穿越河流道路的顶管施工安全控制要点

穿越河流道路的顶管施工安全控制要点

王国祥  韦成博  孟祥源

中建国际城市建设有限公司   江苏省   苏州市   215000

摘要：市政雨水管线改造工程常涉及下穿河流及重要市政道路等，为秉承节能环保低碳的设计施工理念，顶管隧道施工方法因其不影响航运交通且对周边环境影响小的特点，从而被广泛的应用于管道穿越河道的施工中。作为一个超过一定危险性的施工方法，受沉井径深、隧道空间及地质环境等因素制约，施工过程中存在多个重大危险源，本文结合工程实际从顶管进出洞、顶管工作井管理、下穿河道的防护措施三个方面进行探讨。

关键词：下穿河道；顶管；防护措施；危险源

0 引  言

本工程为新建雨水管线，管线路由下穿河流及市政干路，施工范围内下部地质主要为3-1层黏土层、3-2层粉质黏土层、4-1层粉质黏土层，依据当地径流量需求，进而确定顶管机选用A1500和A1800平板式泥水平衡机械顶管机，结合工艺施工特点及周边环境，详细列明过程重大危险源，同时做出具有针对性的安全防控措施。

1 顶管进洞、出洞阶段的安全控制措施

（1）在始发井和接收井洞门处均匀布置数个水平探孔，水平探孔横向2个、竖向2个布设，数量为4个，单个孔深2m，对前面的加固情况和水位情况进行检查。

（2）井壁上顶管进出洞口钢套管采用专用套管，盘根止水，所有井壁洞口钢套管与混凝土管壁之间做止水处理。顶进前，为防止洞口处的水土沿工具管外壁与洞口的间隙涌入工作井，在工作井内洞口处安装一道环形橡胶止水圈。

（3）在出洞和进洞前勤测勤量顶管机机头姿态，根据控制台显示屏激光点及时调节纠偏油缸，使其能持续控制在轴线范围内。纠偏应遵循“先上下，再左右”的原则进行。在保证出泥量正常的前提下，尽快完成出洞与进洞工作。

（4）由于机头重量约20t左右，长时间的滞留会造成机头沉降，使轴线发生偏差:或已顶好的管节和周围土体固结，使得摩阻力增大。因此，在开始顶进前，需制定详细周全的管材生产部门的供应计划，保证现场有足够余量，根据设备的顶进速率及材料供应方式，开工前现场预备管节不得低于25节。

（5）为了防止地面行车产生荷载对顶进时产生影响，在管道顶进时，纵向管道不得有车辆通过，横向管道在管道轴线方向设置警示标志，进行交通管制，大型车辆绕道行驶，小型车辆减速通过。本工程受周边构筑物影响 管道顶进方向不利于行车，因此车辆荷载对顶管施工影响较小。

（6）在顶进过程中，通过顶管机尾部的同步注浆与管道上的预留孔向管节外壁压注一定数量的减摩泥浆采用多点对称压注使泥浆均匀地填充在管节外壁和周围土体的空隙来减小管节外壁和土体间摩阻力，起到降低顶进时阻力的效果。减摩泥浆采用触变泥浆，浆液性能稳定，且有良好的触变性，又有一定的稠度。施工过程中，泥浆应保证不失水.不沉淀、不固结，泥浆的配比应根据不同的地质情况作相应的调整，使泥浆适应土层的特性，起到预期的减摩效果。施工过程中还可配制特殊的泥浆以满足顶进施工中的特殊要求。压浆时，储浆池内的触变泥浆由地面上的压浆泵通过管路压送至管道内的压浆总管，并到达连通各压浆孔的软管内，在地面压浆的出处，装置压力表，便于观察和调节，通过控制压浆孔球阀来控制压浆压力。

（7）掘进机整体进洞后应尽快把机头和混凝土管节分离，并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理，减少水土流失。

2 顶进过程工作井管理

工作井是管材安装、顶进、泥土运输、测量等交叉作业的区域，应制定工作井管理制度。

（1）应合理安排施工作业顺序并做好施工人员的调配管理，各道工序操作应有专人负责，职责分明。

（2）顶管机、工作井内以及地面上设备的操作应有统一的施工指挥，按约定的信号操作，并设有报警信号。

（3）管材吊运的方式、吊具强度及合理性等应经检查确认安全可靠。本工程采用吊车吊带吊装管材。管材从工作井平台上吊运到主顶设备轨道上的过程中，应有相应措施保证施工人员的安全，并防止可能对管材造成的损坏。

