摘 要

摘　要：以某天然氣中壓管道連續(xù)穿越鐵路、城市快速路、河流土壓平衡頂管工程為例，分析頂管保護(hù)涵涵長(zhǎng)的確定、上建高度的確定、工作坑的布置、頂進(jìn)管道管材選擇以及主要的施工

摘　要：以某天然氣中壓管道連續(xù)穿越鐵路、城市快速路、河流土壓平衡頂管工程為例，分析頂管保護(hù)涵涵長(zhǎng)的確定、上建高度的確定、工作坑的布置、頂進(jìn)管道管材選擇以及主要的施工流程。為保證安全穿越，采取鐵路線(xiàn)路加固和注漿加固的方法。對(duì)施工過(guò)程中防護(hù)樁施工和施工監(jiān)測(cè)提出明確要求，探討了頂進(jìn)過(guò)程控制。

關(guān)鍵詞：土壓平衡頂管施工；  工作坑；鐵路線(xiàn)路加固；  注漿加固；施工監(jiān)測(cè)；  頂進(jìn)過(guò)程控制

Design and Construction of Long-distance Earth Pressure Balance Pipe Jacking Engineering

Abstract：Taking an earth pressure balance pipe jacking engineering for natural gas pipeline continuous crossing of a railway，an urban expressway and a river for example，the determination of pipe jacking protection culvert length and civil engineering height，the layout of working pit，the selection of jaeking pipe material and the main construction process are analyzed．In order to ensure the safe crossin9，the reinforcement of railway line and the grouting reinforcement of jacking pipe are taken．The clear requirements for fender pile construction and construction monitoring in the construction process are put forward．The jacking process control is discussed．

Keywords：earth pressure balance pipe jacking construction；working pit；railway line reinforcement；grouting reinforcement；construction monitoring；jacking process control

 

1　工程概況

為了滿(mǎn)足天津市節(jié)能減排總體要求，天津燃?xì)饧瘓F(tuán)需要建設(shè)一條DN800mm中壓天然氣管道。該管道需穿越某鐵路、簡(jiǎn)陽(yáng)路和大沽排污河。其中，某鐵路為單線(xiàn)鐵路，線(xiàn)路位于直線(xiàn)、平坡道上，軌型為60kg／m，鋼筋混凝土枕木，非電氣化，路基為普通土填筑，路肩高程5.2m；簡(jiǎn)陽(yáng)路為城市快速路，雙向八車(chē)道，交通繁忙；大沽排污河寬度為30.0m，河底高程為-1.1m。該燃?xì)夤艿啦捎庙敼苁┕?，頂進(jìn)管道采用內(nèi)徑為1750mm的鋼筋混凝土圓管?？紤]周?chē)扔泄芫€(xiàn)的標(biāo)高，頂進(jìn)管道管內(nèi)底高程取-9.62m。

2　主要設(shè)計(jì)情況

2.1　頂進(jìn)管道全長(zhǎng)的確定

頂進(jìn)管道采用63節(jié)鋼筋混凝土圓管，全部頂進(jìn)，每節(jié)長(zhǎng)度為3.0m，頂進(jìn)管道全長(zhǎng)為189.0m。頂進(jìn)過(guò)程中不設(shè)中繼站。

2.2　頂進(jìn)管道管材選擇

頂管設(shè)計(jì)參照北京鐵路局(京橋通—5002)《鐵路頂管通用圖》。頂進(jìn)管道采用鐵路專(zhuān)用雙插口鋼筋混凝土圓管，規(guī)格為Ø1750mm Ti-S，編號(hào)為T12，每節(jié)長(zhǎng)3m，管壁厚度為175mm，圓管結(jié)構(gòu)控制頂力為7450kN，頂進(jìn)時(shí)需在圓管外壁涂石蠟減阻。圓管管口接縫見(jiàn)圖1。

 

2.3　上建高度的確定

鐵路軌底至頂進(jìn)管道管頂?shù)木嚯x為13.86m，簡(jiǎn)陽(yáng)路西側(cè)路面至頂進(jìn)管道管頂?shù)木嚯x為11.27m，大沽排污河河底至頂進(jìn)管道管頂?shù)木嚯x為6.60m，鐵路路肩至頂進(jìn)管道管頂?shù)木嚯x為12.90m，簡(jiǎn)陽(yáng)路東側(cè)路面至頂進(jìn)管道管頂?shù)木嚯x為11.07m。

