摘要 為了突破傳統(tǒng)頂管施工的局限，更好地實現(xiàn)復雜環(huán)境下一次性長距離頂管施工。以新津縣紅巖污水處理廠配套污水主干管工程為背景，根據(jù)現(xiàn)場頂管下穿高速公路、市政道路等具體復雜環(huán)境，提出了一套系統(tǒng)完整的復雜地質(zhì)環(huán)境長距離頂管快速安全綜合施工技術(shù)方案，從技術(shù)上消除了頂管頂進所遇到的各類隱患，保證了工程的順利進行。研究成果表明，在下穿河道、渠道、高速公路、鐵路等特殊地段復雜環(huán)境管道頂進之前，可采用注漿加固等措施改善所穿越巖土體的力學性質(zhì)，待巖土體強度達到設(shè)計要求后再進行頂管推進，可減小頂管推進對周圍土體的擾動，從而減小對近接工程的影響。隨著頂管管徑的增大，頂管迎面阻力、頂進阻力、總推力、管道允許頂力也逐漸增大，采用管徑DN2000施工時，頂管最大頂推力為780.59t，考慮富余系數(shù)后，采用2臺500t級油缸頂進；同時，管道允許頂力為1381.6t，管道采用C35鋼筋混凝土能夠滿足施工要求，考慮安全設(shè)計，采用C50鋼筋混凝。研究結(jié)果可為類似工程提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞 復雜地質(zhì)環(huán)境；污水主干管；長距離；頂管施工

中圖分類號 U449.52 文獻標志碼 B

0 引言

目前在非開挖管道施工過程中，管道常需要穿越國道、高速公路、地鐵、房屋、河道、魚塘等，為盡量減少地面開挖，降低管線遷改和埋深較大時開挖難度，常使用頂管法施工，此法高效、對地表構(gòu)筑物基本無影響，廣泛應(yīng)用于地下防排水工程中［1-3］。在復雜環(huán)境下進行頂管施工是目前急需解決的主要難題，但由于各個地區(qū)地質(zhì)環(huán)境差別非常大，所遇不良地質(zhì)情況也不盡相同，因而其施工方法的選擇及遇到障礙物的處理方法也是多種多樣。同時，由于頂管施工的隱蔽性，其安全問題尤為突出，不作深入的研究和精確的控制，極易引發(fā)塌方、漏水、脫節(jié)、偏差過大等各類事故［4-7］。

國內(nèi)外大量學者對復雜環(huán)境下的頂管施工展開了大量研究。陶永隆［8］研究了長距離頂管施工在市政工程中的應(yīng)用，解決了城市長距離排水工程施工質(zhì)量的難題；Deng等［9］通過大量現(xiàn)場監(jiān)測頂管施工工程中頂管與圍巖的接觸壓力、頂進荷載等，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析了頂管施工過程的圍巖力學特性，研究結(jié)果表明，當頂力增大時，拱頂和邊墻處頂力大小不變，仰拱處頂力增大；許有?。?0］結(jié)合數(shù)值計算和現(xiàn)場實測，研究分析了頂管曲線施工過程中的地表沉降變化規(guī)律，嚴格控制注漿是控制地表沉降的關(guān)鍵措施；付曉暢等［11-12］提出了頂管施工過程對周圍土體擾動的控制措施；劉順青等［13］采用三維數(shù)值計算模型研究了頂管施工對上跨橋梁的影響，分析了頂管施工過程中地面沉降的變化規(guī)律。

綜上，國內(nèi)外學者對復雜環(huán)境下頂管施工的研究取得了顯著性成果，為了突破傳統(tǒng)頂管施工的局限，更好地實現(xiàn)復雜環(huán)境下一次性長距離頂管施工，本文以新津縣紅巖污水處理廠配套污水主干管工程為背景，提出了一套系統(tǒng)完整的復雜地質(zhì)環(huán)境長距離頂管快速安全綜合施工技術(shù)方案，從技術(shù)上消除了頂管頂進所遇到的各類隱患，保證了工程的順利進行，該技術(shù)解決了現(xiàn)有頂管技術(shù)的局限性，有利于推進復雜地質(zhì)環(huán)境長距離頂管施工技術(shù)的發(fā)展，能為同類市政工程的實施提供借鑒。

1工程概況

新津縣紅巖污水處理廠配套污水主干管項目工程位于四川省境內(nèi)，該項目擬對新津縣舊城片區(qū)、民航飛行西片區(qū)、主城區(qū)北部片區(qū)、南河組團、純陽片區(qū)、花橋鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)、新津天府新區(qū)配套區(qū)、工業(yè)園區(qū)A區(qū)、新材料及物流園區(qū)的污水進行收集并輸送至紅巖污水處理廠進行處理，項目包括總長約24.06km的污水干管工程以及4座中途提升泵站工程。

