徐玉夏

(1.上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司,上海 200002； 2.上海城市非開(kāi)挖建造工程技術(shù)研究中心,上海 200002)

1 概述

在頂管施工中常突遇掘進(jìn)機(jī)機(jī)頭前方有較為堅(jiān)硬的土石，經(jīng)過(guò)多次頂推效果甚微，反而將掘進(jìn)機(jī)刀盤(pán)磨損破壞，導(dǎo)致后續(xù)無(wú)法頂進(jìn)，造成施工停滯，既影響工期，也增大工程成本?；诖?，目前還未有切實(shí)可行的施工方法進(jìn)行處理，繼續(xù)維持原路徑進(jìn)行頂進(jìn)施工難度大，且效果極差，嚴(yán)重影響工程建設(shè)，因此需要一種針對(duì)性施工方法來(lái)解決該問(wèn)題?；诖耍疚奶岢鲆环N基于臨時(shí)套筒的清障及對(duì)接的鋼頂管穿越基巖層的施工方法，為背景工程順利實(shí)施提供技術(shù)支撐。

2 工程概況

本文依托的背景工程為對(duì)澳供水管道工程16號(hào)井～17號(hào)井頂管區(qū)間段，頂管距離406 m，管外徑1 820 mm，壁厚20 mm。頂管工程穿越的主要地質(zhì)情況為②2淤泥層，其中在進(jìn)洞前30 m處存在拋石層，在224.8 m～261.2 m處存在巖山，長(zhǎng)36.4 m，巖山主要為微風(fēng)化、未風(fēng)化花崗巖，土質(zhì)堅(jiān)硬。

3 工藝選型確定

在鋼頂管施工過(guò)程中遭遇障礙物導(dǎo)致無(wú)法正常頂進(jìn)施工，首先進(jìn)行清障作業(yè)，采用在頂管掘進(jìn)機(jī)頭部位置打設(shè)鋼套管，完成清孔、封底及注漿加固后形成臨時(shí)工作井，通過(guò)測(cè)量定位進(jìn)行洞門(mén)開(kāi)孔，將正向掘進(jìn)機(jī)施工進(jìn)洞，同時(shí)從管道設(shè)計(jì)線(xiàn)路終端反向進(jìn)行頂管施工，直至頂進(jìn)鋼套管，最終與正向頂進(jìn)管道完成對(duì)接。

3.1 打設(shè)鋼套管

鋼套管內(nèi)徑采用1.5倍管道直徑尺寸，管壁預(yù)留有注漿孔。鋼套管打設(shè)至管底以下1 m，邊距離機(jī)頭刀盤(pán)最外緣350 mm。管壁預(yù)留注漿孔共布置3道，每道對(duì)稱(chēng)布置4個(gè)～6個(gè)孔，孔距500 mm，采用交錯(cuò)布置方式。

3.2 洞門(mén)開(kāi)孔

洞門(mén)開(kāi)孔采用中心位置開(kāi)孔，把刀盤(pán)實(shí)際中心位置定位準(zhǔn)確，先開(kāi)出400 mm～600 mm直徑孔，然后逐步擴(kuò)大范圍，孔徑比掘進(jìn)機(jī)頭直徑一邊大3 cm～5 cm。

3.3 向掘進(jìn)機(jī)施工進(jìn)洞

頂進(jìn)前在第一道中間環(huán)位置增加2只50 t千斤頂及反力板，以滿(mǎn)足頂力要求。頂管進(jìn)洞采取連續(xù)頂進(jìn)的方式，進(jìn)洞長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拆卸要求進(jìn)行。若洞口存在滲漏的情況，則需要進(jìn)行臨時(shí)封堵，必要時(shí)利用注漿孔再次進(jìn)行注漿處理。待頂進(jìn)長(zhǎng)度符合后續(xù)拆除長(zhǎng)度后，立即進(jìn)行封“月亮板”封堵，封好后再進(jìn)行最后一次割除處理。

3.4 反向頂進(jìn)

