薛煜XUE Yu

（江陰市水利工程有限公司，江陰 214400）

1 工程概況

本地涵施工采用頂管為內(nèi)徑4000mm，壁厚320mm，外徑4640mm，每節(jié)長2500mm 鋼筋混凝土管材。荷載等級為Ⅲ級管要求，管道接口采用柔性接頭形式，鋼承口為C型?；炷恋燃塁50，抗?jié)B等級W10，雙道楔形橡膠圈止水。總長度2×413m，雙排管，兩管凈間距5.66m，縱曲線，曲率半徑800m。

根據(jù)地質(zhì)報告，頂管主要位于②1-3 層淤泥質(zhì)土、②2-2 砂質(zhì)粉土、③2 層粉質(zhì)粘土及③3 層粉質(zhì)粘土。

2 工程特點(diǎn)難點(diǎn)及處置方式

2.1 難點(diǎn)一

本工程管徑較大，機(jī)頭較重，出洞階段機(jī)頭容易出現(xiàn)磕頭現(xiàn)象，頂進(jìn)過程中遇較軟弱土層容易下沉，軸線較難控制。

解決辦法：出洞前在沉井預(yù)留洞口內(nèi)安裝延伸軌道，防止出洞階段出現(xiàn)磕頭現(xiàn)象，最終形成良好的導(dǎo)向。

2.2 難點(diǎn)二

本工程單段頂距較長，頂力較大。

解決辦法：控制觸變泥漿質(zhì)量，控制注漿量及注漿壓力，使之形成良好的泥漿套，有效減小摩擦阻力；合理布置中繼間，在后靠及管材達(dá)到極限強(qiáng)度前及時開啟中繼間。

2.3 難點(diǎn)三

頂管穿越新孟河。河底覆土較小，河底容易擊穿，導(dǎo)致機(jī)頭上浮。

解決辦法：施工前仔細(xì)復(fù)核河底標(biāo)高，施工時適當(dāng)減小泥水壓力，防止河底擊穿。

2.4 難點(diǎn)四

本工程頂管為縱曲線頂管，且曲率半徑較?。?00m），糾偏比較困難。

解決辦法：進(jìn)入曲線前及進(jìn)入曲線后加大測量頻率，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾偏；為防止糾偏困難，在機(jī)頭和設(shè)備段之間加設(shè)輔助糾偏；進(jìn)入曲線段及曲線結(jié)束區(qū)段派專人填塞及取出木契。始終保持頂管軸線與設(shè)計軸線吻合。

3 設(shè)備選型

3.1 頂管機(jī)

頂管施工的質(zhì)量和進(jìn)度很大程度受工程所在地的水文、地質(zhì)及施工條件影響，同時頂管的選用還要考慮減少周圍環(huán)境影響。本工程中采用頂管機(jī)如下：

頂管掘進(jìn)機(jī)根據(jù)本工程的特點(diǎn)，采用DN4000 泥水平衡頂管機(jī)（如圖1 所示）。該類頂管掘進(jìn)機(jī)不需要開挖，包含激光、測量、機(jī)械、液壓和電控（含PLC）等多種技術(shù)，并且融于一體達(dá)到技術(shù)先進(jìn)的工程設(shè)備，對粘土質(zhì)、砂土及含小顆粒礫石、卵石等多種土壤條件有較好的適應(yīng)性。

圖1 頂管機(jī)施工現(xiàn)場圖

該頂管機(jī)的系統(tǒng)組成主要由主殼體、動力、泥水、液壓、電氣控制等，其主要技術(shù)參數(shù)如表1。

表1 頂管機(jī)參數(shù)表

3.2 主頂設(shè)備

主頂裝置選用推力油缸14 只，采用雙作用和雙沖程工作，每只千斤頂行程最大為3.5m，最大推力為200t。采用兩列對稱布置方案，主推的最大推力達(dá)到2800t。