2.4　工作坑的布置

在簡(jiǎn)陽(yáng)路西側(cè)設(shè)頂進(jìn)工作坑實(shí)施頂進(jìn)作業(yè)，工作坑邊緣距離簡(jiǎn)陽(yáng)路18.26m，接收工作坑設(shè)于既有某鐵路東側(cè)79.59m處。工作坑采用Ø1.0m鉆孔灌注樁防護(hù)，鉆孔灌注樁樁頂冠梁高為1m，樁長(zhǎng)為20m；工作坑周?chē)捎秒p排旋噴樁止水帷幕防水，每根旋噴樁的樁長(zhǎng)為20m，樁徑均為60cm，樁間距為40cm；工作坑采用Ø60.9cm鋼管橫向支撐，以確保工作坑的穩(wěn)定及鐵路行車(chē)安全。工作坑基底鋪設(shè)50cm厚鋼筋混凝土墊層，導(dǎo)軌連接件預(yù)埋在其中，導(dǎo)軌置于混凝土墊層上。后背墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。導(dǎo)軌采用60kg／m鋼軌。

2.5　主要施工流程

本工程開(kāi)工后首先應(yīng)進(jìn)行施工場(chǎng)地內(nèi)管線(xiàn)改移、防護(hù)，進(jìn)行止水帷幕及防護(hù)樁施工。本工程屬于深基坑工程，為保證施工過(guò)程中基坑(包括頂進(jìn)工作坑和接收工作坑)的安全，必須確保防護(hù)樁的施工質(zhì)量?；臃雷o(hù)樁完成后，進(jìn)行基坑開(kāi)挖、基底處理、安裝橫撐、安裝滑板。在基坑工程完成后，頂進(jìn)施工前必須取得鐵路、市政、河道管理部門(mén)的同意，頂進(jìn)施工前應(yīng)到鐵路管理部門(mén)登記要點(diǎn)。登記要點(diǎn)后進(jìn)行頂進(jìn)設(shè)備的安裝調(diào)試和鐵路線(xiàn)路加固，然后開(kāi)始頂進(jìn)施工。為保證頂進(jìn)方向的正確，在頂進(jìn)圓管的同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)、糾偏，使頂進(jìn)始終沿著正確的方向和高度進(jìn)行。頂進(jìn)就位后要在圓管與土體之間進(jìn)行注漿加固，防止過(guò)大的沉降。待線(xiàn)路穩(wěn)定后拆除線(xiàn)路加固設(shè)備，同步拆除后背墻，設(shè)檢查井。經(jīng)驗(yàn)收合格后對(duì)基坑分層回填、夯實(shí)，恢復(fù)地表。最后進(jìn)行竣工驗(yàn)收。頂進(jìn)流程見(jiàn)圖2。

 

2.6　地基處理

頂進(jìn)管道管底為承載力較低的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，結(jié)合本工程地下水豐富的特點(diǎn)，需要對(duì)基底進(jìn)行注水泥漿液或AB型漿液加固。通過(guò)漿液的膠結(jié)、填充等作用，提高土層的內(nèi)聚力，并封堵地下水。加施工場(chǎng)地內(nèi)管線(xiàn)固后需采用雷達(dá)探測(cè)儀檢測(cè)其密實(shí)度，并且加固后的地基應(yīng)滿(mǎn)足承載力不小于100kPa的要求。注漿方式以地面注漿為主，路基內(nèi)采用斜注漿至設(shè)計(jì)高程。最后密封注漿孔。

3　鐵路線(xiàn)路加固

頂管施工對(duì)鐵路運(yùn)輸安全產(chǎn)生不利影響。為保證運(yùn)輸安全暢通，施工中必須對(duì)鐵路線(xiàn)路進(jìn)行加固。加固形式為3-5-3扣軌加固法；加固長(zhǎng)度按保護(hù)管中心考慮受力要求，為25m；扣軌采用50kg/m鋼軌。線(xiàn)路加固、頂進(jìn)施工和拆除加固設(shè)備期間，鐵路行車(chē)需限速慢行，設(shè)計(jì)限速為45km／h。拆除加固設(shè)備期間，需對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行道床清篩、搗固、順坡整平并補(bǔ)充道砟。頂進(jìn)期間線(xiàn)路方向、高程、水平等須加強(qiáng)檢查。發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路有橫移跡象，立即停止頂進(jìn)。有位置條件時(shí)，提前設(shè)地錨鋼絲繩牽拉固定線(xiàn)路，以防橫移。線(xiàn)路加固布置見(jiàn)圖3。

