀，均采用礦用合金刀頭，滿足在細(xì)砂、中砂和礫石中切削和壽命需要。每個(gè)小刀盤正面均分布四個(gè)單向注漿口，可以加注水、泡沫等用于改良土體。

（2）驅(qū)動(dòng)裝置具有獨(dú)特的內(nèi)置式箱型結(jié)構(gòu)承受軸向力，承載能力強(qiáng)、變形小的特點(diǎn)。獨(dú)特的前置式推力軸承，具有尺寸及承載力大、壽命長(zhǎng)和整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置受力狀態(tài)良好等優(yōu)點(diǎn)。采用大模數(shù)硬化的齒輪副（m=18）完全能滿足在本工程地質(zhì)條件下長(zhǎng)時(shí)間施工需要。充分考慮在復(fù)雜地層中頂管作業(yè)驅(qū)動(dòng)扭矩大的特點(diǎn)，單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元扭矩系數(shù)α均為2.42，最大達(dá)2.94。每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置均由獨(dú)立的變頻控制，可實(shí)現(xiàn)0～2 r/min無(wú)級(jí)調(diào)速，也可任意調(diào)整旋向而控制頂管機(jī)姿態(tài)。

（3）殼體采用前后三節(jié)布置，有利于長(zhǎng)距離運(yùn)輸，面板上分布十幾個(gè)注漿口，用于改良土倉(cāng)內(nèi)土體，上部增設(shè)3mm注漿鋼套板，有利于防止機(jī)頭背土，增加機(jī)頭在砂性土中的潤(rùn)滑性。后殼體分布注漿口，可以減小磨阻力。所有承插口均進(jìn)行機(jī)械加工，能有效地減少機(jī)內(nèi)滲漏現(xiàn)象增強(qiáng)密封效果。

（4）螺旋輸送機(jī)采用大口徑（φ=720 mm）軸向出土螺旋輸送機(jī)，出土量大（60 m3/h）。變頻調(diào)速（0～18 r/min），采用專業(yè)廠家生產(chǎn)的定制的推力軸承，具有壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。采用齒形密封圈，具有密封效果好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)復(fù)雜地層采用四個(gè)清障檢修口。

（5）控制系統(tǒng)采用機(jī)內(nèi)機(jī)外二種操作模式，機(jī)內(nèi)切換，集中控制，全部由操作室操作（包括所有頂管施工用電）并實(shí)施監(jiān)控，二級(jí)氣壓倉(cāng)，用于清障。

3.1.2 頂管機(jī)吊裝下井方案

矩形頂管下井以及吊出需要采用大型起重設(shè)備。為確保安全，施工前，需對(duì)起重設(shè)備停機(jī)位置進(jìn)行地耐力檢測(cè)。

（1）主要起重和運(yùn)輸設(shè)備

起重設(shè)備：500 t履帶吊1臺(tái)，180 t履帶吊1臺(tái)；

運(yùn)輸設(shè)備：100 t平板車 2 輛，30 t、20 t、10 t運(yùn)輸車若干。

（2）設(shè)備下井安裝工作流程：發(fā)射架、后頂裝置下井安裝調(diào)試→刀盤及驅(qū)動(dòng)段下井放置在發(fā)射架上→后部糾偏鉸接段整體下井，放置在發(fā)射架后與刀盤及驅(qū)動(dòng)段用螺栓連接、緊固→螺旋機(jī)下井并安裝到位→環(huán)形頂鐵和U型頂鐵下井安裝→電器柜安裝。

（3）頂管機(jī)頭的吊裝：頂管機(jī)從平板車上被吊起后，要作片刻停頓，一是確定頂管機(jī)頭實(shí)際重量是否在吊車的起重范圍內(nèi)；二是觀察吊車對(duì)路面及工作井的影響。在確保安全的情況下，將頂管機(jī)頭緩慢吊入井內(nèi)，準(zhǔn)確地停放在發(fā)射架上。