3.3 注漿系統(tǒng)選型

采用TWB-150 泥漿泵進(jìn)行地面注漿，主要向管內(nèi)各注漿中繼站供漿和后續(xù)管道補(bǔ)漿；采用SYB50 / 45－II 注漿泵進(jìn)行管內(nèi)注漿，主要向機(jī)頭部位注漿和管內(nèi)注漿接力。輸漿總管由φ2″鍍鋅鋼管，配套球閥和水暖管件等組成，采用φ25 高壓軟管將管節(jié)上的各壓漿孔接通，形成環(huán)形管。

TWB-150 泥漿泵主要參數(shù)：

注漿流量：150L/min

注漿壓力：4MPa

往復(fù)次數(shù)：81 次/min

吸漿管直徑：89mm

排漿管直徑：59mm

注漿流量：Q＝80L/min

注漿壓力：P＝4MPa

油泵型號：10SCYl4—lB Q＝10ml/r p＝31.5MPa

電機(jī)型號：Y112M—4 N=4kW N=1450r/min

3.4 進(jìn)排泥系統(tǒng)

排泥泵采用SP（1）型高揚(yáng)程砂礫泵。進(jìn)水泵采用30kW 泥漿泵。

3.5 垂直運(yùn)輸機(jī)械

Ф4000 頂管機(jī)頭自重75 噸，采用400 噸汽車吊進(jìn)行安裝及吊運(yùn)。

Ф4000 管節(jié)自重30 噸，采用40 噸門機(jī)吊裝。

4 工藝流程（圖2）

圖2 工藝流程圖

5 設(shè)備安裝

頂管基座采用鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件，根據(jù)管道設(shè)計軸線準(zhǔn)確放樣確定頂管基座位置，然后吊入井下按照測量放樣的基線安裝固定。根據(jù)頂管設(shè)計軸線，實(shí)測洞門中心位置，居中放置基座上的導(dǎo)軌，采用支撐加固，從而確保基座穩(wěn)定不變形。（見圖3：工作坑內(nèi)布置圖）

(1)信息爆炸帶來認(rèn)知超載和耐心的減弱。身處信息急劇涌流的網(wǎng)絡(luò)時代，信息更新以及傳播速度是前所未有的，面對如此急速變化的社會和令人驚嘆的網(wǎng)絡(luò)時代，大多成人學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中已形成上網(wǎng)檢索的習(xí)慣，學(xué)生可以很容易的獲得相應(yīng)的信息。然而，正因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)信息的龐大和泛濫，檢索出來內(nèi)容的質(zhì)量也是參差不齊，因而，傳統(tǒng)課本的線性特征被打破，成人學(xué)生通常在海量信息中陷入認(rèn)知超載的困惑，隨之尋求知識的那種平靜和專注也被打破，甚至?xí)驗(yàn)殡y以辨別信息真?zhèn)螐亩兊媒乖瓴话?，學(xué)習(xí)耐心和思維認(rèn)知方式都受到嚴(yán)重打擊。

圖3 工作坑內(nèi)布置圖

5.1 后靠安裝

采用特制鋼制后靠，緊貼工作井井壁，和主推油缸正好形成90 度夾角，用混凝土填實(shí)空隙。

5.2 導(dǎo)軌安裝

頂管導(dǎo)軌為裝配式導(dǎo)軌，軌距2.35m，導(dǎo)軌定位首先要考慮穩(wěn)固和正確，還要保證頂進(jìn)施工中承受住各種荷載，確保導(dǎo)軌不產(chǎn)生變形、位移和沉降。二根軌道必須經(jīng)常復(fù)核，確保相互平行和等高，確保頂進(jìn)軸線的精度，導(dǎo)軌的坡度應(yīng)符合管道設(shè)計坡度要求。

導(dǎo)軌安裝的精度應(yīng)滿足以下要求：

軸線位置：±3mm

頂面高程：0-+3mm

兩軌內(nèi)距：±2mm

5.3 主頂設(shè)備安裝

主推油缸固定在油缸架上，在主推油缸近處設(shè)油泵站，并搭設(shè)防雨棚確保油泵站不受天氣影響，油路安裝確保接頭擰緊不漏油，保持順直。

5.4 頂管機(jī)安裝

根據(jù)現(xiàn)場條件采用汽車吊吊裝頂管機(jī)機(jī)頭，并由專人指揮，保證平穩(wěn)和避免沖撞，機(jī)頭安放在導(dǎo)軌上后，應(yīng)測定前后端的中心方向偏差，并作好記錄，機(jī)頭與導(dǎo)軌的接觸面必須平穩(wěn)、吻合，機(jī)頭必須對電路、油路、泥漿管路和操縱、監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行逐一連接，各部件連接牢固，不得滲漏、安裝正確并對各分系統(tǒng)認(rèn)真檢查和試運(yùn)行。