 

施工總體安排和操作方法均需遵照現(xiàn)行規(guī)范TB 10203—2002《鐵路橋涵施工規(guī)范》的規(guī)定。施工頂進(jìn)操作時(shí)，應(yīng)保證頂進(jìn)管道全斷面360°范圍內(nèi)不超挖，不擾動(dòng)原狀土結(jié)構(gòu)。后背墻及滑道保證滿(mǎn)足全線(xiàn)管道頂力要求，備齊用于管口破損加固的鋼板內(nèi)脹圈。作業(yè)人員上道作業(yè)時(shí)，必須做好防護(hù)措施。工具、材料的堆放不得侵界。施工限速期間，需設(shè)駐站防護(hù)員，電話(huà)通知施工現(xiàn)場(chǎng)主防護(hù)員列車(chē)運(yùn)行情況，現(xiàn)場(chǎng)主防護(hù)員用高音喇叭通知現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員。線(xiàn)路兩側(cè)防護(hù)員需認(rèn)真嘹望，來(lái)車(chē)時(shí)及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)主防護(hù)員和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員注意避讓。

加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備檢查。施工期間密切注意鋼軌及道砟變化，加強(qiáng)觀察，遇有異常，及時(shí)果斷采取措施，確保安全。

施工期間嚴(yán)格按鐵路技術(shù)規(guī)范執(zhí)行，同時(shí)使用移動(dòng)減速信號(hào)的防護(hù)辦法防護(hù)，備齊各種防護(hù)用品并安裝測(cè)速儀等設(shè)備。工點(diǎn)備用道砟不少于200m³。

頂進(jìn)就位后，在拆除長(zhǎng)枕木時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行隔六換一的操作規(guī)程，換好一根搗固一根后才能進(jìn)行下一組作業(yè)。線(xiàn)路加固全部撤出后，施工單位按照線(xiàn)路維修要求，全面維修達(dá)標(biāo)，經(jīng)工務(wù)部門(mén)同意后方可到車(chē)站登記消點(diǎn)，恢復(fù)正常行車(chē)。

4　注漿加固

4.1　注漿加固及止水原理

注漿時(shí)在不改變地層組織的情況下，將土層顆粒間存在的水強(qiáng)迫擠出，使顆粒間的空隙充滿(mǎn)漿液并使其固結(jié)，達(dá)到改良土層性狀的目的。注漿特性是使該土層粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角增大，從而使地層粘結(jié)強(qiáng)度及密實(shí)度增加，起到加固作用。顆粒間隙中充滿(mǎn)了不流動(dòng)而且固結(jié)的漿液后，土層透水性降低，形成相對(duì)隔水層。

4.2　漿液特性

本工程采用無(wú)收縮漿液，該漿液屬于安全性、高滲透性的注漿材料，固結(jié)硬化時(shí)間可根據(jù)實(shí)際工程進(jìn)行調(diào)整。無(wú)收縮漿液具有如下5個(gè)特點(diǎn)：

①固結(jié)硬化時(shí)間容易調(diào)整，設(shè)計(jì)硬化時(shí)間長(zhǎng)的漿液也具有很高的強(qiáng)度。

②滲透性良好，特別是對(duì)微細(xì)砂層的滲透性更好。

③在地層中有流水的情況下也具有很強(qiáng)的固結(jié)性能。

④漿液強(qiáng)度、硬化時(shí)間、滲透性能可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要調(diào)整。

⑤漿液不流失，固結(jié)后不收縮，硬化劑無(wú)毒，對(duì)地下水不會(huì)造成污染。

4.3　漿液配比

漿液通常有兩種：AB型漿液和水泥漿液。

AB型漿液采用P．O42.5硅酸鹽純水泥漿(加防腐材料)及水玻璃混合液，為增加漿液滲透力，水泥采用超細(xì)水泥。

水泥漿液：水灰質(zhì)量比為1：1～1.1：1。水玻璃摻混量為水泥用量(質(zhì)量)的5％。

當(dāng)遇如下2種情況時(shí)，應(yīng)采用停停灌灌方式或調(diào)整漿液濃度：

①水泥漿液擴(kuò)散過(guò)遠(yuǎn)，即出現(xiàn)跑漿現(xiàn)象。

②注漿孔孔口附近冒漿。

4.4　注漿壓力、擴(kuò)散半徑及注入率

注漿壓力一般為0.1～0.6MPa，最大為1.5MPa；擴(kuò)散半徑按0.5m考慮；地基土漿液注入率(漿液與土體的體積比)采用15％，注漿加固后地表隆起累計(jì)不得大于20mm，注漿平面影響范圍控制在2m以?xún)?nèi)。注漿完成后需采用雷達(dá)探測(cè)地基密實(shí)性。

