蘇進(jìn)業(yè)

（安徽省新路建設(shè)工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 阜陽(yáng) 236112）

0 引言

阜陽(yáng)市一道河路西延排水工程由江西同濟(jì)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司設(shè)計(jì)，頂管管材采用F型承插式Ⅲ級(jí)鋼筋混凝土管，施工工藝采用泥水平衡機(jī)械頂管技術(shù)，工作井、接收井為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，工期6個(gè)月。該工程施工范圍：北側(cè)輔道K6+555-K10+676及南側(cè)輔道K7+223-K7+456，其中DN800管道1175m，DN1000管道4104m，全長(zhǎng)為5279m；頂管采用泥水平衡法施工。工作井采用C30鋼筋混凝土沉井施工，共計(jì)74座，其中直線井27座，接收井23座，轉(zhuǎn)彎井14座。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察及結(jié)合地勘報(bào)告分析，該工程管線施工場(chǎng)地內(nèi)地下水水位較高，為確保沉井底板干封底，沉井下沉?xí)r需進(jìn)行管井降水[1]，這是工程的重點(diǎn)及難點(diǎn)，也是本文分析的主體內(nèi)容。

1 現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)備

（1）臨時(shí)便道修筑。由于X047縣道位于征地北側(cè)范圍綠化帶上，原則利用征地線內(nèi)既有道路，在K9+000-K10+676段根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況修筑寬6m的臨時(shí)便道，磚渣填筑,混凝土硬化。

（2）施工用水、電。施工用水：優(yōu)先采用降水井地下水，其次采用既有河流水和水車運(yùn)輸自來(lái)水。施工用電：現(xiàn)場(chǎng)備用150kW的柴油發(fā)電機(jī)組3臺(tái)、50kW的柴油發(fā)電機(jī)組4臺(tái)，保證現(xiàn)場(chǎng)施工用電。

（3）修建排水設(shè)施。在每座井旁設(shè)置泥漿沉淀池，把施工產(chǎn)生的泥漿排入沉淀池，經(jīng)沉淀后使用泥漿運(yùn)輸車?yán)镰h(huán)保部門允許排放的其他地方。

（4）設(shè)置保安及消防設(shè)施。在施工出入口和材料堆放場(chǎng)配備值班人員24h值班，以防外來(lái)人員及車輛進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)及做好防盜防火工作[2]。

（5）現(xiàn)場(chǎng)通訊。施工現(xiàn)場(chǎng)主要通過(guò)對(duì)講機(jī)并輔以手機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)、指揮和調(diào)度，對(duì)講機(jī)16臺(tái)，確保施工期通訊暢順[3]。

2 施工技術(shù)控制要點(diǎn)

2.1 頂管工作井及接收井施工

泥水平衡式頂管工作井為內(nèi)徑Ф6m×4m，壁厚0.5m矩形混凝土加磚砌結(jié)構(gòu)，沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，上部1.0m采用磚砌結(jié)構(gòu)，總高度以實(shí)際計(jì)；頂管接收井為內(nèi)徑4.5m，壁厚0.5m圓形混凝土結(jié)構(gòu)，沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，上部1.0m采用磚砌結(jié)構(gòu)，總高度以實(shí)際計(jì)；頂管轉(zhuǎn)彎井為內(nèi)徑6m，壁厚0.6m圓形混凝土結(jié)構(gòu)，沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，上部1.0m采用磚砌結(jié)構(gòu)，總高度以實(shí)際計(jì)，具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求以及施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況和周圍環(huán)境條件，確定所有工作井、接收井均采取多次制作、多次下沉和排水挖干、干封底的施工方案[4]。

基坑開(kāi)挖：為保證沉井制作均勻下沉，先將井區(qū)范圍的障礙物與表層土挖出。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及考慮沉井整體制作的方便可行，基坑底平面尺寸大于井外邊緣2m。結(jié)合基坑開(kāi)挖的客觀實(shí)際環(huán)境，清除底部松軟土質(zhì)，并用干素土進(jìn)行回填與壓實(shí)，防止因松軟土質(zhì)大量存在而造成的基坑承載力不足及不均勻沉降等問(wèn)題?；娱_(kāi)挖用反鏟挖土機(jī)進(jìn)行，并輔助人工整平。

