李文

一、工程概況

玉帶河大街綜合管廊工程，總長(zhǎng)約1290m，沿線建設(shè)內(nèi)容主要有2座逃生通道、4座逃生口/吊裝口/線纜放線口、6組分支口、2組進(jìn)風(fēng)井、1組排風(fēng)井、1座人員出入口，關(guān)于具體分布情況，如圖1所示。頂管施工為該綜合管廊的重點(diǎn)工作內(nèi)容，對(duì)技術(shù)水平提出較高的要求。

二、頂管施工方案概述

懸臂結(jié)構(gòu)開(kāi)挖，兩座矩形基坑（工作井）處分別預(yù)留出入口。以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，提前制作管節(jié)，利用吊裝的方法將其吊至工作井內(nèi)，啟用油泵和千斤頂，配合挖掘機(jī)協(xié)同作業(yè)，秩序井然地向前掘進(jìn)，使管節(jié)被持續(xù)推進(jìn)，使其從工作井的預(yù)留洞口穿出。頂管機(jī)械推動(dòng)期間，持續(xù)切削土體，管節(jié)可以沿著既定的軌跡前行，到達(dá)接收工作井的預(yù)留洞口，由此則構(gòu)成完整、嚴(yán)密的管道體系。根據(jù)頂管施工需求，還配備泥水平衡式頂管機(jī)，該設(shè)備配套加強(qiáng)刀盤，作用力較強(qiáng)，能夠高效切削土體，產(chǎn)生的泥土與注入的泥漿充分混合，形成均勻性較佳的泥漿，通過(guò)泥漿的作用平衡土壓力。

三、頂進(jìn)參數(shù)驗(yàn)算

頂管施工期間需預(yù)估頂管的頂力，經(jīng)計(jì)算后確定各項(xiàng)細(xì)分指標(biāo)的取值，具體做如下分析。

1.后靠背允許頂進(jìn)力

將連續(xù)墻作為頂管工作井，此條件下后靠背允許頂進(jìn)力的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 后靠背允許頂進(jìn)力計(jì)算簡(jiǎn)圖

按如式（1）下方法計(jì)算，確定后靠背允許頂力F：

式（1）中，Kp為被動(dòng)壓系數(shù)，取3.69；γ為容重，取16.1kN/m3；b為后靠寬度，取4.5m；h為工作井底板至地面的深度，取15m；η為安全系數(shù)，取1.8；h1為后靠背頂至地面高度，取11m；h2為后座高度，取4m；h3為工作井連底至底板頂高度，取8.5m。

根據(jù)前述公式及取值展開(kāi)計(jì)算，求得：F=30632.8kN

2.頂管段管道的頂進(jìn)總阻力

計(jì)算頂管段管道的頂進(jìn)總阻力分別如式（2）、式（3）、式（4）、式（5）所示。

在式（2）、式（3）、式（4）、式（5）中，F(xiàn)0為頂進(jìn)總阻力（kN）；F1、F2為頂管機(jī)前端正面阻力、頂管外壁阻力（kN）；D為管外徑（m）；L為頂進(jìn)長(zhǎng)度（m）；fk為管道外壁與土體單位面積平均摩擦阻力（kN/m2）；P為頂管機(jī)截面中部的壓力（kN/m2），根據(jù)受力關(guān)系可知，其等同于水壓力Pw，即90kN/m2；ρ為水的密度（kg/m3）；g為重力加速度（m/s2）；h為地下水位到挖掘機(jī)中心的深度（m）。

3.工作井最大工作頂力

施工現(xiàn)場(chǎng)共配套8個(gè)千斤頂，各自的工作能力一致，頂力均為2000kN；此外，根據(jù)施工需求適配液壓油泵站，其能夠提供的最大壓力為31.5MPa。按照式（6）方法展開(kāi)計(jì)算，確定工作井的最大工作頂力：

式（6）中，n1為千斤頂數(shù)量（指的是處于使用狀態(tài)的設(shè)備）；J0為單臺(tái)千斤頂額定頂力（kN）；Pj為液壓泵站的使用壓力（MPa）；Pn為千斤頂?shù)臉?biāo)稱壓力，取31.5MPa。

根據(jù)前述公式及取值展開(kāi)計(jì)算，求得：Fj=8×2000×（31.5/31.5）=16000kN

由此可知，最大頂力為16000kN。從所得結(jié)果來(lái)看，F(xiàn)0=12991kN≤Fj=16000kN，工作井主頂可滿足總頂力的要求，因此無(wú)需在此基礎(chǔ)上額外增設(shè)中繼間。

四、施工質(zhì)量控制

1.穿墻出洞

頂管施工全流程中涉及到諸多節(jié)點(diǎn)，其中頂管穿墻出洞為首個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，在本項(xiàng)目的施工中，分別在始發(fā)井和接收井地連墻處預(yù)埋鋼盒，此舉的目的在于將其作為預(yù)留的進(jìn)出洞口而使用?？紤]到滲漏問(wèn)題，在兩個(gè)洞口處分別安裝止水鋼圈和止水膠圈，形成完善的防水體系。