4．5．1鉆孔

①布孔：嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖布孔并進(jìn)行復(fù)核。

②鉆機(jī)定位：定位準(zhǔn)確，鉆頭點(diǎn)位水平誤差≤20mm，鉆桿垂直誤差≤1°。

③鉆孔：密切觀察鉆進(jìn)尺度及溢水出水情況，出現(xiàn)涌水時(shí)，立即停鉆，先行注漿止水，再分析原因。確認(rèn)止水效果后，方可繼續(xù)鉆孔。鐵路線(xiàn)路注漿鉆孔布置見(jiàn)圖4。

 

4．5．2配料計(jì)量

配料計(jì)量工具必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格，按照設(shè)計(jì)配方配料。

4．5．3現(xiàn)場(chǎng)控制

注漿按照實(shí)驗(yàn)確定的注漿程序施工。進(jìn)漿量必須準(zhǔn)確，嚴(yán)格控制注漿壓力、注漿方向，并由專(zhuān)人操作。當(dāng)壓力突然上升或從孔壁、地面溢漿以及跑漿時(shí)，立即停止注漿。應(yīng)采取措施解決，并確保注漿量。注漿完畢后，應(yīng)采取措施保證不溢漿、不跑漿。由專(zhuān)人負(fù)責(zé)每道工序的操作記錄。注漿全過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)施工檢查和檢測(cè)，防止地面出水溢漿、隆起和施工地段的地面沉降。

5　防護(hù)樁施工應(yīng)注意的問(wèn)題

基坑開(kāi)挖前，首先進(jìn)行防護(hù)樁的施工，為開(kāi)挖安全創(chuàng)造有利條件，防護(hù)樁的施工應(yīng)注意以下問(wèn)題：

①鋼筋籠主筋宜采用搭接焊，鋼筋籠的焊接或搭接接頭位置應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)。

②鋼筋籠在起吊、運(yùn)輸和安裝中應(yīng)采取措施防止變形，并應(yīng)有保護(hù)層墊塊。鋼筋籠吊裝不得碰損孔壁，并應(yīng)檢測(cè)其水平位置和高程是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，合格后方可固定鋼筋籠，灌注混凝土。

③灌注樁混凝土灌注過(guò)程中導(dǎo)管應(yīng)始終插入混凝土中，嚴(yán)格控制導(dǎo)管不得提出混凝土面。單樁混凝土灌注時(shí)間不宜超過(guò)4h，混凝土必須連續(xù)灌注，不得中斷。

④在鋼筋較密處灌注混凝土?xí)r，必須注意確?；炷恋拿軐?shí)性，防止出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象，保證混凝土的灌注質(zhì)量。

⑤鉆孔灌注樁成樁后應(yīng)進(jìn)行樁身混凝土質(zhì)量檢查，按照天津地方標(biāo)準(zhǔn)DB 29-20—2000《巖土工程技術(shù)規(guī)范》、交通部標(biāo)準(zhǔn)JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》及交通部標(biāo)準(zhǔn)JGJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行。

⑥冠梁施工前，應(yīng)將鉆孔灌注樁樁頂疏松的混凝土浮渣鑿除清理干凈，樁頂以上露出的鋼筋長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證冠梁與排樁連接牢固。

⑦基坑開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)做好基坑內(nèi)的排水工作，盡量避免雨季施工，如在雨季施工，必須準(zhǔn)備足夠的抽水設(shè)備。

⑧施工中應(yīng)對(duì)基坑水平位移、周?chē)鷺蛄航Y(jié)構(gòu)及股道的變形和沉降、防護(hù)樁內(nèi)力及鋼管支撐的軸力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。超過(guò)警戒值時(shí)及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。

⑨基坑開(kāi)挖時(shí)應(yīng)分層、分段對(duì)稱(chēng)平衡開(kāi)挖，每層先挖中間土后挖兩側(cè)土，每層挖土厚度不宜超過(guò)3m，開(kāi)挖至支撐下500mm后及時(shí)架設(shè)支撐。在支撐未安裝好前，不得超挖下層土方。開(kāi)挖至距坑底300mm時(shí)應(yīng)由人工開(kāi)挖、找平。

