超长距离顶管施工控制浅谈

杨晓靖

摘要：目前的中大型城市排水工程，越來越多的采用顶管施工，它相对开挖管有非常大的适用性和优越性，在地下管道施工中应用得相当广泛。由于各方面的需要，必须采取超长距离顶管施工，而超长距离顶管施工难度较大，需要加强多方面控制。某污水处理厂污水排放工程，原排放管设计为开挖管，后考虑到城区大开挖施工困难及对周边管线、交通及环境等影响太大，后经多方讨论改为超长距离顶管施工。顶管为2根管道，单根长度变为1000m，管道采用DN1800壁厚18螺旋钢管，两根钢管中心距为5.25m。本工程管道外防腐采用熔结环氧防腐涂料，厚度500μm，内防腐采用二底二面8710涂料，现场焊接采用等强度焊接，焊缝等级II级。

关键词：超长距离；顶管钢管

1 为确保顶管施工顺利进行，在施工过程中要重点控制以下方面：

1.1 顶管机型选择

顶管机型主要有：气压平衡顶管、泥水平衡顶管和土压平衡顶管等。本工程管道主要在粉砂土层顶进，根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS246：：2008中关于各土层中顶管机选型参考表，我们决定采用泥水平衡式。因为泥水平衡顶管工具管机型具有以下优点：

a、适用的土质范围较广，在地下水位较高以及变化范围大的条件下它也可适用。

b、可有效地保持挖掘面的稳定，对管子周围的土地扰动较小，因此引起的地面沉降也小。

c、在粘土层中推进的总推力较小。

d、由于采用泥水输送、弃土作业面连续不断，因此它作业速度较快，作业环境也比较安全。

所以在本工程中我们采用泥水平衡顶管工具管机型，它更能适应本工程的需要。

1.2 中继环设置

本工程陆域管道长度为1公里，顶管施工主要在粉砂土层中穿越，粉砂土层中摩阻力较大，管道管壁摩阻力超过沉井允许后靠顶力，需要在顶管布置中继间克服管道摩阻力。

处于管道纠偏考虑，顶管施工第一道中继环在顶管机后50m，排江管道每隔120m布置一道中继环，主排放管需2道，应急排放管需1道中继环，陆域管道每隔90米布置一道中继环，后段140米由主顶油缸解决。每根管道需10道中继环，顶管施工共需中继环23道，以上是在未考虑泥浆减阻的情况下进行的计算，在实际施工过程中根据顶管顶力情况进行调整。

1.3 泥浆减阻

顶管在粉砂土中顶进，陆域管道长度为1000m，排江管道300m左右，均为中长距离顶管，同时又在摩阻力较大的粉砂土中顶进，如何降低摩阻力是此次顶管成功的关键之一，此时需要采取有效措施降低管节外壁与土体的摩阻力，泥浆减阻就是行之有效的措施之一。

用泥浆减阻是长距离顶管减少摩阻力的重要措施，注浆孔除工具管尾部的压浆环外，补浆管按每10米布置一道，中继环后面第二节管段和两道中继环中间一节管段上。补浆孔按90°设置四只。每道补浆环有独立的阀门控制。顶进采用“先压后顶，随压随顶，及时补浆”的注浆方法。

1.4 测量控制

（1）、平面控制网的建立

顶管施工时，按工作井及接收井穿墙孔的实际坐标测量放线，定出管道顶进轴线并将轴线投放到工作井测量平台上和井壁上。在沉井四周建立测量控制网，并定期进行复核各控制点，工作井上下点的投放采用5Kg线锤。

投放顶管测量始测点和2个后视点，始测点设在顶管后座专用测量平台上，后视点设于穿墙孔上部的井壁上，定期互相校核。

（2）、管道内轴向测量

施工管道轴向测量采用高精度激光经纬仪进行测量，测量主要用导线测量法，测量平台设在顶管后座处。测量光靶安装在工具头尾部，测量时激光经纬仪直接测量机头尾部的测量光靶的位置，并根据机头内的倾斜仪计算机头实际状态。

（3）、顶管水准测量

直线顶管水准测量用工作井内油缸架内的激光经纬仪进行测量，激光经纬仪架设时激光点的高度调整为管道轴线高度，激光点方向和管道中轴线重合，最后经纬仪在工具管泥仓仓板上的激光点位置即可显示工具管位置的高程。

为了确保机头准确到达设计位置，在顶进到最后30～50m时，用人工测量的方式，对管道进行全线复核，确保测量工作做到万无一失。

2 出现相关问题的预防措施

2.1 出洞口止水措施

为确保出洞时的绝对安全，根据设计图纸在井外侧进行旋喷注浆加固，以起到挡水隔泥作用。安装穿墙止水装置。这种穿墙止水装置的特点是用复合橡胶止水，根据水头压力可以用一层～三层来选择，陆域管道采用1层止水橡胶圈，排江管道采用2层止水橡胶圈，而且止水橡胶预先装入穿墙管装置系统，既能平面止水（闷板与法兰间），又能轴向止水（管段与穿墙管间）。当工具管穿墙时，闷板开启，工具管进入穿墙管即能达到止水目的。

2.2 防止扭转

本工程顶管管道施工前需要安装顶升管穿墙洞口，顶管施工时需要顶升管管道穿墙洞口保持垂直向上，需要在顶管时候注意管道偏转情况，如果管道发生旋转，我方采用的泥水平衡顶管机可将刀盘反转可将管道逐步回正。

2.3 遇障碍处理措施

万一顶管遇到大型障碍无法时，停止施工并第一时间汇报设计、业主、监理，确定清障方法后采取清障措施，障碍清除后继续施工。

2.4 顶升管顶力超过地基承载力

垂直顶升管在施工过程中发现顶力逐步增大而无法顶进时，达到地基承载力时候需要潜水员冲刷河床堆土，减少顶升管覆盖层，降低顶力。

2.5 穿越管线沉降控制及观测

为避免顶管施工带来的土体扰动问题，我方主要从施工措施，可以归纳以下几点：

（1）适当提高土压力，使顶管通过事后地面稍微隆起，后期沉降至原始标高，土压力控制值可通过前100m顶管施工地面沉降观测后取得。

（2）避免大角度纠偏，穿越道路、管线、宿舍区域前调整机头姿势，穿越区内禁止有大的纠偏出土，造成超出土。

（3）顶管结束后进行泥浆置换，特别对上述区域严格控制注浆压力、注浆量。

同时在顶管穿越大堤、管线前对大堤.管线进行沉降观测点布置，对顶管轴线每隔10m（开始段每隔2m）布设沉降观测点，重要管线加密布置，根据观测点沉降情况对顶管施工参数（速度、出泥量、纠偏角度等）进行调整，使沉降值控制在控制范围内。

3 结束语

以上对超长距离顶管控制要点、通病及预防在理论和实践中进行了初步的探讨，在以后的施工过程中还需要更深的研究和学习，将顶管施工技术做得更好。

参考文献

[1]《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008中国建筑工业出版社2、给水排水工程顶管技术规程》CECS246：2008中国计划出版社

[3]《工程测量规范》GB50026-2007中国计划出版社