在原頂管進(jìn)入鋼套管的同時(shí)，在設(shè)計(jì)線(xiàn)路終端反向進(jìn)行頂進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)頭可采用原有改進(jìn)機(jī)頭，降低工程成本。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)研究

4.1 清障

1)φ2 600全套管機(jī)設(shè)備選用。

全套管機(jī)計(jì)劃采用RT-260型全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 RT-260型全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)參數(shù)

2)清障要求。

利用RT-260全套管鉆機(jī)進(jìn)行清障作業(yè)，在下套管的過(guò)程中，在套管邊緣的塊石及回填砂漿由套管底部的刀具切碎，當(dāng)套管切削到一定深度難以下沉后，用150 t專(zhuān)用吊車(chē)提升大抓斗將套管內(nèi)泥土及砂漿取出。套管鉆孔深度低于設(shè)計(jì)標(biāo)高1 m～2 m，清孔深度低于頂管管底10 cm～20 cm，防止頂管切土不均勻，造成管道上浮，同時(shí)避免機(jī)頭磕頭。

清孔到標(biāo)高后，進(jìn)行驗(yàn)孔，驗(yàn)孔合格后，進(jìn)行回填施工，孔底及頂管范圍4 m～6 m內(nèi)回填優(yōu)質(zhì)黏土，黏土內(nèi)不得含塊石，并進(jìn)行分層夯實(shí)；上部回填原狀土，原狀土內(nèi)不得含大塊石，回填土高度要高于地面1 m～2 m，回填到位后方能進(jìn)行拔管施工。

4.2 φ2 600套管施工

1)測(cè)量定位。

根據(jù)機(jī)頭位置，將機(jī)頭刀盤(pán)軸線(xiàn)、標(biāo)高翻至地面，根據(jù)機(jī)頭位置放出套管中心，套管邊距離機(jī)頭刀盤(pán)最外緣350 mm，確保套管位置準(zhǔn)確。

2)預(yù)留注漿孔。

在套管上開(kāi)設(shè)1寸注漿孔，注漿孔共3道，每道注漿孔孔距500 mm，采用交錯(cuò)布置方式，嚴(yán)禁布置在同一軸線(xiàn)上，布置好后用悶頭擰緊，防止套管施工時(shí)，孔口堵死，以備后續(xù)注漿使用，具體如圖1所示。

3)打設(shè)套管。

套管打設(shè)深度按照管底以下1.0 m控制，施工時(shí)套管及全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)位置須準(zhǔn)確，配重應(yīng)均衡，用150 t履帶吊將反力叉定死，防止鉆機(jī)移動(dòng)。

初期鉆進(jìn)利用套管自重下沉，采用低轉(zhuǎn)速，控制套管垂直度為主，當(dāng)下壓力過(guò)大時(shí)，用抓斗將套管內(nèi)泥土取出，然后繼續(xù)下壓鉆進(jìn)，每個(gè)下壓行程均應(yīng)檢查鉆機(jī)垂直度。

進(jìn)入管頂1 m范圍時(shí)，應(yīng)時(shí)刻觀察套管鉆進(jìn)情況和機(jī)頭情況，是否存在異常。

在鉆進(jìn)過(guò)程中，施工人員應(yīng)隨時(shí)跟蹤鉆進(jìn)情況，對(duì)鉆進(jìn)情況進(jìn)行分析，對(duì)套管垂直度、標(biāo)高做好實(shí)時(shí)控制。

待孔內(nèi)清理干凈后，對(duì)標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)，滿(mǎn)足要求后及時(shí)灌注水下混凝土，灌注時(shí)，應(yīng)控制好混凝土標(biāo)高，嚴(yán)禁超灌。

4.3 頂管進(jìn)洞

1)土體加固。頂管進(jìn)洞前先進(jìn)行土體加固。首先排除孔內(nèi)積水，并進(jìn)行清理，通過(guò)預(yù)留注漿孔布置注漿閥，注漿閥每道對(duì)稱(chēng)布置4個(gè)～6個(gè)孔，其他孔位用于在開(kāi)門(mén)洞施工中滲漏時(shí)使用。注漿壓力控制在0.1 MPa～0.15 MPa，以注漿量控制為主，注漿壓力不能過(guò)大。待注漿達(dá)到一定強(qiáng)度后，再進(jìn)行開(kāi)門(mén)口施工。