⑩在機(jī)械挖土過(guò)程中，要配備經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員擔(dān)當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)指揮，切實(shí)保護(hù)好樁身及支撐系統(tǒng)不受碰撞，并配以一定的人工挖土。

6　施工監(jiān)測(cè)

整個(gè)施工過(guò)程中，要對(duì)既有的線(xiàn)路和防護(hù)樁進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，應(yīng)從以下4方面著手：

①防護(hù)樁與周?chē)h(huán)境的監(jiān)測(cè)主要分為變形監(jiān)測(cè)與應(yīng)力監(jiān)測(cè)。變形監(jiān)測(cè)儀器主要采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和測(cè)斜儀等，應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀器主要采用應(yīng)變計(jì)和壓力傳感器等。監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目有：既有鐵路路基、樁頂水平位移、鋼管支撐軸力、樁身傾斜、水位觀測(cè)、地面沉降等。

②通過(guò)動(dòng)態(tài)信息管理，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)處理并及時(shí)反饋以指導(dǎo)施工。發(fā)現(xiàn)防護(hù)樁異常情況應(yīng)立即處理，防止發(fā)生工程事故。如實(shí)測(cè)樁體的最大水平位移超過(guò)允許值0.25％h的80％(h為基坑深度)，應(yīng)采取適當(dāng)措施并加密觀測(cè)次數(shù)。

③基坑及防護(hù)樁報(bào)警值詳見(jiàn)GB 50497—2009((建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求。建筑基坑工程周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警值按控制值的70％作為預(yù)警值，80％作為報(bào)警值。

④施工前需提前進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并收集既有鐵路沉降數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，模擬沉降曲線(xiàn)，施工期間進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。如沉降監(jiān)測(cè)值在沉降曲線(xiàn)以外，超出值大于允許值時(shí)應(yīng)立即停止施工，并查找原因，待制定相應(yīng)措施后方可繼續(xù)施工。

7　頂進(jìn)過(guò)程控制

頂進(jìn)作業(yè)時(shí)，如果頂管掘進(jìn)機(jī)操作不當(dāng)，極易引起管前挖掘面出現(xiàn)失穩(wěn)，造成頂力驟增或地面沉陷，引發(fā)質(zhì)量安全事故。因此，加強(qiáng)頂進(jìn)過(guò)程控制，是頂管施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須給予高度重視。

7．1　初始頂進(jìn)

我們把從破洞一直到第三節(jié)混凝土管全部推進(jìn)土中的全過(guò)程稱(chēng)之為初始頂進(jìn)。在頂管施工中，初始頂進(jìn)是一個(gè)至關(guān)重要的階段，它的成敗將決定整個(gè)頂管過(guò)程的成敗。

初始頂進(jìn)分為以下3步：

第一步是破洞。在破洞之前，洞口必須有防止土體或砂層塌方的措施。在均勻的土質(zhì)中頂進(jìn)時(shí)，一般洞口采用磚砌封門(mén)。如果在砂土中，比較有效的兩種方法是采取深層攪拌樁和高壓旋噴樁，推薦采用高壓旋噴樁來(lái)對(duì)工作坑洞口外土體進(jìn)行加固。因?yàn)橐话沩敼苁┕ざ荚诒容^狹小的場(chǎng)地，深層攪拌樁的施工設(shè)備龐大，占地大，樁機(jī)高度很高，在市區(qū)很容易受高壓線(xiàn)等的制約，另外相比于高壓旋噴樁機(jī)造價(jià)高，所以不推薦使用。高壓旋噴樁機(jī)小，加固土體效果理想，加固頂管洞口外土體時(shí)可以采用純水泥漿，也可以摻加適量的粉煤灰，主要根據(jù)工期和經(jīng)濟(jì)性選擇。在工作坑洞口外側(cè)采用水灰比(質(zhì)量比)為1：1的水泥漿，添加水泥漿總質(zhì)量2％的氯化鈣，正常氣溫養(yǎng)護(hù)期為7～10d，因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)期過(guò)長(zhǎng)高壓旋噴樁處理過(guò)的土體強(qiáng)度過(guò)大，機(jī)具穿過(guò)困難。而在接收工作坑洞口處理時(shí)則摻加水泥漿總質(zhì)量30％的粉煤灰，養(yǎng)護(hù)期為28d。實(shí)踐證明，其加固效果非常好，而且不影響頂進(jìn)；另外高壓旋噴樁還可用于對(duì)工作坑坑壁的預(yù)支護(hù)。