（4）主頂?shù)亩ㄎ患罢{(diào)試驗(yàn)收：主頂?shù)亩ㄎ粚㈥P(guān)系到頂進(jìn)軸線控制的難易程度，故在定位時(shí)與管節(jié)中心軸線成對(duì)稱分布，以保證管節(jié)的均勻受力。主頂定位后，進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)收，保證所有千斤頂?shù)男阅芡旰谩?/p>

（5）頂管機(jī)就位、調(diào)試驗(yàn)收：為保證頂管出洞段的軸線控制，頂管機(jī)吊下井后，需對(duì)頂管機(jī)進(jìn)行精確定位，盡量使頂管機(jī)軸線與設(shè)計(jì)軸線相符；在頂管機(jī)準(zhǔn)確定位后，必須進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，在確定頂管機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，方可進(jìn)行頂管出洞和正常頂進(jìn)工作。

3.1.3 吊裝施工

頂管設(shè)備分三次吊裝，前殼體第一節(jié)的重量為91 t，其余重量分別為20 t、18 t，總重量一共為129 t。將500 t汽車吊車主機(jī)停放于井邊工作區(qū)域開(kāi)闊位置，根據(jù)本工程實(shí)際情況和吊車負(fù)荷，全部安排在硬地坪上進(jìn)行吊裝，吊車撐腳墊放層200 mm厚路基箱板，板寬2.2 m，長(zhǎng)2.2 m。靠近基坑處的撐腳放置雙層路基箱板，吊車選用臂長(zhǎng)32.7 m，工作半徑為16 m，撐腳中心離工作井外邊最小距離3m。吊車展開(kāi)后安裝配重提升裝置，逐步把180 t配重加完。拖運(yùn)車輛把頂管機(jī)停到吊車尾部或側(cè)部最佳位置。將吊環(huán)扣入頂管機(jī)吊點(diǎn)，慢慢起吊，吊裝平衡后，運(yùn)輸車輛離開(kāi)。吊車旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到井的上部，頂管機(jī)慢慢下降至安裝指定位置。后面重復(fù)前面所有動(dòng)作。

3.2 頂進(jìn)前的施工準(zhǔn)備

3.2.1 地面準(zhǔn)備工作

在頂進(jìn)前，按常規(guī)進(jìn)行施工用電、用水、通道、排水及照明等設(shè)備的安裝。備齊施工材料、設(shè)備及機(jī)具，以滿足本工程的施工要求。井上、井下建立測(cè)量控制網(wǎng)，并經(jīng)復(fù)核。

3.2.2 井下準(zhǔn)備工作

（1）洞門安裝：由于洞圈與管節(jié)間存在著15 cm的建筑空隙，在頂管出洞及正常頂進(jìn)過(guò)程中極易出現(xiàn)外部土體及觸壁泥漿涌入始發(fā)井內(nèi)的嚴(yán)重質(zhì)量安全事故。因此施工前在洞圈上安裝簾布橡膠板密封洞圈。

（2）基座及頂進(jìn)后靠、機(jī)架的安裝：始發(fā)井結(jié)構(gòu)施工時(shí)在底板預(yù)埋30 cm×30 cm鋼板，基座下井后與其焊接，確?；陧斶M(jìn)過(guò)程中承受各種負(fù)載不位移、不變形、不沉降。洞門段的延伸導(dǎo)軌在工作井導(dǎo)軌鋪設(shè)完成以后跟進(jìn)鋪設(shè)等安裝。規(guī)格采用43 kg/m的重軌長(zhǎng)度大約在1.5 m。導(dǎo)軌安裝完成后，機(jī)頭部分導(dǎo)軌可以稍微抬高，抬高高度為5 mm,通過(guò)鋼墊片控制導(dǎo)軌抬高高度，做到控制準(zhǔn)確，防止頂管機(jī)出洞后會(huì)出現(xiàn)磕頭現(xiàn)象。

