(湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430040)

1 頂管對(duì)接技術(shù)

頂管作為非開(kāi)挖技術(shù)由于其各方面的優(yōu)勢(shì)目前在電力行業(yè)應(yīng)用越來(lái)越多。由于場(chǎng)地和地下構(gòu)筑物的限制，頂管往往需要一次頂進(jìn)較長(zhǎng)距離，并且為避讓障礙物頂管路徑呈現(xiàn)多向曲線，而長(zhǎng)距離曲線頂管是頂管施工中的難題，施工時(shí)頂力大，頂進(jìn)曲線精準(zhǔn)度難以控制。

頂管對(duì)接技術(shù)是近些年來(lái)開(kāi)始發(fā)展的技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)對(duì)頂管掘進(jìn)機(jī)改造、掘進(jìn)軸線控制、對(duì)接區(qū)域加固和掘進(jìn)設(shè)備的拆卸、內(nèi)襯混凝土澆筑等措施，對(duì)長(zhǎng)距離曲線頂管進(jìn)行分段施工，保證頂管隧道順利貫通。頂管對(duì)接的實(shí)現(xiàn)能有效減少頂管工作井對(duì)場(chǎng)地的占用，減少城市密集區(qū)管線搬遷量，減輕對(duì)交通和居民生活的影響。

2 玉帶門(mén)電纜隧道

舵落口變－玉帶門(mén)變220 kV輸電線路工程起點(diǎn)為舵落口變電站，終點(diǎn)為玉帶門(mén)變電站，線路全長(zhǎng)約為11.59 km；頂管段約1.2 km，具體路徑為：在宗關(guān)變電站對(duì)面解放大道上設(shè)置1#工作井，在漢西一路輕軌站旁設(shè)置T10#工作井，頂管分別由1#工作井和T10#工作井沿解放大道向簡(jiǎn)易路頂進(jìn)，最終頂管在簡(jiǎn)易路附近交匯形成頂管隧道，見(jiàn)圖1。頂管管節(jié)采用預(yù)制鋼筋混凝土管，為內(nèi)徑3 m的大直徑頂管。

圖1 頂管頂進(jìn)路徑

由于解放大道沿線有輕軌相隨，同時(shí)建設(shè)大道處又有二環(huán)線橫穿，頂管路徑沿線都需要避讓輕軌橋墩及二環(huán)線橋墩，并保證與橋墩樁之間的安全距離，所以頂管路徑呈現(xiàn)復(fù)雜的曲線形式。

曲線頂管一次頂進(jìn)長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，設(shè)計(jì)時(shí)最初考慮在簡(jiǎn)易路附近設(shè)置一個(gè)工作井用于接收頂管機(jī)。但是由于需要避讓沿線橋墩，簡(jiǎn)易路路口井位位于機(jī)動(dòng)車(chē)道，施工時(shí)需占用大面積機(jī)動(dòng)車(chē)道來(lái)完成工作井施工及頂管機(jī)吊裝，這對(duì)沿線的交通會(huì)造成重大影響。考慮到對(duì)周?chē)煌ǖ挠绊?，?jīng)過(guò)設(shè)計(jì)院與業(yè)主、施工單位多次討論，確定采用頂管對(duì)接技術(shù)解決這一問(wèn)題。

3 頂管對(duì)接技術(shù)要點(diǎn)

3.1 對(duì)接施工工序

頂管對(duì)接施工工序見(jiàn)圖2。

圖2 頂管施工工序

其中有幾大關(guān)鍵工序，詳見(jiàn)下述。

3.2 對(duì)接區(qū)域的土體加固

本工程地屬于堆積平原區(qū)，其原始地貌單元為長(zhǎng)江、漢江的Ⅰ級(jí)階地，屬軟土底層，沿線地下水主要有上層滯水和孔隙承壓水，地下水豐富。為了防止頂管對(duì)接地方機(jī)頭發(fā)生下沉、周?chē)馏w滲水，對(duì)頂管對(duì)接區(qū)土體采用Φ650三重管高壓旋噴樁加固處理。采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比0.8，摻入量20%左右，加固土體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度＞2.0 MPa，加固深度為管底以下2 m，管頂以上3 m，平面加固范圍4.0 m×7.25 m。對(duì)接區(qū)域土體加固平面、剖面圖見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 土體加固平面

圖4 土體加固剖面

3.3 頂管掘進(jìn)機(jī)改造

本工程頂管主要穿越粘土層、淤泥質(zhì)粘土和粉土夾粘性土，根據(jù)地質(zhì)條件、施工條件及本工程的施工特點(diǎn)，采用土壓平衡頂管機(jī)，并對(duì)頂管機(jī)進(jìn)行雙向切口結(jié)構(gòu)改造，在頂管機(jī)外殼端部增加導(dǎo)向圈，一個(gè)導(dǎo)向圈設(shè)置在一個(gè)頂管機(jī)殼體外側(cè)，另外一個(gè)導(dǎo)向圈設(shè)置在另一個(gè)頂管機(jī)的內(nèi)側(cè)，形成40 mm的間隙，見(jiàn)圖5。其中導(dǎo)向外圈安裝于對(duì)接過(guò)程中靜止的掘進(jìn)機(jī)上，導(dǎo)向內(nèi)圈安裝于對(duì)接時(shí)頂進(jìn)的頂管機(jī)上。當(dāng)兩臺(tái)頂管機(jī)相向推進(jìn)且接近時(shí)，由于有了間隙和刃口的錐度，可以形成導(dǎo)向作用而自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。