2.正常頂進(jìn)

頂管機(jī)的運(yùn)行需得到油泵和千斤頂?shù)闹С?，兩者共同作業(yè)，提供推力，在其作用下推動(dòng)管節(jié)沿既定的姿態(tài)有序向前頂進(jìn)。頂進(jìn)機(jī)根據(jù)各施工階段的實(shí)際情況合理調(diào)整運(yùn)行速度，頂進(jìn)速度5～15cm/min，出洞速度適當(dāng)放慢，為2～5cm/min。頂進(jìn)施工期間，適時(shí)將產(chǎn)生的泥渣排出，達(dá)到泥水循環(huán)平衡的效果。

3.測(cè)量與糾偏

頂管施工中存在地質(zhì)、水文等干擾因素，易出現(xiàn)頂管姿態(tài)偏差，因此需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)采取控制措施，按照多次、少量的方法完成頂管作業(yè)。測(cè)量糾偏所用設(shè)備為激光經(jīng)緯儀，利用該裝置發(fā)射激光束，作為頂進(jìn)過(guò)程中的導(dǎo)向線，使頂進(jìn)設(shè)備沿著該路徑前進(jìn)。通常，宜將激光經(jīng)緯儀布設(shè)在管道的中心位置，所釋放的激光束也可作為管道中心線而使用。

4.觸變泥漿注漿

（1）觸變泥漿注入系統(tǒng)

頂進(jìn)施工中，頂進(jìn)機(jī)械所受的阻力以及方向均存在不同程度的不可預(yù)見(jiàn)性，即難以根據(jù)所掌握的數(shù)據(jù)對(duì)其做出精準(zhǔn)的判斷，此時(shí)宜啟用觸變泥漿注入系統(tǒng)，降低頂進(jìn)時(shí)機(jī)械所受的阻力。頂進(jìn)機(jī)運(yùn)行中，分別在每節(jié)管的前端設(shè)置觸變泥漿注漿孔，在漿管外壁形成泥漿套，在其作用下降低頂進(jìn)階段的阻力。

（2）漿液配置

拌漿是觸變泥漿系統(tǒng)的關(guān)鍵工作內(nèi)容，按特定的比例將注漿材料兌水，由此形成均勻性較好的漿液。漿液在使用前需靜置24h，再利用注漿泵將其注入管道內(nèi)。注漿施工期間，工作人員加強(qiáng)對(duì)壓力表的觀測(cè)，視實(shí)際情況靈活控制注漿壓力。

五、施工防范措施

1.頂管軸線控制。激光經(jīng)緯儀和測(cè)量靶聯(lián)合作業(yè)，共同控制頂管軸線，盡可能減小其與設(shè)計(jì)軸線的誤差。電子測(cè)量靶運(yùn)行過(guò)程中將生成光斑偏移數(shù)據(jù)，頂進(jìn)機(jī)頭可根據(jù)此方面的數(shù)據(jù)控制頂管軸線。

2.地下障礙物的勘察。在正式施工前詳細(xì)檢查工作井、頂管施工前進(jìn)線周邊3m內(nèi)的既有建（構(gòu)）筑物。在地下管線的檢查工作中，應(yīng)考慮到管線的中線位置、類型、管徑及埋深，此外，諸如管線及檢查井的位置等均是關(guān)鍵的勘察內(nèi)容。

3.沉降控制措施?，F(xiàn)階段，地表觀測(cè)和深層雷達(dá)物探均是較為關(guān)鍵的方法，需重點(diǎn)關(guān)注頂進(jìn)前進(jìn)線3m范圍內(nèi)，例如是否存在管線、建筑物等，定期檢測(cè)，遇特殊情況時(shí)采取24h跟蹤監(jiān)測(cè)的方法。通常，每1～2天便要更新一次數(shù)據(jù)，供分析所用。不僅如此，沉降控制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還可以給頂進(jìn)機(jī)糾偏提供參考。

六、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，長(zhǎng)距離頂管潛在諸多安全隱患，需合理應(yīng)用減阻措施，適配高度穩(wěn)定的觸變泥漿系統(tǒng)，在頂管施工中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)糾偏，確保頂管姿態(tài)的合理性，進(jìn)而順利完成頂管作業(yè)。實(shí)踐表明，合理應(yīng)用頂管施工技術(shù)后，在有效完成頂管作業(yè)的同時(shí)，周邊現(xiàn)狀建（構(gòu)）筑物也不會(huì)受到影響，綜合應(yīng)用效果較佳，適用于地下管線復(fù)雜、交通流量較大的城市綜合管廊工程。