2)洞門(mén)開(kāi)孔。利用觀測(cè)孔觀察土體是否滲漏，如有滲漏，應(yīng)采取補(bǔ)注漿措施，無(wú)滲漏后方可進(jìn)行開(kāi)孔施工。開(kāi)孔依據(jù)測(cè)量定位找出機(jī)頭中心，根據(jù)中心位置開(kāi)孔，開(kāi)孔采取由小及大，先開(kāi)出400 mm～600 mm直徑孔，把刀盤(pán)實(shí)際中心位置找準(zhǔn)確，然后逐步擴(kuò)大范圍，孔徑比機(jī)頭直徑一邊大3 cm～5 cm，同時(shí)兼顧刀盤(pán)超挖刀范圍。

割除采用分塊割除，先割下口，待鋼板吊起、固定牢固后，方可全部割除，防止鋼板掉落傷人。割除時(shí)，控制好洞口尺寸，根據(jù)頂管機(jī)頭刀盤(pán)尺寸要求控制，同時(shí)又要盡量防止大范圍超出洞口范圍，見(jiàn)圖2。

3)砂漿層鑿除。開(kāi)孔后對(duì)機(jī)頭前部水泥砂漿進(jìn)行鑿除，鑿除同樣采取由小及大的方式，在小范圍內(nèi)無(wú)滲漏時(shí)，擴(kuò)大鑿除范圍，直至機(jī)頭正面水泥砂漿全部鑿除。鑿除時(shí)應(yīng)先鑿除上部水泥砂漿，防止砂漿塊掉落傷人。

4)頂推進(jìn)洞。為確保頂推過(guò)程中有足夠頂力，在第一道中間環(huán)位置適當(dāng)增加千斤頂和相應(yīng)反力板。頂管進(jìn)洞應(yīng)采取連續(xù)頂進(jìn)的方式，進(jìn)洞長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拆卸要求進(jìn)行。如洞口存在滲漏的情況，則可采用維斯、木楔、快速水泥進(jìn)行臨時(shí)封堵，必要時(shí)利用注漿孔再次進(jìn)行注漿處理。待符合拆除長(zhǎng)度后，立即進(jìn)行封“月亮板”封堵，封好后再進(jìn)行最后一次割除處理。

4.4 反向頂管頂進(jìn)

在正向頂管機(jī)頭進(jìn)入鋼套管的同時(shí)，可進(jìn)行反向頂管施工準(zhǔn)備。對(duì)反向頂進(jìn)頂管機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，安裝3 cm超挖刀，對(duì)刀頭及刀盤(pán)開(kāi)口率適應(yīng)性改造，以滿(mǎn)足在砂漿層中的頂進(jìn)、糾偏要求，頂進(jìn)過(guò)程中對(duì)超挖部分進(jìn)行注粉煤灰、膨潤(rùn)土、高分子化學(xué)漿液填充，防止管道在砂漿層中握裹，以減少摩阻力。

當(dāng)反頂頂管機(jī)機(jī)頭順利進(jìn)入鋼套管后，保證對(duì)接區(qū)域安全情況下進(jìn)行正反頂管管道的對(duì)接。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合對(duì)澳供水管道工程16號(hào)～17號(hào)區(qū)間段頂管工程，詳細(xì)闡述了利用臨時(shí)鋼套筒完成頂管清障與對(duì)接的施工工藝，解決頂管施工中由于刀盤(pán)損壞等原因無(wú)法正常頂進(jìn)時(shí)的難題。整套工藝的便捷性與高效性有效避免了工程停滯導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，保證了管道的順利頂進(jìn)同時(shí)也豐富了頂管工程中地下清障的施工方法，為相關(guān)工程提供借鑒。