城區(qū)繁華地段長(zhǎng)距離頂管隧道施工技術(shù)＊

吳發(fā)展

（中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北 三河 065201）

0 引言

頂管施工不需對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行地表開挖，施工占地少，其地下施工對(duì)地面影響小，操作簡(jiǎn)便、施工效率高，在市政工程得到較好應(yīng)用。閻向林[1]以黃河頂管工程為例，從注漿設(shè)備選取、壓力控制、注漿量及潤(rùn)滑泥漿配比等方面研究注漿減阻技術(shù)，達(dá)到長(zhǎng)距離頂進(jìn)目標(biāo)。楊永強(qiáng)[2]對(duì)沉降控制要求較高的長(zhǎng)距離頂管工程，設(shè)置中繼間克服掘進(jìn)摩阻力，向管節(jié)外注減阻泥漿以降低掘進(jìn)摩阻力。丁文其等[3]通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控頂進(jìn)過程中的地層擾動(dòng)，分析長(zhǎng)距離頂進(jìn)成功的主要因素。本文依托城市北環(huán)電纜隧道介紹福華支線長(zhǎng)距離頂管施工技術(shù)。

1 工程概況

電網(wǎng)北環(huán)110kV架空線改造入地電纜隧道福華支線采用頂管法施工375m，由SJ7-1豎井向東頂進(jìn)，沿線下穿1號(hào)地鐵崗廈站地下商業(yè)街5，7，8號(hào)出入口及崗廈站C出入口，止于彩田路。頂管管節(jié)內(nèi)徑3 500mm，外徑4 140mm，長(zhǎng)2.5m，單節(jié)重約26t，管節(jié)混凝土強(qiáng)度C50，抗?jié)B等級(jí)P10，管節(jié)接口為F形接口，管節(jié)密封采用楔形密封圈，管節(jié)最大容許頂力為15 000kN。隧道埋深14.20～24.55m，沿線地質(zhì)主要為④1殘礫質(zhì)黏性土和⑤1全風(fēng)化花崗巖，局部位于⑤2強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。地下水埋藏深度0.60～18.00m。本區(qū)降水以鋒面雨為主，其次是臺(tái)風(fēng)雨，平均最大暴雨量為282.0mm/d，最大值達(dá)385.8mm/d，歷年平均降水量1 800～2 200mm。

2 管節(jié)頂進(jìn)

2.1 中繼間技術(shù)

根據(jù)地質(zhì)條件和管節(jié)內(nèi)徑，福華支線配置DN3500泥水平衡頂管機(jī)組織施工[4]。規(guī)范要求：一次頂進(jìn)距離超過100m時(shí)，應(yīng)采用中繼間技術(shù)[5]，施工最大頂力超過允許頂力時(shí)，應(yīng)增設(shè)中繼間等措施。

本工程頂進(jìn)距離超100m，長(zhǎng)距離頂進(jìn)需設(shè)置中繼間接力，分擔(dān)主頂系統(tǒng)推力，中繼間為多個(gè)推進(jìn)油缸均布在特制的鋼殼內(nèi)，中繼間外徑與管節(jié)相同，中繼間需有良好的密封性和足夠的剛度。DN3500泥水平衡頂管機(jī)單個(gè)中繼間的推進(jìn)能力為153.8m，中繼管段的推力一般不超過其能力的70%。第1個(gè)中繼間設(shè)在機(jī)頭后方40～50m處，主要克服前方摩阻力、掌子面對(duì)刀盤的反力，其他中繼間位置根據(jù)頂力需要布設(shè)，布設(shè)間距為70～105m。

2.2 進(jìn)排泥控制

頂管刀盤后方設(shè)有泥水倉(cāng)，進(jìn)排泥管路連通泥水倉(cāng)，頂進(jìn)施工時(shí)，保持泥水倉(cāng)內(nèi)壓力略大于刀盤處的主動(dòng)土壓力，通過調(diào)節(jié)進(jìn)排泥漿泵控制泥水倉(cāng)壓力，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，泥漿密度設(shè)定為1.05～1.10t/m3，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排泥出渣情況調(diào)整，以掘進(jìn)面形成泥皮護(hù)壁為準(zhǔn)。

頂進(jìn)時(shí)，千斤頂?shù)耐馍扉L(zhǎng)度應(yīng)控制在行程范圍內(nèi)，以防損壞設(shè)備。頂進(jìn)遇到前方障礙物、頂鐵扭曲、管位偏差過大情況時(shí)，應(yīng)立即停止頂進(jìn)，采取處理措施。頂進(jìn)施工記錄反映頂進(jìn)動(dòng)態(tài)情況，應(yīng)詳細(xì)記錄每次頂進(jìn)長(zhǎng)度、油泵壓力表數(shù)值、管位偏差及糾偏情況、土質(zhì)和水位變化對(duì)施工的影響，掌握施工動(dòng)態(tài)，積累施工經(jīng)驗(yàn)。

