保山城市地下綜合管廊頂管施工技術研究

代紹海 尹川 段軍 楊建雄

摘要：城市地下綜合管理具有多種施工方法，其中頂管施工法在一定的條件下也具有優(yōu)越的技術經(jīng)濟性能。本文以保山象山路綜合管廊的頂進施工為例，對頂管施工的關鍵施工環(huán)節(jié)包括沉井施工、下穿河道圍堰壓重施工、頂管施工等進行了詳細的介紹，對施工技術的關鍵環(huán)節(jié)進行了分析，可為今后類似工程提供參考。

Abstract： There are many construction methods for urban underground comprehensive management， among which pipe jacking construction method has superior technical and economic performance under certain conditions. Taking the jacking construction of the comprehensive pipe gallery of Xiangshan Road in Baoshan as an example， this paper introduces the key construction links of the jacking construction in detail， including the construction of open caisson， the construction of cofferdam under the river， and the jacking construction， and analyzes the key links of the construction technology， which can provide reference for similar projects in the future.

關鍵詞：綜合管廊;沉井;頂管;下穿河道;糾偏

Key words： comprehensive pipe gallery;sinking well;pipe jacking;underpass river channel;correction

中圖分類號：TU990.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）17-0161-02

1 ?工程概況

1.1 工程背景

保山象山路綜合管廊工程位于云南省保山市隆陽區(qū)象山路，路線全長約5800m。本工程將在待建象山路下方敷設單艙綜合管廊，斷面尺寸B×H=2.4m×2.4m。將電力、通信、給水等管線納入綜合管溝。其中圓形頂管施工段位于保山市隆陽區(qū)青華海旁，頂管總長度為354m，為直線頂管。管道設計為鋼筋混凝土F型管，內(nèi)徑？準3000mm，外徑？準3800mm，管道坡度為0.366%。預制管節(jié)為單節(jié)2.5m，本段約采用單節(jié)管節(jié)約142節(jié)。該段采用不開槽開挖泥水平衡施工機械頂管施工，頂進推力約需1860t，頂管段平均埋深為7m，其中下穿東河段埋深為2.9m，施工時需采壓重封水處理。管廊自西向東分別下穿青華路、青華湖公園、東河，分別由東西兩側(cè)工作井采用泥水平衡機械頂管施工向接收井頂進。

1.2 工程地質(zhì)條件

本段管廊施工范圍內(nèi)的土層分布依次包括雜填土、黏土、含有機質(zhì)黏土、黏土、粉土等，各層土體的分布及主要物理力學性質(zhì)指標見表1所示。該段頂管施工需要下穿東河，東河寬度30m，河底淤泥厚度為400mm，水深600mm，河底到頂管管頂距離為2.9m。

擬建場地地形平整，地勢開闊，勘察范圍內(nèi)及其附近未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象，地質(zhì)環(huán)境未遭破壞;本段頂管施工穿越土層主要為黏土、1粉土。

2 ?工程難點與對策分析

2.1 工程難點分析

本工程的難點主要體現(xiàn)在以下三個方面：

①由于本工程管廊頂管的預制管材設計為內(nèi)直徑3m，外直徑為3.8m，預制管長2.5m，管徑為非標管材，根據(jù)現(xiàn)有的泥水平衡頂管施工機械均為頂進管外直徑3m的標準軌道頂管機械不能滿足本工程頂進管廊的施工要求。②東側(cè)工作井頂進進入接收井部分管廊需穿越東河，河寬跨度約30m，穿越河底管廊頂覆土僅2.9m，不滿足設計不小于3.5m的要求，在施工過程中容易引起機械的上浮。③頂管工作面排水：頂管頂進分兩段進行，第一段為西側(cè)工作井至接收井，地勢西低東高，頂管內(nèi)滲漏水可以順坡流至西側(cè)工作井內(nèi)的集水坑內(nèi)，進行抽排處理。第二段為東側(cè)工作井至接收井，頂進長度為162m，此時頂管內(nèi)滲漏水集中于頂管機頭部分，積水最深可達600mm，影響頂管的機頭施工。

2.2 工程難點對策

①針對預制管材為非標管材，為滿足頂進施工，對現(xiàn)有的泥水平衡頂管機刀盤及殼體進行了改造，加大現(xiàn)有泥水平衡頂管機刀盤及殼體，使之與本工程設計管廊外徑尺寸相匹配。②針對管廊下穿東河施工段覆蓋層厚度不滿足要求的情況，在征得水利部門的同意后對河道底部進行了加固處理，采用片石混凝土對河底進行加固，在不影響河流水質(zhì)及徑流的情況下，滿足了頂管施工的最小覆土厚度要求。③針對第二段頂管施工縱坡為反坡導致機頭積水的問題，在頂管機機頭位置設置平行水泵，在施工過程中進行抽排水，避免對機頭施工造成干擾。

3 ?頂管施工關鍵工藝

3.1 沉井施工

①測量定位。首先進行基準點的測量定位，再在沉井四周施工影響范圍外設置臨時水準點和坐標控制點。以坐標控制點為基準確定沉井的中心軸線以及基坑的輪廓線，用粉筆畫出為沉井制作與下沉定位提供依據(jù)。導線點位選擇應考慮便于施工和點位保存，同時應布設在較空曠地帶。放線時，以全圓測回法進行角度測設，觀測精度與方格網(wǎng)角度要求一致。采用三、四等水準測量標準構建高程測控網(wǎng)，高程控制前與導線控制點均應設置在下陷區(qū)之外，設有大于30m的安全距離，并定期檢查和校核。