第二步是頂管機(jī)入土。當(dāng)封門(mén)破除后，可把頂管機(jī)刀盤(pán)開(kāi)動(dòng)，用主頂油缸徐徐把頂管機(jī)推人土中。這一過(guò)程中應(yīng)注意防止刀盤(pán)嵌入砂土中不轉(zhuǎn)而頂管機(jī)殼體旋轉(zhuǎn)，采取控制頂進(jìn)速度和在頂管機(jī)左右兩側(cè)加設(shè)角撐的辦法來(lái)防止頂管機(jī)殼體旋轉(zhuǎn)。

第三步是將機(jī)頭后方的兩根混凝土管與機(jī)頭管連接，形成一個(gè)整體，用來(lái)控制頂進(jìn)段的高程和平面偏差。初始頂進(jìn)工作完成后，應(yīng)停下來(lái)進(jìn)行一次全面的測(cè)量，并把測(cè)量數(shù)據(jù)繪成曲線(xiàn)，便于分析。

同時(shí)，在初始頂進(jìn)中還需注意，在初始頂進(jìn)的后期方可進(jìn)行正常的方向校正工作，這是因?yàn)槿绻?dāng)?shù)谝还?jié)混凝土管尚未與頂管機(jī)后殼體連接時(shí)進(jìn)行糾偏，這時(shí)頂管機(jī)的前殼體已在土中，后殼體還在導(dǎo)軌上，糾偏時(shí)前殼體不動(dòng)，后殼體則有可能偏離導(dǎo)軌，不僅起不到糾偏作用，反而會(huì)帶來(lái)更多的麻煩。在初始頂進(jìn)階段若非要糾偏不可，這時(shí)也只能用糾偏油缸推出(即使糾偏油缸伸出)，而不能用糾偏油缸拉(即不能使糾偏油缸縮回)。

7.2　頂管機(jī)刀盤(pán)轉(zhuǎn)速和扭矩的控制和調(diào)整

在頂進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)土質(zhì)情況和頂進(jìn)效果進(jìn)行刀盤(pán)轉(zhuǎn)速和扭矩的控制和調(diào)整。正常頂進(jìn)情況下刀盤(pán)應(yīng)調(diào)至高轉(zhuǎn)速、中低扭矩的狀態(tài)工作，以獲得較好的切削和土倉(cāng)泥土攪拌效果。在施工中需停止刀盤(pán)回轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)先停止頂進(jìn)，讓刀盤(pán)回轉(zhuǎn)一段時(shí)間，觀察到刀盤(pán)工作電流(或工作油壓)開(kāi)始回落后方可停止刀盤(pán)回轉(zhuǎn)。在頂進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)刀盤(pán)工作電流(或油壓)異常上升時(shí)，應(yīng)降低頂進(jìn)速度或停止頂進(jìn)，待刀盤(pán)電流(或油壓)平穩(wěn)后再按正常速度頂進(jìn)。當(dāng)頂管機(jī)頭發(fā)生自轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)將刀盤(pán)回轉(zhuǎn)方向調(diào)至與頂管機(jī)頭自轉(zhuǎn)相同方向進(jìn)行頂管機(jī)頭的旋轉(zhuǎn)偏移糾正。刀盤(pán)的重新起動(dòng)應(yīng)采取一切可能的措施降低起動(dòng)阻力，在確認(rèn)不會(huì)對(duì)設(shè)備造成破壞或進(jìn)一步加大頂進(jìn)困難后，方可加大扭矩起動(dòng)刀盤(pán)。

7.3　頂進(jìn)設(shè)備操作

頂進(jìn)設(shè)備的操作應(yīng)按前方頂進(jìn)反饋的控制信息要求實(shí)施。初始頂進(jìn)或中途停機(jī)重新頂進(jìn)時(shí)，都應(yīng)遵循從低速到高速的控制原則。頂進(jìn)速度應(yīng)盡量控制平穩(wěn)，尤其要避免頂速突然加大的現(xiàn)象。對(duì)頂進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的任何工作油壓波動(dòng)都應(yīng)及時(shí)分析原因并采取相應(yīng)措施。遇到下列情況時(shí)應(yīng)立即停止頂進(jìn)，及時(shí)分析原因并采取相應(yīng)措施，處理完善后再繼續(xù)頂進(jìn)：