3 減阻措施

頂管在礫質(zhì)黏性土與全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中頂進(jìn)，摩阻力較大，考慮隧道埋深、管徑及土質(zhì)情況，采用管道外壁涂黃油和膨潤(rùn)土泥漿減阻措施。

3.1 管道外壁涂黃油

管節(jié)吊運(yùn)至始發(fā)基座前，人工打涂黃油，清理管節(jié)表面的油污和灰塵，管節(jié)表面干燥后，將黃油均勻地涂一圈在管節(jié)表面，起到潤(rùn)滑作用，減小頂管頂進(jìn)過程中與土體間的摩阻力。

3.2 減阻泥漿

頂進(jìn)施工前要做減阻泥漿配合比試驗(yàn)，要求減阻泥漿的性能要穩(wěn)定，泥漿不失水、不固結(jié)[6]，既有一定稠度，又有良好的流動(dòng)性。通過混凝土管節(jié)上均布的4個(gè)注漿孔向管道外壁壓入一定量的膨潤(rùn)土減阻泥漿，在管節(jié)頂進(jìn)時(shí)同步注漿，膨潤(rùn)土泥漿在管節(jié)外圍形成的泥漿套，減小管節(jié)外壁和土層間的摩阻力，從而減小管節(jié)在地層中頂進(jìn)的阻力。

4 姿態(tài)控制

管節(jié)頂進(jìn)過程中，測(cè)量人員注意觀察偏差情況，每頂進(jìn)一塊頂鐵的距離就測(cè)量一次偏差情況，及時(shí)提供測(cè)量數(shù)據(jù)指導(dǎo)糾偏。當(dāng)監(jiān)控器觀察到頂管機(jī)激光點(diǎn)偏差超出1cm時(shí)必須糾偏，在管道偏差的反方向側(cè)適當(dāng)超挖，邊頂進(jìn)邊糾偏，使管道在頂進(jìn)過程中逐漸回到設(shè)計(jì)位置。頂管中軸線允許偏差小于200mm，管道底部高程允許偏差為-50～40mm。

5 管節(jié)間防滲漏

頂進(jìn)時(shí)因管節(jié)、中繼間接口的間隙變化及橡膠止水帶密封失效等原因，出現(xiàn)混凝土管節(jié)間滲漏水。針對(duì)中繼間、管節(jié)間滲漏水，配制一種用于混凝土管節(jié)之間滲漏水處理的堵水漿液，將水泥、氯化鈣、水玻璃、膨潤(rùn)土和水按照1∶0.5∶4.5∶0.5∶2的質(zhì)量比混合制備堵水漿液，該漿液性能參數(shù)為：凝結(jié)時(shí)間為 7s，表觀密度為 1 240kg/m3，3d強(qiáng)度為0.2MPa，7d強(qiáng)度為0.3MPa，為快速阻斷水流提供可行性。

堵水漿液具有一定軟塑性、黏結(jié)性好、凝膠時(shí)間短、后期強(qiáng)度低等特性。利用該堵水漿液上述特性，可迅速填充混凝土管節(jié)與土層間的空隙，逐漸形成連續(xù)填充體，阻斷水流通路，繼而達(dá)到管節(jié)間防滲漏效果，保證后續(xù)施工順利。

6 監(jiān)測(cè)情況

由于電纜隧道距離城市建筑物較近且周邊環(huán)境復(fù)雜，必須借助監(jiān)測(cè)手段掌握頂管施工對(duì)周圍建筑物的沉降影響。施工單位及時(shí)布設(shè)地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視和監(jiān)測(cè)。第三方監(jiān)測(cè)單位對(duì)施工單位布設(shè)的地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集初始值[7]，施工監(jiān)測(cè)頻率為一周3次，對(duì)頂管施工情況予以監(jiān)測(cè)，并形成監(jiān)測(cè)記錄表。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：隧道內(nèi)變形量不大，處于較穩(wěn)定狀態(tài)，未出現(xiàn)預(yù)警情況。

7 結(jié)語

1）中繼間布置是長(zhǎng)距離頂進(jìn)的施工難點(diǎn)，中繼間對(duì)長(zhǎng)距離頂進(jìn)起到接力作用，但也加大設(shè)備投入，增加施工成本，在滿足施工工藝的前提下，需根據(jù)頂力需要進(jìn)行合理布設(shè)。

2）減阻泥漿在管節(jié)外側(cè)形成的泥漿套，可有效降低頂管頂進(jìn)的摩阻力。

3）混凝土管節(jié)之間滲漏水處理的堵水漿液可快速阻斷水流，達(dá)到管節(jié)間防滲漏效果，保證后續(xù)施工順利。