超大圆形顶管顶进线形控制技术研究

超大圆形顶管顶进线形控制技术研究

李全英 ,杨明明 ,王芮  ,汪威

中国建筑第八工程局有限公司，上海市200112

摘要：顶管施工技术是一种城市管道施工技术，选用地下暗挖施工技术完成管路的连接和铺设。近年来，城市中的管道愈来愈多，地下管道蜿蜒交错，不断加大了城市管网的施工难度。顶管施工技术引起环保高效、简单便捷的优势广泛应用于城市污水管道的建设中。但在具体应用中还有许多注意事项。本文以燕子矶新城综合管廊（吉祥结及燕城大道段）项目一期工程为例对超大圆形顶管顶进线形控制技术进行了研究。

关键词：超大圆形顶管；顶进线形控制技术

1工程概况

燕子矶新城综合管廊（吉祥街及燕城大道段）项目一期工程（老燕变以西段）燕子矶新城综合管廊，管廊范围南起神农路南侧，北至现状老燕变东侧，管廊总长度约1180m。其中包含两个区段的顶管施工。

第一段：综合管廊在神龙路桥北侧下穿土城头文物保护区。本段设计为三条圆形管道，内径分别为4.5m（综合舱）、3.5m（GIL电力舱）、3m（普通电力舱），相邻管节外壁间距分别为4.2m、3.6m，管节覆土深度11.68m~15.08m，采用顶管施工，顶进长度约为100m。

第二段：综合管廊在吉祥街南侧下穿现状燕城大道。本段设计管道与第一段下穿文物保护区一致，管节覆土深度7.4m~8.21m，由于现状道路下管线较多，现状交通车流量大，采用顶管施工，顶进长度约为100m。

本次设计管节有三种，220kV电力舱顶管管节内径3m,壁厚300mm；GIL电力舱顶管管节内径3.5m,壁厚350mm；综合舱顶管管节内径4.5m，壁厚450mm。

三舱综合管廊

2首节顶进

（1）当机头初段顶进结束，收回千斤顶和环型垫铁后，即可在工作井内下首节管。在管节吊入工作井以前，要首先在地面上进行质量检查，确认合格后，在管前端口安放楔型橡胶圈，并在橡胶圈表面涂抹硅油，减小管节相接时的摩擦力。

（2）将管节吊放在工作井内轨道上稳好，使管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴挤紧衬垫，并检查接口密封胶圈及衬垫是否良好，如发现胶圈损坏，扭转、翻出等问题，要拔出管节重新插入，确认完好后再布置顶铁进行下一顶程。

3正常顶进

（2）正常顶进时，根据地质情况控制泥水密度，并经常观察工作仓的土压力表，调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡，当进泥和吸泥泵稳定工作时，调节进泥和吸泥的泵量，使工作仓内应保持一定压力，仓内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，地面隆起。泥水压力过小，地面沉陷，所以控制顶进与出泥的速度相当关键。

（3）正常顶进时，除非遇到特殊情况，否则顶进作业一直连续进行，每顶进1m测量一次，测量其中心线和高程，是否满足要求，如有超过时立即采取纠偏措施。

（4）为保证管节按顶进设计轴线顶进，需做好顶进轴线偏差的控制纠偏，顶进纠偏可采取调整纠偏千斤顶的办法进行编组操作，如管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法，反之亦然。随时根据顶进曲线图以及顶管机姿态分析发展趋势，严格按实际情况和操作规程进行，勤纠偏，每项纠偏角度应保持10′～20′不得大于1°。严格控制工具管大幅度纠偏以免造成顶进困难。如偏差超过质量标准应通知停止顶进，研究有效措施，方可继续顶进。

4顶管贯通

顶管机出洞时，刀盘应予保护，不得切割洞口帘布橡胶板。在顶管机机头进入接收井前20m应减缓顶进速度，减小管道正面阻力对接收井的不利影响。同时进行两次定向测量，加强对顶管机姿态的观测，及时纠正顶进轴线的偏差，保证顶管机能顺利进洞。

为防止机头在达到接收井时出现叩头现象，接收井轴线上可安装临时支架，防止顶管机机头下落。顶管机进洞后，尽快把顶管机和管节分离。机头完全吊出接收井后，作最后一次测量复核，以检查顶进完成的管道是否符合设计及规范要求。