②基坑開挖與墊層施工。工作井、接收井分別為開挖至地面下3m，放坡為1∶1，自然地面下3m段采用機械開挖，3m以下至井刃腳底采用人工開挖，沉井基坑四周設置300×300mm排水溝，設置1500×1500mm集水井一個，采用潛水泵進行抽排，使得水位低于基坑500mm。基坑開挖以機械開挖為主并輔以人工修整，施工過程中應嚴格控制高程和位置，如果坑底土質(zhì)松軟，則需換填夯實?；娱_挖結束后，經(jīng)驗收合格，應及時鋪筑碎石墊層。為了擴大沉井刃腳的支承面積，減輕對砂墊層的壓力，在砂墊層上鋪上一層C15素砼墊層20cm厚。

③沉井下沉施工。本工程沉井采用人工與機械取土相結合下沉，下沉前先鑿除刃腳墊層的素混凝土，鑿除墊層工作必須按照先內(nèi)后外方式對稱實施，并用吊車抓斗清理井內(nèi)雜物。主體結構分別五次混凝土澆筑：第一次澆筑高度為刃腳～0.9m，第2次澆筑0.9～3.05m井壁部分，第3次澆筑3.05～6.35m，養(yǎng)護待混凝土強度達到75%后第一次沉井下沉。沉降下沉穩(wěn)定后結構第二次接高，第4次澆筑高度6.35～9.88m。第5次澆筑9.88～12.88m，養(yǎng)護待混凝土強度達到75%后進行第二次下沉。

④沉井下沉速度控制。沉井下沉質(zhì)量控制關鍵在控制井內(nèi)取土速度，井內(nèi)土方挖除速度應控制單次取土小于0.5m3左右，使用采用小型機械與人工施工相結合，施工完以后需整平基礎，控制取土速度過快引發(fā)的沉井偏移。

3.2 下穿東河圍堰防滲壓重施工

東河河寬25m，先自東向西用沙袋圍堰長15m，寬8m的范圍。剩余10m河寬作為導流。第一次圍堰高度比水500mm。第一段圍堰完成后，將堰內(nèi)積水抽排。人工配合機械清淤至河底高程下1000mm。先鋪設100mm后碎石墊層，然后澆筑100mm后C20混凝土墊層，再綁扎雙層雙向鋼筋，采用C30混凝土澆筑，澆筑厚度為800mm?；炷翝仓瓿珊筮M行養(yǎng)護，待強度等級達到75%后，先回填500mm厚黏土，使堰內(nèi)底標高和東河淤泥層相近，然后開始進行管徑為800mm的混凝土承插導流管安裝。安裝時候需要臨時拆除一部分擋住的沙袋?；炷凉茕佋O完畢后，邊堆碼沙袋邊回填黏土至高出水面1m的位置，以東側(cè)埋設的混凝土管作為導流。第二次圍堰長度為10m，寬度為8m。然后重復以上步驟，完成第二段防水板澆筑、混凝土管埋設及堆碼沙袋回填黏土至水面標高1m的位置。

3.3 泥水平衡頂管施工

①穿墻頂進。進出洞口需預留預埋鋼盒，在安裝完可拆式止水鋼圈后，將止水閥安裝在止水鋼圈上，共同形成止水裝置。在工作井出洞施工前，應先行割掉預埋件外側(cè)鋼板，在預埋鋼盒外側(cè)焊接止水鋼環(huán)，隨后在止水鋼環(huán)上安裝止水橡膠圈。在出洞前，應先行割掉將鋼盒內(nèi)側(cè)擋土鋼板，清理孔內(nèi)雜物后將工具頭推進預留孔，縮短停頓時間，此時止水橡膠圈緊抱在工具頭外殼上，止水作用得以發(fā)揮。在工具頭頂進穿墻時，需要設置向上的初始角，此外穿墻管下部還需設置支托，并加強多個管段之間的聯(lián)結。工具管前推必須迅速，避免管內(nèi)土體暴露時間過長。出洞施工初期，洞口兩側(cè)地面需提前安裝好工字鋼。

②正常頂進。千斤頂推力主要依賴后座主頂油泵和主頂而產(chǎn)生，進而推動管道不斷前進。在管節(jié)前推同時，刀盤不斷切削管前土體，切下來的土體進入泥土倉內(nèi)，經(jīng)刀盤充分攪拌后與泥漿一起攪拌為濃泥漿，再經(jīng)排漿管將濃泥漿排出。

③測量、糾偏。激光經(jīng)緯儀安置在觀測臺上，施工開始時，以測量靶中心為導向，通過保持頂管機的激光斑點中心與靶中心重合來維持前進方向。當頂管機頭產(chǎn)生偏差時，激光斑點偏離靶中心，測量靶圖像通過視頻傳送到監(jiān)示器，操作人員在監(jiān)視器中觀察出激光斑點與靶中心出現(xiàn)偏離的圖像，再通過控制糾偏千斤頂?shù)纳炜s量，進行頂進方向的糾正，使頂管機始終沿激光束方向前進。

4 ?結語

在適當?shù)牡貙訔l件下，圓形管廊采用頂管施工方法具有良好的技術經(jīng)濟性能。沉井施工與頂管頂進施工是其中的關鍵施工環(huán)節(jié)，在沉井施工過程中應控制好下沉速度避免發(fā)生偏斜;而在頂管施工過程中要特別注意穿墻施工，防止工具頭下跌，在正常頂進施工中要注意測量和糾偏，確保頂進施工方向不發(fā)生偏移。保山管廊的頂進施工證明該技術在黏土地層具有良好的技術經(jīng)濟性能。

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