素混凝土墊層施工：為保證沉井混凝土質(zhì)量，在人工整平并驗(yàn)收地基承載力之后，沿整個(gè)沉井井壁換填400mm砂石墊層，并澆筑素混凝土墊層，厚度為250mm，以便供內(nèi)外立模板，綁扎鋼筋之用?；訅|層應(yīng)避免受水浸泡。

模板工程：該工程沉井構(gòu)筑物采用木模板施工。將已拼裝好的模板就位，具體工藝流程如下：安裝前檢查→外側(cè)模板吊裝就位→安裝斜撐→插入對(duì)銷螺栓→清洗雜物→安裝就位內(nèi)側(cè)模板→安裝斜撐→穿墻螺栓穿過(guò)另一側(cè)模板→調(diào)整模板位置→緊固穿墻螺栓→斜撐固定→與相鄰模板連接。

混凝土工程：為保證沉井混凝土澆筑質(zhì)量，該工程沉井混凝土采用商品混凝土，一次澆筑成型，為保證澆筑質(zhì)量，施工前必須作好準(zhǔn)備工作，人員職責(zé)明確。

運(yùn)用分層澆筑施工方式，將特定數(shù)量的混凝土進(jìn)行有序澆筑。在此過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)沉井頂管施工環(huán)境嚴(yán)格掌握每層澆筑厚度，并將混凝土坍落度控制在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。同步進(jìn)行振搗操作，控制優(yōu)化振搗器性能，避免振搗強(qiáng)度過(guò)大或過(guò)小而導(dǎo)致的施工缺陷。在混凝土澆筑完成后，對(duì)水平施工縫進(jìn)行處理，并進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土表面濕潤(rùn)度[5]。

2.2 深井井點(diǎn)降水施工

現(xiàn)場(chǎng)三通一平完成后，在對(duì)沉井井點(diǎn)周邊地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行充分勘測(cè)分析的前提下，校核基坑放坡系數(shù)等，提高深井井點(diǎn)位置準(zhǔn)確性，為后續(xù)降水提供便利。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及施工要求，每座沉井先設(shè)置1口深井降水，待第一座沉井下沉?xí)r，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，如不滿足沉井下沉后干封底的要求，依次增加深井?dāng)?shù)量，直至滿足沉井下沉后干封底的要求[6]。

2.3 沉井下沉施工

2.3.1 刃腳斜面底模和混凝土墊層的鑿除

按照快速與均勻等原則，運(yùn)用風(fēng)鎬鑿除等方式，對(duì)刃腳斜面底模等范圍進(jìn)行鑿除。實(shí)踐施工中，應(yīng)先鑿除沙袋斜面區(qū)域，然后鑿除混凝土墊層區(qū)域。

2.3.2 沉井開(kāi)始下沉

沉井在該工程施工中占據(jù)著基礎(chǔ)性地位，因此應(yīng)嚴(yán)格按照沉井施工技術(shù)要求做好其下沉控制，杜絕因下沉操作不規(guī)范而導(dǎo)致的沉井傾斜等問(wèn)題。對(duì)此，應(yīng)合理掌握下沉進(jìn)度，均勻下沉。充分運(yùn)用沉井下沉中的長(zhǎng)臂鉤機(jī)等機(jī)械設(shè)備，并及時(shí)觀察挖土深度和下沉量變化等狀況，確定合理的開(kāi)挖深度，讓沉井緩緩“穿刺”下沉，防止因開(kāi)挖過(guò)深形成突沉，特別是沉井最終接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，盡量控制好井底開(kāi)挖量。在終沉環(huán)節(jié)，應(yīng)同步做好沉井觀測(cè)，及時(shí)糾正沉井下沉施工中的技術(shù)偏差，防止因封底自沉速率控制不當(dāng)而出現(xiàn)的超沉等問(wèn)題。

2.3.3 沉井封底

沉井封底環(huán)節(jié)應(yīng)在沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高的基礎(chǔ)上予以實(shí)施。

（1）基底處理。基底面應(yīng)盡量整平。浮泥對(duì)于沉井封底質(zhì)量的影響極為突出，應(yīng)進(jìn)行徹底清除，排除基底有害雜質(zhì)的影響。用級(jí)配碎石回填夯實(shí)基底超挖部分（或直接用混凝土灌澆基底超挖部分）。

