大直径管道下穿河道顶管施工技术措施

大直径管道下穿河道顶管施工技术措施

付上任周虎勋

陕西省西咸新区沣东新城市政园林配套中心陕西西安712000

摘要：沣东新城三桥新街B段（后围寨立交-绕城高速）综合管廊工程全长2050米，其中下穿太平河段采用DN4000的钢筋混凝土顶管施工，本文就下穿太平河顶管施工中存在的技术难点以及采用的解决措施予以阐述，为今后类似顶管施工提供一定的借鉴和参考。

关键词：工程技术；施工方案；关键措施

1工程概况

三桥新街B段综合管廊下穿太平河采用顶管施工，在太平河东西两侧分别设置工作井和接收井，从工作井南北侧两个舱室分别顶进DN4000混凝土管道（壁厚320mm），顶管长度60m，单节长度2米，顶管之间的净距为2.8m。顶管穿越土层分布主要为人工填土、黄土状粉质粘土、细砂和中砂组成。本工程顶管穿越层为中砂层，正常段埋深15.04-16.63米，穿越太平河处顶管顶部距太平河底高度约为4.56m，覆土较浅，进出洞时容易扰动砂层，造成开挖面失稳。地质情况及土层分布情况，如下图所示。

图一

2工程技术难点

⑴场地范围内有既有的污水、雨水、电力及国防光缆等地下管线，施工前需要迁改，且污水管道为端头管，管内水量大，迁改范围广、难度大。

⑵单节管节重量大，市内运输超重，物流交通协调组织难度大。

⑶太平河底距离顶管顶约4.56m，开挖过程中，如果河床铺砌漏水，太平河的水可能渗流到管内，形成流砂，情况严重者，可能造成管内涌水。

⑷北侧顶管距离太平河底桥桩最小净距离为1.3m，北侧顶管施工可能对桥桩造成影响。

⑸西咸路北侧道路本身由于地铁施工已向南侧改移两个车道，工作井及接收井侵入快车道3.58m。造成西咸路南侧道路又得向北移两车道。快车道由西向东在此处只剩两车道，不可避免有重车从结构边车道通行，可能造成工作井及接收井侧压力过大，出现路面裂缝或坍塌的安全隐患。

3顶管施工方案选择

本工程设计图纸建议顶管施工使用土压平衡式顶管法施工。但是结合现场土层分布和下穿太平河的特点，不建议采用土压平衡式顶管法，若采用泥水平衡式顶管法施工，穿越太平河河底砂层可能带走大量泥沙，造成太平河河底坍塌，管内涌水。经讨论，采取人工格栅挤压式顶管施工，这样能精确计划顶管过程中开挖的砂量，确保太平河河床安全。

4施工关键措施

4.1砂层顶管施工

本工程顶管穿越的地层以中粗砂为主，在砂层中进行大直径的顶管施工，存在较大的施工难度。

①严格控制初始顶进，初始顶进完成后，进入管道正常顶进阶段，格栅挤压式顶管采取先顶进、后出土的施工顺序，因此在挤压顶进前，作业人员必须掌握已顶进段高程、中线变化趋势，根据变化趋势调整工具管后段纠偏油缸行程，再进行正常顶进；

②中继间顶进

在主顶顶力无法满足顶进需求时，需依靠中继间进行接力顶进，实际施工时，作业人员须根据主顶压力大小具体确定中继间安方位置，在本工程中，为确保安全，当主顶顶力达中继间设计顶力60%时放中继间，达中继间设计顶力80%时启动中继间，本工程单侧设置一套中继间。

③注浆减摩措施

注浆减摩是本工程顶管施工中的一个重要环节，由于随着管子的不断推进，推力会随之增加，而降低顶进阻力最有效的方法是注入膨润土泥浆，使之在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态，这样就可以大大地减少顶进阻力，减小地面沉降。

泥浆的压注采用在工具管压浆，管节及中继环等处连续补浆的方法。对工具管压浆要与顶进同步，以迅速在管道外围空隙形成粘度高、稳定性好的膨润土泥浆套。

注浆的管路配置：工具管尾开始每隔2米设一道注浆环，以后每隔5米设一道注浆环，每个中继站后两节管均须设补浆环。

在正常顶进时，只对第一注浆环三个注浆孔注浆，其余注浆阀门关闭。补浆时，从工作井开始向机具方向，逐道注浆环进行补浆，每道注浆环补浆时，依次开启三个阀门进行补浆，每补完一个孔即关闭球阀，然后打开下一个。每顶进2米，补浆一次。中继站及管道弯折处加强补浆。补浆在顶进的同时进行。

4.2太平河引流

本段顶管施工区域太平河上口宽15m，下口宽8m，深度3m，底部为30cm厚浆砌片石，淤积较厚，水位变化较大，常年水深约0.5m左右，雨季成为泄洪通道。本工程顶管顶埋深15.04-16.63米，顶管顶距太平河底约4.56米，顶管上部土质为砂层，为避免顶管施工中可能出现太平河底向顶管内渗水或涌水现象的发生，对太平河水进行引流处理，从源头上解决存在的安全隐患。施工时为枯水期，根据太平河当时的水量，引流采用2根19米长，直径DN1500钢管将河水引至河道下游顶管施工区域以外，另外在上游及下游钢管两侧砌筑4米宽砂袋围堰，围堰高度高出汛期水位1米，通过引流方案，本工程顺利通过太平河河底段。

4.3近距离穿越桥梁基础施工

在施工中，顶进管道通过桥墩基础时，控制好出砂量，尽量不扰动桥梁桩基附近土层，减少土体沉降，确保桩基受力不发生大的变化。同时顶进放慢顶进速度，通过以上措施，在保证其桥梁安全的前提下，顺利通通过桥梁桩基段。

结束语：

三桥新街B段综合管廊下穿太平河段顶管施工，通过优化设计、改进顶管施工方案、加强技术攻关，采取针对性的解决措施，顺利通过太平河，取得了良好的经济和社会效益，累积了很多成功的施工经验，可为今后类似工程提供参考。

参考文献：

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

[2]葛金科.现代顶管施工技术及工程实例.中国建筑工业出版社，2009

作者简介：付上任，身份证号码：4123261981****0611