后靠自身的垂直度、與軸線的垂直度對(duì)今后的頂進(jìn)也至關(guān)重要。為保證力的均勻傳遞，鋼后靠根據(jù)實(shí)際頂進(jìn)軸線放樣安裝時(shí)，在鋼后靠與始發(fā)井內(nèi)襯墻間預(yù)留一定的空隙（空隙大小為10 cm），現(xiàn)澆素混凝土填充此空隙。鋼后靠的安裝高程偏差不超過(guò)5 mm，水平偏差不超過(guò)7 mm。

（3）頂進(jìn)系統(tǒng)安裝：工作井基架安裝焊接→頂管機(jī)限位裝置焊接→后靠拼裝→前后殼體拼裝→首節(jié)管下井→止退裝置焊接→動(dòng)力系統(tǒng)安裝→操作臺(tái)安裝→聯(lián)機(jī)調(diào)試

3.3 矩形頂管測(cè)量

3.3.1 測(cè)量流程

進(jìn)場(chǎng)控制點(diǎn)的樁位交接與復(fù)測(cè)→現(xiàn)場(chǎng)踏勘、選點(diǎn)、地面控制點(diǎn)布網(wǎng)→控制點(diǎn)豎井傳遞、布設(shè)井下控制點(diǎn)→出洞口洞門測(cè)量及頂管機(jī)發(fā)射架定位→布設(shè)頂管機(jī)同步控制點(diǎn)→頂管機(jī)（管節(jié)）姿態(tài)測(cè)量→頂管進(jìn)洞測(cè)量→頂管機(jī)進(jìn)洞、隧道貫通測(cè)量。

3.3.2 平面控制測(cè)量

（1）空導(dǎo)點(diǎn)和洞門復(fù)測(cè)：先對(duì)業(yè)主提供的空導(dǎo)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)并上報(bào)監(jiān)理,再對(duì)出、進(jìn)洞口進(jìn)行復(fù)測(cè)。

（2）發(fā)射架定位：因設(shè)計(jì)線路較短且為直線,所以我們把兩洞門中心連線作為矩形頂管掘進(jìn)的軸線。放出該軸線后通過(guò)全站儀投到井下作為發(fā)射架的定位的中心軸線。

（3）施工導(dǎo)線點(diǎn)的控制：根據(jù)復(fù)測(cè)后的空導(dǎo)點(diǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)控制網(wǎng)，然后利用全站儀傳遞到施工導(dǎo)線點(diǎn)，所有導(dǎo)線按一級(jí)導(dǎo)線的要求進(jìn)行測(cè)量并不斷對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行檢查。

3.3.3 高程控制測(cè)量

根據(jù)業(yè)主提供的高程控制點(diǎn)實(shí)測(cè)兩洞門的實(shí)際高程，并在出洞口的井上和井下各布置兩個(gè)高程控制點(diǎn)，并定期對(duì)其進(jìn)行復(fù)測(cè)。

3.3.4 頂管機(jī)和管節(jié)的跟蹤測(cè)量

頂管機(jī)進(jìn)洞前開(kāi)始對(duì)機(jī)頭進(jìn)行跟蹤測(cè)量，在頂管機(jī)背面儀表盤處及后靠背上裝置激光經(jīng)緯儀，隨著機(jī)頭的頂進(jìn)，隨時(shí)跟蹤測(cè)量，根據(jù)測(cè)量的成果，對(duì)頂管機(jī)的左右上下位移進(jìn)行隨偏隨糾。測(cè)量時(shí)每天做好測(cè)量原始記錄，并觀察已頂進(jìn)完成的管節(jié)沉降情況。

3.4 頂管出洞段頂進(jìn)施工

3.4.1 洞口鑿除

出洞之前對(duì)全套頂進(jìn)設(shè)備做一次系統(tǒng)調(diào)試，在確認(rèn)頂進(jìn)設(shè)備正常后，開(kāi)始采用切割設(shè)備鑿除井壁洞口鋼筋混凝土，安裝洞門止水裝置。

