超埋深大口径长距离论文：超埋深大口径长距离钢顶管施工技术

技术

摘要：文章介绍了一种长距离的改进钢顶管施工技术,总结了该工艺在城市地下管网工程改造中的应用，管道的止退和方向控制及接口处理难度很大，对地面变形影响要求很高。

关键词：超埋深大口径长距离；钢顶管；施工；控制 1工程概况

过梅溪河电缆隧道工程，是220 kv华能汕头电厂至月浦站电缆线路工程的组成部分,位于汕头市金凤路金凤桥南侧。该项目为钢顶管工程，管道内径1 800 mm,长度323.1 m,埋深15.27 m。管道走向:自工作井～跨越梅溪河水域～接收井，与金凤大桥和自来水公司的过河管相邻，管道穿越的厂房无基础，又临近在建金凤桥，对地面变形影响要求很高。管道埋深较大，且为钢顶管，管道的止退和方向控制及接口处理难度很大。地质情况复杂，地下有一层厚约3 m砂层，地下水与河相通，给施工带来极大的不便。

2地质状况

据地质资料揭示,顶管穿越土层以流塑淤泥质土、可塑粘土和粉质粘土为主。

3顶管施工主要施工方法及技术措施

3.1主要施工技术方案选择

综合考虑地质条件及施工条件，拟采用土压平衡掘进机，该种机械用在有地下水和对地层变形要求高的工程中，能较好的控制地面下沉，它可以利用掘进面与工作仓及已成管道形成密封隔离，工作时在顶进推力的作用下，掘进仓在挤出泥饼的同时始终为充满饱和泥土，使之与周围土体动态平衡，将地层变形控制在极小的范围内。

3.2进出洞口措施

①出洞口措施。工具头出洞前必须对所有设备进行全面检查，并经过调试，确认机具处于正常状态。开顶前，推进掘进机至距洞口60 cm处，拆除洞口封门，随即推进掘进机出洞。掘进机出洞时，严格控制顶进偏差，中心偏差不得大于3 mm，高低偏差0～+3 mm；顶进初始阶段的顶进质量对后续顶进的管道轴线等有重要的影响。出洞后应及时复核标高及工具头与洞口预埋钢管的相对位置关系，确保各项技术参数符合设计要求。

②进洞口措施。顶管顶进即将到达接收井时，进行深井降水，提前将水位降至预留洞口以下。在掘进机距接收坑洞口外壁200 mm时拆除接收坑洞口处的封门，快速推进掘进机进入接收井，并按照设计要求封堵管道与井壁间的环向间隙。在掘进机进入接收井的管端下部设置支撑，防止进洞后

机具下沉拉裂管道焊缝而产生不良后果。

3.3顶进

掘进机出洞后顶进的起始阶段，机头的方向主要受导轨安装方向控制，一方面要减慢主顶推进速度；另一方面要不断地调整油缸，进行纠偏，严格控制前5 m管道的顶进偏差，左右及高程偏差均不能超过50 mm，如果产生偏差，及时纠正。在顶进过程中坚持“勤测、勤纠、缓纠、慢纠”的原则。纠偏角度保持在10'～20'，不大于1°。

注浆应和顶进同步进行，其原则是先注浆，后顶进；随顶进，随注浆；在顶进过程中避免长时间的泥浆停注，以保证管外围泥浆套的形成，充分发挥减阻和支承作用。

顶进过程中根据顶力变化和偏差情况随时调整顶进速度，速度一般控制在50 mm/min左右，最大不超过70 mm/min。

顶进过程中根据顶力计算和实际顶力变化情况及时安放中继环，坚持安放后即使用，以减小后方千斤顶的工作负荷，减小设备磨损。

管道顶进至离工作井前方内壁50 cm时，应卸载，收回油缸和垫铁安装管节，然后继续顶进。

本工程须穿越厂区、房屋、河流、公路等，在顶进中应严密注意顶进时的方向及顶力的大小变化，对于顶管处于河岸边所造成的机具两侧的受力不均匀现象应及时调整机具

的工作状态，以保证顶管方向准确。在穿越公路时，应根据以前顶进过程中对地面沉降的观测结果，及时调整顶进速度，使顶进施工时的控制土压力始终处于主动土压力和被动土压力之间，确保地面沉降始终控制在规范允许的范围之内。

3.4管道外围注浆减阻施工

①注浆。为了减小管道外壁的摩阻力，我们采用在管道外围压注触变泥浆的方法。由于在钢管管节上不允许预留注浆孔，故采用顶管机具尾部注浆、中继间补浆。泥浆压注采用脉动较小的螺杆泵将已配置好、并充分反应的触变泥浆压注至管道外围空间。

②泥浆的置换。由于顶管施工中，机具的外径比管道外径大，保证能够形成一定厚度的泥浆套，但在管道顶进完成后，为了减少沉降、确保管道外围土体有足够的支撑和增加管道的抗腐蚀能力，必须立即用水泥浆将触变泥浆置换出来。