5.5 地面準(zhǔn)備工作

①在頂管頂進(jìn)施工前，首先進(jìn)行施工接電、通水和通道安裝，然后按要求進(jìn)行排水和照明等設(shè)備的安裝。②按照本工程施工要求，備齊施工材料、機(jī)具以及設(shè)備。管節(jié)等消耗材料必須備有足夠的余量。③測量控制網(wǎng)必須在井上和井下同時建立，并且必須經(jīng)復(fù)核無誤后才能認(rèn)可。④注漿設(shè)備安裝調(diào)試。

6 穿越河道技術(shù)措施

頂管頂進(jìn)至105m 左右時到達(dá)新孟河底部，頂管穿越土層為②1-3 層和②2-2 層。

這兩層土特性為：

②1-3 層主要是灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，夾②主要是砂壤土薄層，呈流塑-軟塑狀態(tài)。

②2-2 層主要是灰色砂質(zhì)粉土，重粉質(zhì)砂壤土，局部粉細(xì)砂，局部還偶爾夾雜著粉質(zhì)粘土薄層，呈稍密-中密狀態(tài)。

頂管施工前指派專人對河床標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測，確定覆土深度是否符合頂管施工要求。

頂管進(jìn)入新孟河時，根據(jù)河底到管頂?shù)母餐辽疃燃皶r調(diào)整好泥水壓力及注漿壓力，防止因壓力過高而擊穿河床，導(dǎo)致河水倒灌事故，頂管在河底穿越時，派專人觀察河內(nèi)情況，如發(fā)現(xiàn)河內(nèi)有少量冒泡現(xiàn)象，立即減小泥水壓力及注漿壓力，如發(fā)現(xiàn)有大的冒泡現(xiàn)象，應(yīng)立即通知相關(guān)部門，分析研究應(yīng)對措施。

本工程頂管機(jī)械采用機(jī)械式泥水平衡型，平衡開挖面的土體主要采用壓力倉的泥水壓力，確保頂管機(jī)正前方達(dá)到支護(hù)開挖面的作用。頂管施工的關(guān)鍵是平衡壓力的設(shè)定，主要由推力、推進(jìn)速度和出土量三者的關(guān)系決定是個非常重要的環(huán)節(jié)。

頂進(jìn)土壓力的設(shè)定值主要以頂管機(jī)切口處地面變形量來控制，一般宜控制在+3～+5mm。確保地面變形監(jiān)測數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)無變化的假象，同時及時監(jiān)測地層滯后變形。

具體操作時應(yīng)采取以下措施：

①土壓力控制。

設(shè)立地面沉降實(shí)驗(yàn)段，一般在頂進(jìn)初始階段15m 的時候。土壓力設(shè)置過大地面就會隆起，土壓力設(shè)置過小會引起地面沉降。

土壓力按下式控制：

P 設(shè)=P 靜+0.03MPa

P 設(shè)——設(shè)定的開挖面土壓力值；

P 靜——靜止土壓力值。

土壓力按以上公式設(shè)定后，在試驗(yàn)段記錄地面沉降測量記錄來確認(rèn)合適的土壓平衡壓力值，同時密切關(guān)注沿線覆土深度和土質(zhì)情況，做到及時調(diào)整。

施工時操作人員密切注意土壓力表顯示的壓力值，如發(fā)現(xiàn)土壓力值小于設(shè)定土壓力，則加快主頂頂進(jìn)速度，減慢刀盤轉(zhuǎn)速（本工程機(jī)頭為變頻設(shè)置，刀盤轉(zhuǎn)速可在0～1.4 轉(zhuǎn)/分調(diào)整），減小出土速度；如發(fā)現(xiàn)土壓力值大于設(shè)定土壓力，則減慢主頂頂進(jìn)速度、加快刀盤轉(zhuǎn)速、加快出土速度。