3.4.2 頂進(jìn)施工

在洞圈內(nèi)的墻壁結(jié)構(gòu)全部破除后，應(yīng)立即開(kāi)始頂進(jìn)機(jī)頭。另外，可能會(huì)出現(xiàn)螺旋機(jī)出土困難，必要時(shí)可加入適量清水來(lái)軟化或潤(rùn)滑水泥土。

3.4.3 出洞段的各類施工參數(shù)

頂管機(jī)從始發(fā)井出洞后，應(yīng)盡量減少水土流失，控制好地面沉降。頂管機(jī)出洞進(jìn)入正常土體后3m范圍內(nèi)的頂進(jìn)作為本工程頂管的試驗(yàn)段，應(yīng)不斷根據(jù)地面沉降數(shù)據(jù)的反饋進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，及時(shí)摸索出正面土壓力、出土量、頂進(jìn)速度、注漿量和壓力等各種施工參數(shù)最佳值，為正常段施工服務(wù)。

3.5 頂管正常段頂進(jìn)施工

3.5.1 各類施工參數(shù)的計(jì)算與控制

（1）本頂管推進(jìn)頂力計(jì)算：

式中：F為總頂力，kN；F1為管道與土層的摩阻力，kN，F(xiàn)1=（a+b）×2L’f；L’為管道頂進(jìn)長(zhǎng)度，m；f為管道外壁與土的平均摩阻力，kN/m2,宜取7～12；F2為頂管機(jī)的迎面阻力，kN,F2=a×bR1；R1為頂管機(jī)下部1/3處的被動(dòng)土壓力。

F1=（6.93+4.23）×2×48×（7～12）=7450～12856（kN）（按最長(zhǎng)頂距48 m計(jì)算）；F2=6.93×4.23×（0.7×18×9.25+20）=4 003（kN）；F=11 453～16 859（kN）=1 145.3～1 685.9（t）。

千斤頂布置在后靠部位，豎向2組，每組6個(gè)，底部2個(gè)，合計(jì)14個(gè)。

施工中，考慮一些外加的不利因素，實(shí)際頂進(jìn)的最大推力在2 000 t以下。

（2）正面土壓力的設(shè)定

本工程采用土壓平衡式頂管機(jī)，利用壓力倉(cāng)內(nèi)的土壓力來(lái)平衡開(kāi)挖面的土體，達(dá)到對(duì)頂管正前方開(kāi)挖面土體支護(hù)的目的，并控制好地面沉降。因此平衡土壓力的設(shè)定是頂進(jìn)施工的關(guān)鍵。土壓力采用Rankine壓力理論進(jìn)行計(jì)算：

式中：P為管道的側(cè)向土壓力；k0為砂礫土的側(cè)向系數(shù)；z為覆土深度；P1為超載系數(shù)（20 kN/m2）。

以上數(shù)據(jù)為理論計(jì)算值，只能作為土壓力的最初設(shè)定值，隨著頂進(jìn)的不斷進(jìn)行，土壓力值應(yīng)根據(jù)其它實(shí)際頂進(jìn)參數(shù)、地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作相應(yīng)的調(diào)整，以利頂進(jìn)正常進(jìn)行。

3.5.2 頂進(jìn)軸線控制

頂管在正常頂進(jìn)施工中，必須密切注意頂進(jìn)軸線的控制。在每1節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束后，必須進(jìn)行機(jī)頭的姿態(tài)測(cè)量，并做到隨偏隨糾，且糾偏量不宜過(guò)大，以免土體出現(xiàn)較大擾動(dòng)及管節(jié)間出現(xiàn)張角。頂進(jìn)軸線偏差控制要求：高程±50 mm；平面位置：±50 mm。

3.5.3 地面沉降控制

在頂進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)合理控制頂進(jìn)速度，保證連續(xù)均衡施工，避免出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間擱置情況；根據(jù)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行土壓力設(shè)定值調(diào)整，使之達(dá)到最佳狀態(tài)；嚴(yán)格控制出土量，防止欠挖或超挖。