如圖1所示，根據(jù)污水收集區(qū)域及管線走向，污水主干管工程共分為A、B、C、D四段。據(jù)地勘資料，場地主要為黏土、泥巖、卵石地層，地形有旗鼓，地貌單一，地下水主要為賦存于卵石層中的孔隙水。場地處于相對穩(wěn)定的地段，場地內(nèi)

無古河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物，適合采用頂管施工，具體各頂管施工段如表1所示。

2復雜環(huán)境頂管施工方案

2.1頂管施工關(guān)鍵技術(shù)

下穿高速路、市政公路等復雜環(huán)境頂管施工關(guān)鍵技術(shù)步驟：工程測量、放樣—開挖工作井—安裝起吊設(shè)備—安裝頂進設(shè)備—安裝導軌—頂管進洞、糾偏—排土—注漿加固—檢查井施工—水壓試驗—井周回填。頂管工藝流程見圖2。

2.2工作井（接收井）施工工藝流程

工作井（接收井）施工關(guān)鍵技術(shù)步驟為：測量放線—場地平整—施工降水—開挖鎖口梁土方—鋼筋捆綁—模板制安—土體開挖—鋼筋制安—模板制安—澆筑混凝土—重復土體開挖、鋼筋制安、模板制安循環(huán)步驟—開挖底板土方—底板鋼筋制安—澆筑底板混凝土。工作井（接收井）結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示。

2.3復雜環(huán)境頂管推進施工方案

本工程線路較長，途中穿越綠化帶、市政道路、人工河流、穿越市政道路，頂管施工前做好沿線地下電纜、管道等障礙物預(yù)報，聯(lián)系相關(guān)單位制定相應(yīng)整改措施。同時，在下穿河道、渠道、高速公路、鐵路等特殊地段復雜環(huán)境管道頂進前，按照相關(guān)設(shè)計文件要求，進行土體注漿加固等措施改善土體力學性質(zhì)，待土體注漿強度達到設(shè)計要求后，方可進行土方挖掘、頂進，頂管下穿復雜環(huán)境段具體施工方案如表2所示。

市政工程錢峰，羅苗，成蕾，等：復雜地質(zhì)環(huán)境長距離頂管施工關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

3頂管頂力計算及液壓頂管機械選定

3.1DN1600鋼筋混凝土專用頂管計算

3.1.1頂力計算

3.1.2管道允許頂力驗算

3.1.3設(shè)備選型

3.2DN2000鋼筋混凝土專用頂管計算

3.2.1頂力計算

3.2.2管道允許頂力驗算

取鋼筋混凝土管道強度等級C50，由式4可計算出混凝主管道允許頂力設(shè)計值Fcr=1381.6t。

3.2.3設(shè)備選型

由式（1）～式（3）可計算出頂管施工過程頂推力F=780.59t，考慮富余系數(shù)后，DN2000頂管主頂機械油缸選用2臺500t級油缸，能滿足施工要求。

由式（4）算出鋼筋混凝土管頂管傳力面允許最大頂力Fcr大于理論頂力F，管道混凝土強度等級C35能滿足施工要求，偏安全設(shè)計，可采用C50。

3.3綜合選型

4結(jié)束語

本文依托新津縣紅巖污水處理廠配套污水主干管工程為工程背景，根據(jù)現(xiàn)場頂管下穿高速公路、市政道路等具體復雜環(huán)境，提出了一套系統(tǒng)完整的復雜地質(zhì)環(huán)境長距離頂管快速安全綜合施工技術(shù)方案，從技術(shù)上消除了頂管頂進所遇到的各類隱患，保證了工程的順利進行。最后通過對頂管頂力的計算完成了液壓頂管機械選型，主要研究結(jié)論：

（1）下穿河道、渠道、高速公路、鐵路等特殊地段復雜環(huán)境管道頂進前，可采用注漿加固等措施改善所穿越巖土體的力學性質(zhì)，待巖土體強度達到設(shè)計要求后再進行，可減小頂管推進對周圍土體的擾動，從而減小對近接工程的影響。

（2）隨著頂管管徑的增大，頂管迎面阻力、頂進阻力、總推力、管道允許頂力也逐漸增大，采用頂管管徑DN2000頂進施工時，最大迎面阻力F1=89.3kN、最大頂進阻力F2=7716.86kN，最大頂推力F=780.59t，考慮富余系數(shù)后，頂管施工過程中可采用2臺500t級油缸。

（3）通過管道允許頂力計算可知，DN2000頂進施工時，道允許頂力Fcr=1381.6t，管道采用C35鋼筋混凝土能夠滿足施工要求，考慮安全設(shè)計，可采用C50鋼筋混凝。

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