（2）封底混凝土。

（3）底板混凝土澆筑。對(duì)封底混凝土強(qiáng)度檢測(cè)后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行沉井排水操作，避免封底受到強(qiáng)烈水壓力而損毀，并同步進(jìn)行底板混凝土澆筑。在混凝土澆入過(guò)程中，同樣應(yīng)進(jìn)行必要的振搗，提高混凝土面密實(shí)度。對(duì)澆筑施工完成的底板混凝土表面進(jìn)行人工找平，予以收面。

2.4 泥水平衡式頂管施工

泥水平衡式頂管施工應(yīng)充分運(yùn)用掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備，使其能夠在主頂油缸等機(jī)械作用下，有序推進(jìn)，在轉(zhuǎn)動(dòng)切削刀盤的同時(shí)，進(jìn)行土層切削。包含在土層內(nèi)部的石塊等材料將被破壞粉碎后進(jìn)入泥水艙，并與泥漿混合。石塊材料粉碎體和泥漿混合體等可通過(guò)排泥管等設(shè)備在泵體壓力下排送至地面。為有效保持泥水平衡式頂管施工的順利進(jìn)行，技術(shù)人員可配置土壓平衡裝置等，以合理處理頂管施工實(shí)際效果與目標(biāo)效果之間的關(guān)系，防止與控制地面沉降或隆起等。合理掌握泥水平衡式頂管操作流程，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)完全進(jìn)入土層后，方可拆除尾管等附屬裝置，并按照往復(fù)循環(huán)的施工方法，直至管道被完全頂入土層內(nèi)部，形成具有封閉特征的地下管道。運(yùn)用激光導(dǎo)向控制系統(tǒng)等現(xiàn)代化工具，做好泥水平衡式頂管施工觀測(cè)，及時(shí)糾正標(biāo)高及方向位置偏差，通過(guò)激光光束捕捉頂管施工影像信息，并將影像信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)之中，實(shí)現(xiàn)半可視化的施工操作過(guò)程，并運(yùn)用遠(yuǎn)程控制方式對(duì)內(nèi)置式油缸進(jìn)行伸縮處理。在該環(huán)節(jié)施工操作完成后，應(yīng)對(duì)管道水平度和垂直度等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行核定，將相應(yīng)的偏離精度控制在有效范圍內(nèi)。

2.5 后座墻施工

隨著沉井頂管施工技術(shù)要求的提高，后座墻施工的技術(shù)規(guī)范性更強(qiáng)。對(duì)此，應(yīng)充分運(yùn)用千斤頂?shù)姆醋饔昧Γ岣吆笞鶋Ψ€(wěn)定性，若后座墻構(gòu)造損毀，則應(yīng)及時(shí)中斷頂進(jìn)操作。該工程采用2.5m×1.8m×0.1m鋼板加鋼筋混凝土現(xiàn)澆靠背。在沉井頂管施工中，后座墻的功能至關(guān)重要，可頂進(jìn)有效載荷主頂工作站施工中產(chǎn)生的后座力。為保證后座墻施工效果，應(yīng)實(shí)現(xiàn)其壓縮回彈量最小化，以保證頂進(jìn)施工效率。

2.6 操作控制系統(tǒng)的運(yùn)用

操作控制系統(tǒng)在沉井頂管施工中的作用在于觀察掘進(jìn)機(jī)的實(shí)際狀態(tài)及各項(xiàng)參數(shù)等。操作控制系統(tǒng)通常由控制臺(tái)、控制板、電子按鈕等要素構(gòu)成，分別實(shí)現(xiàn)操作數(shù)據(jù)控制、顯示與記錄等功能，有序控制頂進(jìn)方向和速率。同時(shí)，操作控制系統(tǒng)可與計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將沉井頂管施工的相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸至軟件系統(tǒng)平臺(tái)，清晰直觀地展現(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)類型。在地下水或軟土層環(huán)境下，操作控制系統(tǒng)則可在電纜和電子按鈕作用下，將洞口止水圈設(shè)置在接收口墻上?，F(xiàn)代操作控制系統(tǒng)的更新發(fā)展與運(yùn)用，使得傳統(tǒng)技術(shù)環(huán)境下難以完成的沉井頂管施工觀測(cè)任務(wù)更具可行性。

