穿淮河入海水道和苏北灌溉总渠顶管施工方案浅析

张卫

【摘要】本文主要结合工程实践，对穿淮河入海水道和苏北灌溉总渠顶管施工工艺进行了详细地阐述和分析，以供同行参考。

【关键词】淮河入海水道;施工计划;顶管施工

1、工程概况

本工程为淮安市淮安区清水互通工程S237沿线过淮河入海水道和苏北灌溉总渠顶管工程。过入海水道和苏北灌溉总渠段采用鋼管顶管施工，顶管采用双路DN1400涂塑复合钢管，单线长度约1144m，管顶标高-12.20m，设两座工作井、一座接收井，工作井尺寸为12*8m，接收井尺寸均为8*8m，井深22.9m;井四周高压水泥旋喷桩，双排桩，桩直径600mm，咬合200mm，总根数约900根。地面标高最大值13.50m，最小值0.02m，地表相对高差13.48m，管顶高程-12.2米，管底高程-13.6米，顶管管道在未穿透的③-4层粘土中。工程经专家论证为复杂性工程。

2、施工计划的编制

2.1质量目标

施工中严格执行国家相关规范进行验收，单位工程质量合格，接受业主、监理工程师、工程质量监督部门监督审核。

2.2职业健康安全目标

⑴杜绝伤亡事故;⑵无职业病发生，并符合国家“职业病防治法”和相关法律法规要求。

2.3环境目标

⑴资源、能源消耗量实现定额要求;⑵污水、固废、废气排放量符合国家有关法律法规及淮安市有关规定;⑶有噪音的机械避开在夜间施工，噪音符合有关法律法规要求。

2.4施工段的划分及施工顺序

结合本工程施工特点分南北两段，G1-J1（北段）和G2-J1（南段），先施工南段，再施工北段，沉井、顶管工作井G1、G2接收井J1制作采用沉井施工，接收井在封底完成后，即可进行顶管施工。泥水平衡顶管设备安装每次需4天，顶管开始后就连续顶进，钢管焊接接口约50米每天，两套顶管设备同时进行形成强有力的专业化施工组织体系，全面、优质、按期完成本工程施工任务。

3、施工工艺技术分析

本工程工作井、接收井采用沉井，顶管采用泥水平衡，防渗采用高压旋喷桩止水帷幕。

3.1沉井施工

因本工程沉井高度22.65米，因此采用4次预制2次下沉的方式，第1次预制刃脚高度为2.5米，第2次预制井壁高度4.3米，第3次预制井壁高度8米，第4次预制井壁高度4.0米，下沉采用内排水下沉，混凝土井壁强度达到设计强度70%后进行下沉。

⑴沉井施工工艺

放线定位→开挖换填→第1次刃脚预制高→第2次预制井壁高度→养护→下沉→封底→底板浇筑→养护。

⑵基坑开挖

位于农田中的沉井，只需清除耕植土，清除到原地面，并在原有地面下挖基坑，在基坑中预制的方法制作井筒。对刃脚下采用粗砂换填，浇C15混凝土垫层。基坑边坡比例为1：1，为便于脚手架搭设和基坑排水，井筒外壁工作面宽度不小于2m。

⑶地基处理

换填粗砂垫层需根据地勘报告提供的数据进行计算，地基承载力为140KPa。

⑷井筒制作

刃脚底模采用木模，自刃脚向上分4次浇筑完成，第1次浇筑刃脚高度为2.5米，第2次浇筑井壁高度4.3米，第3次浇筑井壁高度8米，第4次浇筑井壁高度3.8米，施工缝采用厚度3mm止水钢板作止水处理，模板采用木模。

⑸井筒下沉

井筒下沉采用不排水下沉挖土，最初利用高压水枪射出的高压水泥冲刷土层，使其形成一定稠度的泥浆汇流至集泥坑，然后采用吸泥砂泵，借助水力冲刷将泥砂吸出井外，沉淀处理，沉淀后泥浆全部外运。