①頂進(jìn)頂力驟升或頂力達(dá)到最大值時(shí)；

②后背墻發(fā)生位移或后背墻開(kāi)裂時(shí)；

③千斤頂油管不通或油泵工作不正常時(shí)；

④監(jiān)視器工作不正常時(shí)；

⑤激光經(jīng)緯儀工作不正常時(shí)；

⑥混凝土管出現(xiàn)裂縫或破損時(shí)；

⑦洞口止水圈漏水時(shí)；

⑧電路發(fā)生故障時(shí)。

7.4　高程及平面誤差監(jiān)測(cè)

土壓平衡頂管施工測(cè)量應(yīng)建立地面及地下測(cè)量控制系統(tǒng)，控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不易擾動(dòng)、視線(xiàn)清楚、方便校核、易于保護(hù)處。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)前端頂管機(jī)偏離軸線(xiàn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，提高施工測(cè)量效率并與機(jī)械化頂管技術(shù)相適應(yīng)，土壓平衡頂管應(yīng)采用激光導(dǎo)向進(jìn)行監(jiān)控。宜以激光測(cè)量數(shù)據(jù)作為頂進(jìn)過(guò)程中判斷前端頂管機(jī)高程及中線(xiàn)誤差的主要依據(jù)。在沒(méi)有激光測(cè)量?jī)x器的情況下，可使用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀進(jìn)行高程和平面誤差的校驗(yàn)測(cè)量。使用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀對(duì)頂管機(jī)進(jìn)行測(cè)量應(yīng)安排在工作間隙進(jìn)行，在糾偏過(guò)程中應(yīng)增加測(cè)量次數(shù)，反之在頂進(jìn)正常情況下可減少測(cè)量次數(shù)。每完成一節(jié)管子的頂進(jìn)，應(yīng)測(cè)量一次管道高程和平面誤差；每個(gè)接口應(yīng)測(cè)一點(diǎn)，有錯(cuò)口時(shí)測(cè)兩點(diǎn)，并形成文件。頂進(jìn)工作坑與接收工作坑貫通后，應(yīng)進(jìn)行管道最終驗(yàn)收測(cè)量。

7.5　糾偏操作

頂進(jìn)過(guò)程中的糾偏是頂管作業(yè)質(zhì)量的關(guān)鍵，若操作不當(dāng)，可能造成頂力驟升，管接口破損，嚴(yán)重時(shí)可能造成管道無(wú)法頂進(jìn)，引發(fā)嚴(yán)重的安全、質(zhì)量事故和重大經(jīng)濟(jì)損失。尤其是在砂層中頂進(jìn)，管道極易由于泥水過(guò)度沖刷造成頂管機(jī)機(jī)頭下沉，因此，對(duì)于頂進(jìn)過(guò)程的糾偏尤為重要。在機(jī)頭和機(jī)頭連接工具管出洞前，即使發(fā)生平面和高程偏差，也盡可能不要糾偏，因?yàn)榇藭r(shí)糾偏，機(jī)頭連接工具管尚位于導(dǎo)軌上，起不到糾偏效果；機(jī)頭連接工具管出洞后，若高程和平面誤差在±2cm以?xún)?nèi)時(shí)，可不糾偏，當(dāng)高程或平面誤差超出標(biāo)準(zhǔn)值2cm以上時(shí)，根據(jù)監(jiān)視器內(nèi)的光點(diǎn)位置變化趨勢(shì)進(jìn)行糾偏。糾偏必須有一個(gè)提前量，遵循“先糾高程，后糾平面，小角度連續(xù)糾偏”的原則，糾偏油缸的伸出量一次不得太大(以不超過(guò)2cm為宜)；當(dāng)光點(diǎn)位置有反向移動(dòng)趨勢(shì)或移動(dòng)速度放緩時(shí)，可將糾偏油缸縮回，停止糾偏；糾偏時(shí)還應(yīng)觀察監(jiān)視器內(nèi)仰俯角和旋轉(zhuǎn)角變化，作為參考值，仰俯角和旋轉(zhuǎn)角最大偏差不得超過(guò)原始值3°。當(dāng)監(jiān)視器中光點(diǎn)發(fā)生顯著變化時(shí)，應(yīng)停止頂進(jìn)，測(cè)量人員須下坑對(duì)經(jīng)緯儀進(jìn)行重新校正復(fù)核，查找是否屬儀器被觸碰或震動(dòng)所致；若不是，須進(jìn)行原因分析，并會(huì)商處理辦法。頂進(jìn)工程中，操作人員應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)視器各項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化，并及時(shí)記錄，在分析記錄數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行糾偏。頂管過(guò)程中，操作人員必須對(duì)頂管各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，頂進(jìn)記錄應(yīng)做到記錄準(zhǔn)確、清楚、完整、及時(shí)，頂進(jìn)記錄每頂進(jìn)一節(jié)管子記錄數(shù)據(jù)不得少于一次，每班次不少于6次，尤其是交接班前，無(wú)論該管子是否完全頂進(jìn)都應(yīng)進(jìn)行記錄，交接班必須履行交接班手續(xù)，測(cè)量人員應(yīng)相互溝通。測(cè)量人員應(yīng)對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行每作業(yè)班次不少于兩次的校核，并保留校核記錄。