2.7 進(jìn)出洞口的施工措施

進(jìn)出洞口施工操作效果的好壞與沉井頂管施工質(zhì)量密切相關(guān)。制定詳細(xì)可行的進(jìn)出洞口施工規(guī)范方案，為出洞頂管和進(jìn)洞頂管提供技術(shù)依據(jù)，構(gòu)建進(jìn)出洞口施工閉環(huán)工作機(jī)制。

為充分保證進(jìn)出洞口操作效果，現(xiàn)場(chǎng)操作人員應(yīng)全面掌握與熟悉目標(biāo)施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件，精準(zhǔn)研判可能誘發(fā)洞口漏泥、漏水等不良狀況的因素，并分門別類地制定應(yīng)對(duì)措施。

在掘進(jìn)機(jī)頭頂進(jìn)到位后，及時(shí)吊放首個(gè)管節(jié)，在進(jìn)行必要拼接操作處理后，安裝工具管輔助設(shè)備。

2.7.1 管節(jié)運(yùn)輸

管節(jié)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程是實(shí)現(xiàn)管節(jié)空間位移的過(guò)程，需要運(yùn)用吊車等運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備將其運(yùn)送至指定位置。注意管節(jié)運(yùn)輸過(guò)程不得盲目粗暴吊裝操作，避免運(yùn)輸過(guò)程對(duì)管節(jié)造成的損傷與破壞。

2.7.2管節(jié)頂進(jìn)

在管節(jié)采購(gòu)環(huán)節(jié)，重點(diǎn)考察生產(chǎn)廠商的資質(zhì)，并根據(jù)沉井頂管施工的實(shí)際需求，由檢驗(yàn)人員對(duì)管節(jié)的外觀、尺寸、規(guī)格等進(jìn)行技術(shù)檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行后續(xù)管節(jié)頂進(jìn)施工操作。

在管節(jié)頂進(jìn)中，應(yīng)對(duì)掘進(jìn)機(jī)頭進(jìn)洞后的軸線方向保持密切觀察與控制，防止管節(jié)頂進(jìn)姿態(tài)失衡或方向偏差等。提高管節(jié)頂進(jìn)操作人員的實(shí)操技能，以熟練控制頂進(jìn)操作，合理設(shè)定糾偏量，將其偏離方向控制在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。認(rèn)真觀察控制臺(tái)顯示屏激光點(diǎn)狀況，對(duì)油缸予以及時(shí)糾偏調(diào)節(jié)，使其始終保持在有效軸線范圍內(nèi)。在遇到頂進(jìn)阻力時(shí)，及時(shí)中斷頂進(jìn)操作，在排除頂進(jìn)阻力因素后再行頂進(jìn)，避免機(jī)頭損傷。在穿越河道時(shí)，則應(yīng)合理降低頂進(jìn)速度與注漿壓力等，以免貫通河床。

2.7.3 頂管頂進(jìn)與地層形變控制

在當(dāng)前技術(shù)條件下，頂管頂進(jìn)與地層形變的誘因趨于多樣化，需要結(jié)合沉井頂管施工的實(shí)際情況予以識(shí)別與處理。比如，掘進(jìn)機(jī)頭開(kāi)挖面區(qū)域內(nèi)容易出現(xiàn)地層損失，或糾偏量控制不足等問(wèn)題，均會(huì)形成基于地層摩擦的地層擾動(dòng)等問(wèn)題。因此，在頂管頂進(jìn)與地層形變控制中，應(yīng)對(duì)目標(biāo)施工區(qū)域內(nèi)的土質(zhì)狀況、覆土深度和沉降系數(shù)等進(jìn)行全面了解，及時(shí)準(zhǔn)確記錄頂管頂進(jìn)操作施工中的各類數(shù)據(jù)，形成測(cè)量報(bào)表，并對(duì)土壓平衡值等技術(shù)參數(shù)保持相對(duì)平穩(wěn)，控制優(yōu)化排泥量、注漿量和注漿壓力等數(shù)據(jù)。