3.5.4 管節(jié)減摩

為減少土體與管道間摩阻力，在管道外壁壓注觸變泥漿，在管道四周形成一圈泥漿套以達(dá)到減摩效果，在施工期間要求泥漿不失水，不沉淀，不固結(jié)，以達(dá)到減小總頂力的效果。

3.5.5 止退裝置

由于矩形頂管掘進(jìn)機(jī)的斷面較大，前端阻力大，實(shí)際施工中，即使管節(jié)頂進(jìn)了較長(zhǎng)距離，而每次拼裝管節(jié)或加墊塊時(shí)，主頂油缸一回縮，機(jī)頭和管節(jié)仍會(huì)一起后退20～30 cm。當(dāng)頂管機(jī)和管節(jié)往后退時(shí)，機(jī)頭和前方土體間的土壓平衡受到破壞，土體面得不到穩(wěn)定支撐，易引起機(jī)頭前方的土體坍塌，若不采取一定的措施，路面和管線的沉降量將難以得到控制。

在前基座的兩側(cè)各安裝一套止退裝置，當(dāng)油缸行程推完，安裝管節(jié)的時(shí)候，將銷子插入管節(jié)的吊裝孔。后退力通過(guò)銷子、銷座傳遞到止退裝置的后支柱上。止退裝置和基座焊接在一起，把管節(jié)穩(wěn)住。

3.5.6 出土

本工程出土采用螺旋輸送機(jī)+軌道土箱+卷?yè)P(yáng)機(jī)+履帶吊的形式出土，一節(jié)管節(jié)的理論出土量為43.5 m3，在頂進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)盡量精確地統(tǒng)計(jì)出每節(jié)的出土量，力爭(zhēng)使之與理論出土量保持一致，確保正面土體的相對(duì)穩(wěn)定，減少地面沉降量。

3.6 頂管進(jìn)洞段施工

3.6.1 接收井準(zhǔn)備

接收井施工完成后，必須立即對(duì)洞門位置的坐標(biāo)測(cè)量確認(rèn)，根據(jù)實(shí)際標(biāo)高安裝頂管機(jī)接收架，并準(zhǔn)備破除接收井洞口的地墻鋼筋混凝土。

3.6.2 頂管機(jī)位置、姿態(tài)的復(fù)核測(cè)量

當(dāng)頂管機(jī)頭逐漸靠近接收井時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)測(cè)量的頻率和精度，減少軸線偏差，確保頂管機(jī)能準(zhǔn)確進(jìn)洞。頂管貫通前的測(cè)量是復(fù)核頂管所處的方位、確認(rèn)頂管狀態(tài)、評(píng)估頂管進(jìn)洞時(shí)的姿態(tài)和擬訂頂管進(jìn)洞的施工軸線及施工方案等的重要依據(jù)，使頂管機(jī)在此階段的施工中始終按預(yù)定方案實(shí)施，以良好的姿態(tài)進(jìn)洞，正確無(wú)誤地座落到接收井的基座上。

3.6.3 頂管進(jìn)洞

洞門完全打開(kāi)后，采用探孔的方式觀察洞門四周是否有滲水現(xiàn)象，如土體完整，無(wú)滲水現(xiàn)象，則頂管機(jī)控制推進(jìn)速度，快速、均勻前進(jìn)。如洞門有滲水現(xiàn)象，用降水井進(jìn)行水位控制。頂進(jìn)至第一節(jié)管節(jié)進(jìn)入內(nèi)襯400 mm時(shí)停機(jī)，馬上將機(jī)體與管節(jié)脫離，頂管機(jī)退出后立即進(jìn)行洞門封堵。頂管機(jī)與管節(jié)脫離時(shí)用千斤頂配合鉸接油缸在最短的時(shí)間內(nèi)完成，以確保封洞門的時(shí)效性。洞門封堵自下而上，兩邊同時(shí)操作，速度要快，焊接要保證質(zhì)量，封洞門鋼板要密閉，為后道洞口注漿創(chuàng)造條件，最關(guān)鍵的是整個(gè)過(guò)程越快越好。