（4）管材吊运到主顶设备轨道上后，应进行管端密封圈部位的清洁和润滑处理，并调整好管材接口同心度。管材对接宜借助主顶设备缓慢将管材顶入，应注意检查密封圈的情况，防止被挤坏或挤出。

（5）顶铁应有足够的刚度，顶铁上有锁定装置；顶铁的安装必须保证对位准确，防止千斤顶活塞杆偏心受力；边圈与管口之间应采用缓冲材料衬垫。

（6）施工过程中应注意防止顶进千斤顶活塞杆被硬物撞伤，应及时清除洒落在活塞杆上的泥砂和污物。

（7）施工过程中应注意保护好测量基准点及固定在工作井内的激光测量仪器等，测量点及测量仪器应定时进行校核。

（8）施工过程中应避免出现互相干扰的交叉作业。

（9）施工现场应设置管材存放区，管材应排放整齐，以方便管材的吊运下管。

（10）做好现场施工指令及记录文件

泥水平衡顶管施工应有统一的施工组织和现场指挥，顶进指令、纠偏指令、停止指令的下达应由有关负责人做出。

顶进应昼夜连续进行施工，除顶管机停机正常维护或不可抗拒情况下，不得停止作业。

3 下穿河道的防护措施

（1）严格控制顶管正面平衡压力

顶管在穿越风险源的过程中必须严格控制切口平衡压力，控制顶管切口处的地层沉降量。同时也必须严格控制与泥浆仓平衡压力有关的施工参数，如出浆量、推进速度、总推力、实际土压力围绕设定土压力波动的差值等。防止过量超挖、欠挖，尽量减少平衡压力的波动。

（2）严格控制顶管的推进速度

跨河施工时，推进速度不宜过快，尽量做到均衡施工，减少对周围土体的扰动，避免在途中停滞。

（3）严格控制顶管纠偏量

在确保顶管正面沉降控制良好的情况下，使顶管匀速施工，顶管姿态变化不可过大、过频。推进时不急纠、不猛纠，多注意观察管片与盾壳的间隙。对于在曲线段上的建构筑物，根据顶管进入曲线段的设计里程，顶管可提前5～10环进入曲线段施工，提前进行纠偏，以减少每环的纠偏量，从而减小建筑孔隙（本工程顶管推进线路为直线，不涉及曲线段）。提前纠偏过程中必须保持良好的顶管姿态，顶管轴线偏差不得超过50mm。

（4）严格控制同步注浆量和浆液质量

严格控制同步注浆量和浆液质量，务必做到三点：第一，保证每环注浆总量到位；第二，保证顶管推进每一箱土的过程中，浆液均匀合理地压注；第三，浆液的配比须符合质量标准。通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。

每环的压浆量一般为建筑空隙的130％～180％，根据实际情况不断调整优化注浆量和注浆压力，泵送出口处的压力应控制在0.3MPa左右。

具体压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据选定。同时，在曲线段外弧侧可适量多压注，确保地面沉降的稳定。

压浆属一道重要工序，专门成立注浆班对压入位置、压入量、压力值作详细记录，并根据地层变形监测信息及时调整，在确保压浆工序施工质量的前提下，方可进行下一环的推进施工。

（5）做好二次补压浆及跟踪注浆措施

当顶管穿越过后，河道可能会有不同程度的后期沉降。因此必须准备足量的二次补压浆材料以及设备，根据后期沉降观测结果，及时进行二次补压浆，以便能有效控制后期沉降，确保河床安全。穿越一般风险源时每隔5环进行二次补压浆，特殊和重要区域还将加强补压浆密度，补压浆每隔3环进行。对于沉降敏感的风险源应采用跟踪注浆的方式确保穿越施工过程中上部结构安全。

4 结语

随着城市的高度发展，顶管技术应用会更加广泛，所面临的施工环境亦更为复杂，本文针对顶管下穿河流道路过程的危险源进行分析，旨在确保安全施工。

参考文献：

[1]  《给水排水工程顶管技术规程》 CECS 246-2008

[2]  《给水排水工程管道结构设计规范》 GB 50332-2002

[3]  《给水排水管道工程施工及验收规范》 GB 50268-2008