頂管頂進(jìn)到位后，馬上停止轉(zhuǎn)動刀盤，否則造成主頂停止頂進(jìn)而刀盤空轉(zhuǎn)后迎面土壓力減小。通過注漿孔壓注適量的觸變泥漿，確保泥水艙的泥水壓力保持在設(shè)定壓力。

②泥漿濃度控制。

用于頂管的進(jìn)泥泥漿采用濃泥漿，以達(dá)到支護(hù)土體的作用。泥漿比重保持在1.2-1.3 之間，如泥漿比重小于1.2，則加入膨潤土充分?jǐn)嚢韬笤龠M(jìn)行使用。

③注漿量及注漿壓力控制。

漿液壓注量：根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)：管道外周環(huán)形空隙的漿液壓注量應(yīng)達(dá)到1.5-2 倍，按單邊1cm 設(shè)置管外空隙。計算得出頂進(jìn)的每一節(jié)管道機(jī)頭部位的理論壓漿量為：

3.14×4.64×0.01×（1.5～2）×2.5=0.54～0.73（m3）

每一節(jié)管道機(jī)頭部位的實(shí)際注漿量必須大于計算得出的注漿量。

施工過程中各部位的土質(zhì)情況、注漿壓力以及頂力情況的不同，后續(xù)管道補(bǔ)漿須采取不同的補(bǔ)漿量。

注漿壓力控制：

注漿壓力在頂進(jìn)過程中根據(jù)各部位土的天然重度，還有覆土深度制定，一般應(yīng)控制在1.1-1.3γH；施工時必須詳細(xì)的記錄觸變泥漿的壓注量、注漿壓力等，同時注漿壓力依據(jù)根據(jù)地面沉降監(jiān)測報表及時加大或減小。

④控制糾偏幅度。

操縱人員要控制管道偏差在盡可能小的范圍內(nèi)，必須及時認(rèn)真分析機(jī)頭偏差量，仔細(xì)謹(jǐn)慎糾偏。一旦進(jìn)入河道面，應(yīng)杜絕大的糾偏動作，防止因糾偏幅度過大引起路面沉降。

⑤管材供應(yīng)及拼裝。

管材供應(yīng)必須及時，同時留有余量，否則機(jī)頭在道路下停頓時間過長引起泥水艙內(nèi)泥水壓力減小造成沉降。

管材進(jìn)場時須嚴(yán)格驗(yàn)收，對不合格管材進(jìn)行退貨處理。

管節(jié)安裝時，滑動部位為了減少摩阻，可均勻涂薄層硅油等，潤滑材料須對橡膠無侵蝕性。承插時使用外力時必須均勻，橡膠圈不能位移和翻轉(zhuǎn)，更不能露到管外。

前三節(jié)必須有注漿孔布置，后面有注漿孔的管節(jié)必須每隔一節(jié)放置。

⑥泥漿置換。

管道頂進(jìn)結(jié)束，觸變泥漿立即用水泥漿液進(jìn)行置換，防止出現(xiàn)滯后沉降。水泥漿的水灰比應(yīng)適當(dāng)減小。

7 總結(jié)

①頂管在穿越填土處，應(yīng)防止冒漿現(xiàn)象發(fā)生，合理設(shè)置頂進(jìn)壓力，放慢頂進(jìn)速度，加強(qiáng)監(jiān)測，以便必要時采取相應(yīng)的措施。②頂管工作面局部同時遇到兩層土?xí)r，因兩層土的阻力有所差異，應(yīng)注意防止頂管偏向，施工中應(yīng)遵循勤糾微調(diào)的原則，保證管道不發(fā)生偏糾。③頂管頂進(jìn)過程中必須詳細(xì)記錄土體變形和地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時做好地面建構(gòu)筑物的變形監(jiān)測工作，同時采用適當(dāng)措施控制地面沉降控制量在允許范圍內(nèi)，確保安全。