⑹测量、下沉控制和异常情况处理

采用专业设备（全站仪、水准仪）对中心控制线、下沉高度和倾斜度随时检测，发现异常情况及时纠偏。

⑺沉井下沉速度控制

严格控制下沉速度，设专人进行观测并做好记录。

⑻沉井封底

水下砼封底的浇筑顺序须从低处开始，逐渐向导管周围扩大。每根导管的砼须连续浇筑，直到完成不间断。

3.2顶管施工

顶管施工是穿越入海水道和苏北灌溉总渠段，顶管采用双路DN1400涂塑复合钢管，钢管壁厚22mm，管道中心距离4米，单管长度约1144m，管顶标高-12.20m，管顶覆土12.20--26.20米，设两座工作井、一座接收井，分两段进行顶进，长度分别是361米和783米。

⑴顶管施工工艺及设备配置

本工程管道顶进主要穿越③-4粘土层。根据本工程的特点及顶管经验，本工程顶管需穿越地面道路、入海水道、苏北灌溉总渠和河道，对地面的沉降要求较高，顶管进出洞时需穿越高压旋喷桩土体加固区，对掘进机机头的切削能力也有一定的要求。综合以上因素，为有效保护周围构（建）筑物及地下管线，本工程顶管掘进机采用对地面沉降影响较小的大刀盘泥水平衡式顶管掘进机。

⑵安装洞口止水圈

顶管过程中，管子从工作井出洞时，管道外壁与洞口之间预留一定的间隙。如果该间隙未能够采取有效的密封措施，地下水和泥砂就会从该间隙中流到工作井中。

⑶基坑导轨安装

基坑导轨是安装在工作坑内为管道出洞时提供一个基准的设备，导轨底部用预埋螺栓固定在工作井底板上，安装调整完毕后导轨下用混凝土进行填充。

⑷后靠背安装

后靠背的平面必须与顶进轴线相垂直，以防顶管施工过程中管道出现纽转。

⑸顶管机安装调试

管机安放在导轨上后，测定前后端的中心方向偏差和相对高差，做好记录。

⑹顶管机出洞

顶管出洞是历来是顶管施工的重点。工程项目组将对顶管出洞制定安全技术方案，细化安全措施，对进出洞作业班组进行详细的交底，在进出洞过程中，确定安全员进行全过程的监控。由于出洞考虑到凿除洞口混凝土的危险性，指令人员站位安全可靠，以防混凝土的坍落伤人。

顶管机出洞过程中，要密切监测顶管机轴线偏差的发展变化，以及正面土压力和洞口上方的土体稳定性变化，发现异常应该立即采取措施暂停推进。

⑺出泥系统

采用泥水平衡式掘进机，通过进水管进入泥水仓稀释，搅拌泥浆，并将泥浆水通过排泥管带到地面的泥浆池内，泥浆经过沉淀后用罐车及时运出安全处置，上层清水回用。

⑻注浆减阻

注浆分为机头同步压浆和沿线及洞口补浆。

⑼拼管、焊管、防腐

本工程DN1400mm，顶管钢管制作总长2288m，采用螺旋焊接管，壁厚22mm，钢板材质为Q235B，加工制作的单根管节长度为8.5m。机头后有三节过渡钢管，每节长度2m，最后一节根据最后实际需要长度定制，也作为特殊管节处理。现场顶管接管工艺采用单面V形坡口，气体保护焊填充和盖面，单面焊接双面成形形式，单面V形坡口可以减少顶进时顶铁对管壁的损伤。

⑽通风系统

采用抽风机从管口向井上抽风，使井内空气与井外空气形成对流。

⑾顶管顶进时的精度保证措施

地面引至工作井及接收井的导线点均采取强制归心，以避免因对中误差而带来的精度影响。地面至洞口导向测量导线及工作井内水准点每顶进200m就进行一次复测。掘进机头部测量光靶中心的三维坐标每顶进300m复测一次，顶管内做导线实测。

3.3高压旋喷桩施工

沉井四周采用止水围护，高压旋喷桩施工前，按旋喷桩外缘尺寸开挖，挖深2米，暴露出地下管线，不影响施工的管线。旋喷桩避开打设。为防止坍塌，基坑四周采用砖砌体进行支护，砖体采用M10水泥砂浆砌Mu10砖。

4、苏北灌溉总渠和入海水道堤坝防护措施

加固堤坝强度，在管线穿越的三个堤坝上从堤顶浇筑单排Φ800高压旋喷桩，间距600，桩底标高-15.0m，长度为管线中心垂直向两侧各30m合计60m长。

结语：

总之，穿淮河入海水道和苏北灌溉总渠顶管工程施工，必须对每道施工工序严格把关，确保工程质量、进度和施工安全。