7.6　頂進(jìn)過(guò)程中工作坑管理

工作坑是圓管安裝、頂進(jìn)、泥土運(yùn)輸、測(cè)量等交叉作業(yè)的區(qū)域，應(yīng)制定工作坑管理制度。應(yīng)合理安排施工作業(yè)順序并做好施工人員的調(diào)配管理，各道工序操作應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)，職責(zé)分明。頂管機(jī)、工作坑內(nèi)以及地面上設(shè)備的操作應(yīng)有統(tǒng)一的施工指揮，按約定的信號(hào)操作，并設(shè)有報(bào)警信號(hào)。圓管吊運(yùn)的方式、吊具強(qiáng)度及合理性等應(yīng)經(jīng)檢查確認(rèn)安全可靠。圓管從工作坑平臺(tái)上吊運(yùn)到主頂設(shè)備軌道上的過(guò)程中，應(yīng)有相應(yīng)措施保證施工人員的安全，并防止可能對(duì)圓管造成的損壞。圓管吊運(yùn)到主頂設(shè)備軌道上后，應(yīng)進(jìn)行管端密封圈部位的清潔和潤(rùn)滑處理，并調(diào)整好圓管接口同心度。圓管對(duì)接宜借助主頂設(shè)備緩慢將圓管頂入，應(yīng)注意檢查密封圈的情況，防止被擠破或擠出。頂鐵應(yīng)有足夠的剛度，頂鐵上有鎖定裝置；頂鐵的安裝必須保證對(duì)位準(zhǔn)確，防止千斤頂活塞桿偏心受力；邊圈與管口之間應(yīng)采用緩沖材料襯墊。施工過(guò)程中應(yīng)注意防止頂進(jìn)千斤頂活塞桿被硬物撞傷，應(yīng)及時(shí)清除灑落在活塞桿上的泥砂和污物。施工過(guò)程中應(yīng)注意保護(hù)好測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)及固定在工作坑內(nèi)的測(cè)量?jī)x器等，測(cè)量點(diǎn)及測(cè)量?jī)x器應(yīng)定時(shí)或定況進(jìn)行校核。施工過(guò)程中應(yīng)避免出現(xiàn)互相干擾的交叉作業(yè)。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置圓管存放區(qū)，圓管應(yīng)排放整齊，以方便吊運(yùn)下管。

7.7　施工指令及記錄

土壓平衡頂管施工應(yīng)有統(tǒng)一的施工組織和現(xiàn)場(chǎng)指揮，頂進(jìn)指令、糾偏指令、停止指令應(yīng)由有關(guān)負(fù)責(zé)人做出。頂進(jìn)應(yīng)晝夜連續(xù)進(jìn)行施工，除頂管機(jī)停機(jī)正常維護(hù)或不可抗拒情況下，不得停止作業(yè)。每班均應(yīng)填寫(xiě)施工記錄。施工記錄應(yīng)包括長(zhǎng)度、頂力或油泵壓力、管位偏差及其校正情況、土質(zhì)水位變化、出現(xiàn)的問(wèn)題、應(yīng)注意的事項(xiàng)。交接班時(shí)應(yīng)將施工記錄向下一班交接清楚。應(yīng)設(shè)專(zhuān)職人員對(duì)頂管施工設(shè)備進(jìn)行定期保養(yǎng)和日常維修，做維修保養(yǎng)記錄。

8　結(jié)語(yǔ)

本頂管工程于2012年6月開(kāi)始工作坑開(kāi)挖、既有線(xiàn)路加固、頂進(jìn)，于8月竣工。本工程施工過(guò)程安全、防護(hù)達(dá)標(biāo)、施工速度快、工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，獲得了業(yè)主單位、鐵路管理單位、市政管理單位的一致好評(píng)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

 

 

本文作者：楊惠豐

作者單位：天津市津燃熱電有限公司