2.7.4 減摩泥漿的施工控制

在沉井頂管施工中，為降低頂力，提高沉井頂管施工效率，技術(shù)人員應(yīng)有效實(shí)施觸變泥漿減摩，通過(guò)該項(xiàng)專業(yè)技術(shù)措施，使頂管內(nèi)外壁之間的相對(duì)壓力保持平衡，降低土體間的摩阻力，最大限度優(yōu)化頂進(jìn)效果，降低頂進(jìn)阻力值。對(duì)沉井頂管施工人員進(jìn)行全面培訓(xùn)，提高其實(shí)操技能，以更加專業(yè)的操作方式形成完整的泥漿套。在減摩泥漿應(yīng)用中，應(yīng)注重其黏稠度與觸變性，確保其在實(shí)際應(yīng)用中不沉淀、不固結(jié)。優(yōu)化減摩泥漿的原材料配比并進(jìn)行泥漿試驗(yàn)，在滿足施工技術(shù)要求后，方可進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用，起到預(yù)期的減摩作用。對(duì)于存在特殊要求的頂進(jìn)施工，則應(yīng)結(jié)合土層特性對(duì)減摩泥漿進(jìn)行強(qiáng)化處理。

2.7.5 頂管機(jī)進(jìn)入接收井

（1）頂管機(jī)狀態(tài)的復(fù)核測(cè)量。如何對(duì)頂管機(jī)狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核測(cè)量是沉井頂管施工的關(guān)鍵。對(duì)此，應(yīng)及時(shí)測(cè)量頂管機(jī)的所處位置，核定頂管狀態(tài)，對(duì)頂管機(jī)運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)劣做出科學(xué)評(píng)價(jià)，確保頂管機(jī)能夠按照施工技術(shù)方案進(jìn)入接收井。

（2）鑿除磚墻。

（3）頂管機(jī)進(jìn)入接收井。在接收井磚墻封門破壞后掘進(jìn)機(jī)頭應(yīng)迅速、連續(xù)頂進(jìn)管節(jié)，盡快縮短出洞時(shí)間。掘進(jìn)機(jī)整體進(jìn)洞后應(yīng)盡快把機(jī)頭和混凝土管節(jié)分離，并把管節(jié)和接收井的接頭按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理，減少水土流失。

2.8 頂管施工中的注意事項(xiàng)

一方面，對(duì)地下水壓力等技術(shù)參數(shù)保持密切觀測(cè)，并根據(jù)其實(shí)際偏離值做出調(diào)整優(yōu)化。運(yùn)用有效技術(shù)工具觀察泥水倉(cāng)水壓力等，保持頂進(jìn)操作面平衡穩(wěn)定。另一方面，注意挖掘面的穩(wěn)定狀態(tài)，并對(duì)泥水濃度和相對(duì)密度進(jìn)行檢查，對(duì)于出現(xiàn)的異常狀況予以優(yōu)化處理。此外，應(yīng)合理控制排泥泵排量，避免其排量過(guò)大或過(guò)小而導(dǎo)致的頂管施工效率降低等問(wèn)題。在漿孔處理中，則應(yīng)在各個(gè)管節(jié)上進(jìn)行技術(shù)封堵，防止漏漿等。

2.9 頂管施工測(cè)量和方向控制

經(jīng)常對(duì)控制臺(tái)進(jìn)行復(fù)測(cè)，以保證測(cè)量精度，控制臺(tái)基礎(chǔ)應(yīng)澆筑在沉井底板上。按獨(dú)立坐標(biāo)系放樣后用測(cè)量控制臺(tái)使其精確地移動(dòng)至頂管軸線上，以正確指揮頂管的施工方向。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)阜陽(yáng)市一道河路西延排水工程管線施工場(chǎng)地內(nèi)地下水水位較高的問(wèn)題，制定沉井頂管施工方案，從頂管工作井及接收井、深井井點(diǎn)降水、沉井下沉施工、泥水平衡式頂管、后座墻施工、進(jìn)出洞口施工、操作控制系統(tǒng)應(yīng)用、頂管施工測(cè)量和方向控制等幾個(gè)方面，對(duì)沉井施工過(guò)程進(jìn)行有效控制，確保了沉井施工質(zhì)量。但當(dāng)前沉井頂管施工中依舊存在諸多短板，不利于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的技術(shù)預(yù)防措施。對(duì)此，技術(shù)人員應(yīng)創(chuàng)新方法，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，全面提升沉井頂管施工質(zhì)量。