圖5 導(dǎo)向圈工作原理及結(jié)構(gòu)圖

3.4 頂管對(duì)接施工測(cè)量及軸線控制

本工程頂管軸線受輕軌橋墩樁基限制，對(duì)接時(shí)頂管軸線為小半徑曲線對(duì)接，因此當(dāng)兩個(gè)頂管掘進(jìn)機(jī)刃口距離達(dá)30 m左右時(shí)，對(duì)兩個(gè)頂管掘進(jìn)機(jī)的姿態(tài)和隧道中心線進(jìn)行嚴(yán)密的測(cè)量和監(jiān)控，盡可能使兩個(gè)頂管掘進(jìn)機(jī)軸線保持同軸；并隨時(shí)由頂管掘進(jìn)機(jī)測(cè)量人員進(jìn)行修正；測(cè)量與推進(jìn)須同時(shí)配合進(jìn)行，并控制對(duì)接位置；測(cè)量偏差控制在40 mm之內(nèi)；對(duì)接間距由對(duì)接偏差來(lái)確定，刃口連線與掘進(jìn)機(jī)軸線的夾角不得大于15°。

3.5 頂管對(duì)接段連接施工

在第一個(gè)頂管機(jī)頭先行到達(dá)預(yù)定位置停止后，先對(duì)頂管周?chē)⑺酀{，并對(duì)此頂管機(jī)頭的中心坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，確定頂管機(jī)頭的平面和高程位置，并對(duì)頂管機(jī)頭后方三節(jié)特殊管節(jié)用Ф25的鋼筋連接起來(lái)，防止機(jī)頭停的時(shí)間較長(zhǎng)而發(fā)生沉降。再以此頂管機(jī)頭的中心坐標(biāo)和高程為基準(zhǔn)，另一段頂管以此基準(zhǔn)進(jìn)行糾偏。每天必須對(duì)先行到達(dá)的這段頂管進(jìn)行軸線和高程測(cè)量，以確保頂管對(duì)接的精度。

后續(xù)到達(dá)的頂管最后5節(jié)管節(jié)頂進(jìn)施工時(shí)，每節(jié)管節(jié)必須進(jìn)行軸線和高程的測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏差并采取糾偏措施。

隨著兩個(gè)頂管掘進(jìn)機(jī)之間的距離的縮短，在導(dǎo)向圈的作用下兩個(gè)頂管掘進(jìn)機(jī)對(duì)準(zhǔn)。

在對(duì)接距離確定和鎖定主推千斤頂?shù)那闆r下，先用4根Φ25鋼筋把兩個(gè)頂管機(jī)頭連接起來(lái)，防止注漿時(shí)壓力大而使頂管機(jī)頭發(fā)生位移。隨后對(duì)兩側(cè)土倉(cāng)同時(shí)進(jìn)行注水泥漿，注漿對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。機(jī)頭注漿的作用是防止機(jī)頭和加固土體之間的縫隙滲水，同時(shí)防止由于旋噴樁地基加固效果不佳而產(chǎn)生的土體滲水。

注漿完成并檢查不再滲水后，打開(kāi)兩側(cè)倉(cāng)門(mén)，同時(shí)進(jìn)行人工挖土作業(yè)，并隨時(shí)觀察機(jī)頭對(duì)接處止水效果，直至人工挖土完成，兩個(gè)頂管機(jī)貫通。挖土完成后拆除頂管機(jī)內(nèi)設(shè)備，并對(duì)兩個(gè)頂管機(jī)頭內(nèi)殼進(jìn)行單面焊接，實(shí)現(xiàn)機(jī)頭的最終連接。若對(duì)接時(shí)產(chǎn)生了偏差，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用10 mm厚的鋼板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)等分加工，分塊焊接。

3.6 隧道對(duì)接區(qū)內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)施工

為保證整個(gè)隧道的完整性，在對(duì)接區(qū)的掘進(jìn)機(jī)外殼內(nèi)部按原隧道的內(nèi)徑尺寸澆注混凝土結(jié)構(gòu)，措施如下：

(1)依據(jù)隧道原有內(nèi)徑尺寸，以及管節(jié)配筋進(jìn)行鋼筋綁扎施工，按要求固定好預(yù)埋鐵件。

(2)將整個(gè)管節(jié)分三次澆注，見(jiàn)圖6，先依次進(jìn)行第一次、第二次施工，注意保證振搗質(zhì)量；前兩次澆筑完成后再進(jìn)行第三次模板施工，頂部預(yù)留澆筑孔，加工儲(chǔ)氣泡、混凝土投料斗簡(jiǎn)易設(shè)備，利用空氣壓縮機(jī)將混凝土用軟管壓送入模內(nèi)，有效保證混凝土澆注的密實(shí)度(見(jiàn)圖7)。

圖6 對(duì)接區(qū)管節(jié)現(xiàn)澆分節(jié)示意圖

圖7 混凝土澆注示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

玉帶門(mén)電纜隧道工程兩個(gè)頂管機(jī)分別從1#工作井向西和T10#工作井向東頂進(jìn)，最終在中間預(yù)定的匯合點(diǎn)精準(zhǔn)匯合，順利打開(kāi)倉(cāng)門(mén)并完成機(jī)頭連接，最終順利完成頂管對(duì)接施工，實(shí)現(xiàn)頂管順利貫通。對(duì)接區(qū)在混凝土澆筑完成后強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，外觀平滑，效果良好，受到業(yè)主的好評(píng)。

頂管對(duì)接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在交通要道、區(qū)域樞紐瓶頸部位或地下存在不可避讓管線的區(qū)域等受限制地區(qū)進(jìn)行頂管施工，使得頂管對(duì)道路交通、周邊管線、人民生活幾乎沒(méi)有影響，而且縮短了長(zhǎng)距離頂管的施工工期，降低工程的造價(jià)和施工風(fēng)險(xiǎn)，具有良好的社會(huì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景。