3.6.4 注漿階段

洞門封堵結(jié)束后，為控制地面洞口區(qū)域的沉降，必須對(duì)洞口空隙進(jìn)行填充。采用水泥漿+粉煤灰，具體注入部位見(jiàn)圖。注漿數(shù)量控制在理論值的2～3倍，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整。

3.7 地下障礙物、孤石處理

在四個(gè)區(qū)間的頂管實(shí)際操作中，機(jī)頭都遇到了大小不一的塊石，直徑150～700 mm左右，尤其以海亮至太古段為甚。遇到這種情況，一般儀表盤顯示電流過(guò)大，螺旋機(jī)不出土，頂進(jìn)受阻。這時(shí)采用停止刀盤切削、螺旋機(jī)、主頂油缸鎖定，保持正面土壓力，打開(kāi)人孔，操作工進(jìn)入土倉(cāng)，人工破碎取出，操作難度大，功效低。

3.8 管體穩(wěn)定置換注漿

頂管機(jī)頭吊出接收井后，為確保土體和管體的穩(wěn)定，將兩頭洞門與管節(jié)間的間隙封堵。然后在管節(jié)預(yù)留注漿孔的上部注漿，漿液自上而下從管節(jié)底部溢出，對(duì)溢出的泥漿進(jìn)行集中處置。

3.9 頂管接口、止防水措施

接口是頂管工程的關(guān)鍵部位，保證做好接口部分是頂管成敗的關(guān)鍵。

管節(jié)止水圈材質(zhì)為氯丁橡膠與水膨脹橡膠復(fù)合體，用粘結(jié)劑粘貼于管節(jié)基面上，粘貼前必須進(jìn)行基面處理，清理基面的雜質(zhì)，保證粘貼的效果。管節(jié)下井拼裝時(shí)，在止水圈斜面上和鋼套環(huán)斜口上均勻涂刷一層硅油，接口插入后，用探棒插入鋼套環(huán)空隙中，沿周邊檢查止水圈定位是否準(zhǔn)確。

管節(jié)與管節(jié)間采用中等硬度的木制材料作為襯墊，以緩沖混凝土之間的應(yīng)力，板接口處以企口方式相接，板厚為15～18 mm。

4 頂管監(jiān)測(cè)工作

為確保頂管階段，各方因素安全受控，根據(jù)“工程設(shè)計(jì)文件”對(duì)沉降監(jiān)測(cè)的要求，結(jié)合本工程的情況，頂管施工時(shí)還對(duì)以下方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)：

（1）周邊道路地面沉降及建筑物跟蹤監(jiān)測(cè)；

（2）地下管線的垂直位移監(jiān)測(cè)；

（3）頂管井基坑變形監(jiān)測(cè)；

（4）頂管管節(jié)及已完成通道后期沉降監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該工程時(shí)間緊、任務(wù)重、技術(shù)難度高，之前尚無(wú)同類工程成功經(jīng)驗(yàn)可汲取。 我們團(tuán)隊(duì)制定、優(yōu)化了一系列專項(xiàng)施工方案及保證措施，及結(jié)合專家意見(jiàn)進(jìn)行了科技攻關(guān)，得到顯著成效，解決該項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的難題，如：頂管機(jī)頭選型，針對(duì)砂礫土層的刀盤布設(shè)、刀頭抗磨改良、注漿孔設(shè)置；大口徑矩形頂管在砂礫土頂進(jìn)中的頂面背土問(wèn)題；砂礫土層刀盤切削、螺旋機(jī)出土的土體改良問(wèn)題；頂管機(jī)頭部孤石清除問(wèn)題等。使得工程順利推進(jìn)，圓滿完成，在質(zhì)量、安全、進(jìn)度、文明標(biāo)化等各方面滿足業(yè)主要求，得到了一致好評(píng)。

U455.47

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1009-7716（2017）12-0107-05

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.030

2017-07-24

張劍平（1969-），男，遼寧葫蘆島人，工程師，從事市政工程施工管理工作。