3.5顶进测量监控

控制好顶进方向，确保按设计管道轴线顶进是顶管施工中的核心问题，因此本工程的测量按照公司施工测量放样复核管理办法执行。具体如下：

①前期测量。顶管前，先根据领桩点，放出本工程的平

面控制点及临时水准点，经三级放线和复核后方可使用。在工作井设置管道轴线控制桩和临时水准点，以便复核顶管轴线。开顶前，准确测量掘进机中心的轴线和标高偏差，并作好原始记录。在机具内，要安装倾斜仪传感器，操作者可以随时得到机头的水平状态，控制刀盘的旋转方向和纠偏。本项目顶管采用激光经纬仪来监控顶进方向。基坑的导轨要有足够的刚度，且安装牢固。安装后的导轨轴线和标高误差小于2 mm；主顶油缸和后座的安装也要满足牢固的要求，其水平和垂直误差小于10 mm。

②顶进测量。测量仪器安放在工作井的后部、千斤顶架子中心，并在工作井内建立临时测量系统。顶管过程中必须按要求测量和控制管道标高及中心偏差，并作好记录。要勤测量，多微调，纠偏角度保持在10'～20'，不得大于1°。每节管道顶进结束时， 及时测量管道中心的轴线和标高偏差，记录交工程师审核确认；测量仪器每班最少校正一次。

③竣工测量。管道顶完后，应在每节管道上选点，测量中心位置和管底标高。并根据结果，绘制竣工曲线，以便进行管道质量评定。测量地面的沉降，并作好记录以确定顶管施工对周围环境的影响情况。

3.6管道安装及焊接

①管道组对。管线组装前对钢管半成品进行检验，并将

赃物清理干净，使其符合质量要求。同时用手工或电动砂轮将坡口和管端距管口10 mm范围内的油污、铁锈、尘土等清除干净，使其见到金属本色。对口时，用对口器对口，同时用3 mm厚的间隙片控制对口间隙，对口错边量不超过壁厚的10%，且不大于1 mm。纵向焊缝错开，间距大于300 mm，并保持内壁齐平，严禁在对口间隙帮条加焊或用加热法去缩小间隙及强力接口。管道任何位置不得有十字形焊缝。当组对质量检验合格后，即可进行定位焊，定位焊的工艺措施及焊接材料与采用手工焊、氩弧焊打底焊接工艺一致。

②钢管焊接。钢管对口检查合格后，进行点焊，应符合下列规定：点焊对称进行，其厚度与第一层焊接厚度相近，用与接口相同焊条。钢管的纵向焊缝不得点焊，点焊长为80～100 mm，间距不大于400 mm。点焊施工时，必须保证连接管道处于同一轴线。点焊完成后即可按照要求进行正常的焊接施工。

4焊接质量控制

①焊接中间检查。定位焊缝焊完后，清除渣皮进行检查，对发现的缺陷消除后方可进行焊接；施焊时测量电弧电压、电流及焊速并记录，焊接线能量符合焊接作业指导书的规定。焊口每层焊完后，对层间进行清理，发现缺陷消除后方可进行下一层的焊接；中断焊接的焊缝，继续焊接前清理并

检查，消除发现的缺陷并满足规定的预热温度后方可施焊。

②焊接后检查。焊缝在焊完后清除焊渣、飞溅物，并进行焊缝外观检查。合格后，按设计要求对焊缝进行无损检验，确认合格后在距焊缝50 mm处打上施焊焊工或焊接小组的钢印号。

③焊缝的返修。对无损探伤检验不合格的焊缝必须返修。需要返修的地方，用手提磨光机进行打磨，彻底清除缺陷后，按原工艺进行焊接。返修后的焊缝按原方法进行探伤检查。

5结语

针对本工程的特点和难点，除了注意顶管机具的选择外，还要密切注意主顶油泵压力的变化，发现异常，应立即停止施工，查明原因后再行顶进。施工要连续进行，不得长时间停歇。注浆应连续，不能因为初期顶力较小而不注浆，导致钢管外围空隙被泥土塞满无法形成均匀的泥浆套。停止顶进时，一定要使挖掘面保持一定的压力，防止长时间停歇造成土层中泥水流失。在掘进过程中，当挖掘面出现明显的不稳定时应及时分析原因，采取措施使挖掘面稳定。针对过房屋处的顶管，要严格控制机头前的压力，必要时可对房屋进行注浆加固。掘进机偏转后，采用单侧配重的方法加以纠正或者利用刀盘旋转方向来辅助调整。

参考文献：

[1] 韩选江.大型地下顶管施工技术原理及应用[m].北京:中国 建筑工业出版社,2008.

[2] 王争.非开挖顶进施工技术探析[j].山西建筑,2008,34(11): 179-180.

[3] 马·谢尔勒.顶管工程[m].北京:中国建筑工业出版社,1983.

[4] 潘同燕.大口径急曲线顶管施工力学分析与监测技术研究 [d].上海:同济大学,2000.

[4] milligan g w e,norris p.pipe-soil interaction duringpipejacking[j].geotechnical engineering,1999,137(1): 27-44.

[5] 魏纲.顶管施工中土体性状及环境效应分析[d].杭州:浙江 大学,2003.