顶管贯通后应进行触变泥浆置换，采用水泥水玻璃双液浆置换泥浆填充管外侧超挖、塌落等空隙。水泥浆与水玻璃体积比1：0.5，水泥浆水灰比1：1，水玻璃浓度35波美度，水玻璃模数2.4，注浆压力初压0.5~1.0MPa，终压2.0MPa。

每隔一根管预留一个注浆孔作为泄浆孔，用于触变泥浆排出，泄浆孔位于相邻两根管材注浆孔的中间，每根管材泄浆孔左右错开布置出，用于保证触变泥浆顺利置换。

测量原理

5沉降控制措施

（1）在顶管顶进过程中，要加强对顶管轴线偏移情况和地面沉降的监测，保证在顶进过程中，顶管尽量按照施工要求的轴线、坡度顶进，不出现大的偏移，勤测勤纠，小角度纠偏。同时，在顶进过程中要加大对周边地面沉降的监测频率，通过监测数据，准确了解周边环境的沉降情况，调节控制顶管后续顶进过程中的施工参数。

（2）因顶管机机头与管道外径的差值越大，造成的地面沉降量越大。因此选用对应型号的顶管机械，缩小顶管机外径与管段外径之差，有助于减小地面沉降量。

（3）为了更好的控制地面土体沉降，还要在顶管顶进结束后，通过预留注浆孔用高强、止水的水泥浆置换掉膨润土泥浆，这样可以更好的填充超挖区空隙，从而减小地面沉降。

（4）利用膨润土泥浆的触变性，顶管施工时注入膨润土泥浆能够减小顶管推进时的摩阻力，从而减小顶管施工对周围土体的扰动，同时还能对周围土体起到一定程度的支撑作用。注浆压力和注浆量对注浆效果有较大的影响，过大和过小对施工都是不利的。施工中应根据具体施工情况选择最合理的注浆压力和注浆量，这样才能较好的控制地面土体沉降。

（5）在顶进初始阶段10m，设立地面沉降实验段。根据以往顶进的经验，初始顶进时土压力设定在0.2Mpa，主顶油缸顶进速度控制在1cm/min，每顶进1m沉降监测一次，如地面沉降则加大土压力，加快顶进速度；如地面隆起则减小土压力，减慢顶进速度。这样多次监测、多次调整加强沉降监测，掌握沉降变化规律，最终确定一个合适的参数。顶进结束时及时关闭出土阀，同时刀盘停止旋转，坚决杜绝主顶停止顶进时机头刀盘空转、排泥等人为影响地表沉降的因素。

监测监控措施

1、本项目顶管施工已由业主委托第三方监测单位全程进行监测，主要监测项目如下：

表1监测项目

2、监测项目及控制值见下表。

表2监测项目及控制值

说明：当监测项目的变化速率连续三天超过报警值的50%，应报警。

3、监测工作应保持连续性，当进入关键施工阶段时应增加监测的频率，及时整理和分析原始数据，一旦超出监控值或出现危害工程安全的趋势，应及时发出报警，以便采取措施防范应急。监测中一旦发现监测值突然增大或大于警戒值（控制值的0.7），电话通知施工现场，引起注意，调整施工参数并采取必要措施。

4、水平位移监测基准点应埋设在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域，或利用已有稳定的施工控制点，不应埋设在低洼积水、湿陷、冻胀、胀缩等影响范围内；基准点的埋设应按有关测量规范、规程执行，宜设置有强制对中的观测墩；采用精密的光学对中装置，对中误差不宜大于0.5mm。竖向位移监测可采用几何水准或液体静力水准等方法。

5、坑边地面沉降监测点应设置在支护结构外侧的土层表面或柔性地面上。与支护结构的水平距离宜在基坑深度的0.2倍范围以内。有条件时，宜沿坑边垂直方向在基坑深度的1～2倍范围内设置多测点的监测面，每个监测面的测点不宜少于5个。监测频率一天一次。

6结语

伴随着科学技术的飞速发展，顶管施工技术逐步形成市政管道建设中的一种重要技术类型。该技术不但能有效解决管道施工中的很多难点，并且由于其具备便捷、简单的特征，能够直接减少施工成本。因此，强化相关企业对于该技术的研究和运用，终将推动管道建设的效率和效果得到有效提升，为国家及社会的发展打下坚实基础。

参考文献：

[1]尹浩.顶管施工技术在市政给排水施工中的应用[J].砖瓦世界,2023(2):205-207.

[2]张家顺.顶管施工技术及应用分析[J].中国科技投资,2022(7):125-127.