摘要：本文结合虹许、虹梅雨水泵站及总管新建工程实际施工情况，简述DN3500曲线顶管穿越河道、穿越中环、曲线线性控制等几项关键施工技术，为类似工程施工积累经验。
关键词：大管径；曲线顶管；长距离顶进
1、工程概况
本工程新建沿规划红松路至泵站的雨水排水总管采用顶管施工方法。曲线顶管包括03/HSY→04/HSY顶管段、07/HSY→06/HSY顶管段两段，其中03/HSY→04/HSY顶管段管底标高为-9.5~-9.9m，覆土厚度为10.08m~1.38m，顶管长度为400m，穿越土层为④淤泥质粘土，穿越野奴泾河。07/HSY→06/HSY顶管穿越上海市中环线，管底标高为-3.87~-5.69m，覆土厚度为5.27m~5.45m，顶管长度为815m，穿越土层为③淤泥质粉质粘土夹粘质粉土④淤泥质粘土。
2、施工设备
本工程曲线顶管采用大刀盘、大扭矩泥水平衡顶管机，泥水平衡顶管机的优点是：
（1）适用的土质范围比较广，特别是在地下水压力很高以及变化范围很大的条件下；
（2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小；
（3）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为突出；
（4）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业；
（5）泥水输送弃土为连续作业。
3、顶管施工技术措施
3.1顶管穿河施工
本工程3#→4#顶管施工需穿越野奴泾河道，顶管穿越河道可能存在的风险包括：
（1）顶管穿越河道过程中产生的挤压力导致河道防汛墙及防汛大堤路面不均匀沉降或变形，甚至可能引起防汛墙开裂或河水倒灌。
（2）在穿越河床时，存在顶管机头上浮或发生冒顶的风险。
对应措施：
（3）加大顶管监测频率，在穿越的重点部位安排专人值班。
（4）穿越河道时严格控制顶管机的推进速度，保持均衡、匀速，减少顶管顶进对前方土体的扰动，从而减少对河床或防汛墙的影响。
（5）正确选取顶管机头正面土压力，及时调整和控制压注触变泥浆的压力和注浆量，严格控制出土量，以达到水土压力平衡，减少河床沉降和隆起。
（6）加强对防汛墙沉降和变形的监测，并根据监测数据合理调整施工参数。
3.2 顶管穿越中环
中环线作为上海市交通大动脉，沉降过大将造成上海市交通的严重压力，带来极大不利影响。因此，施工过程中必须严格把控每一道施工工序，采取相应的技术措施控制沉降在2mm范围内。
（1）采用面板式大刀盘泥水平衡顶管掘进机（DH-3500泥水平衡顶管掘进机），该顶管掘进机对开挖面的扰动最小，使开挖面始终处于稳定状态。
（2）建立顶管模拟试验段，布设在顶管出洞后50m区域，纵向间距5m/个，横向间距2.4m/个。收集顶管掘进参数，采用数理统计原理，寻找顶管掘进参数与路面沉降数值之间的联系。
（3）制定合理的压浆工艺，严格按照压浆规程进行，坚持“先压后定、随压随顶、及时补浆”的原则。
（4）提高轴线测量频率。在顶管穿越中环前20m时，顶管轴线测量频率提高至1次/m，每顶进15m进行一次顶进轴线复核。顶管穿越过程中，每顶进50cm测量一次顶管姿态。
（5）深层土体侧向位移及分层沉降监测，分层沉降及侧向位移共用同一测孔，土体侧向位移（土体测斜孔）采用测斜管，分层沉降采用磁环。拟在每根管线处各布设1孔，测斜孔深度大于顶管底部深度5米，分层沉降环每点布设3个深度，分别对应顶管管顶、中心及管底标高。
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3.3曲线顶管施工
3.3.1管接口接缝张开计算
为了防止曲线顶管管口破坏，管道周圈范围内都需垫上特殊的衬垫，衬垫在混凝土管张角的顶管被压缩到厚度为S0，这时，相邻两节管道的张角在管内外可测得四个间隙：管外最小开口间隙S0，管外最大开口间隙S1，管内最大开口间隙S2，管内最小开口间隙S3。各间隙可按下列公式计算，以3#工作井→4#接收井管段为例：
管外接缝最大张开计算S1=（L×D）/（R－r。）=（2.5×4.2）/（1896－2.1）=5.54mm
管内接缝最大张开计算
S2=L×（D－t）/（R－r。）=2.5×（4.2－0.35）/（1896－2.1）=5.08mm
管内接缝最小张开计算S3=L×t/（R－r。）=2.5×0.35/（1896－2.1）=0.46mm
3.3.2曲线顶管管缝控制
曲线顶管的管缝控制至关重要，管外最大开口间隙控制在20mm范围内，管缝未张开就形不成曲线，张开过大，顶管纵向就会失稳，严重时顶管的线形就会形成蛇行，最大偏差值将超过规范允许范围，甚至会给工程带来危险。
3.3.3曲线顶管的测量
曲线顶管的测量好坏关系到管线线形的圆顺，甚至影响到顶管的顺利贯通，曲线顶管的测量分为简单测量和复杂测量，采用何种方法是由一次最大测量距离而定的。以3#工作井→4#接收井管段为例：
L=[（D-0.2）（4R-D+0.2）]0.5
式中D——管道内径取3.5m；R——曲线半径，取1896米；L=158m＜400m
一次最大测量距离小于曲线弧长，测量仪器在工作井内无法通视，必须在管内设测站，本段需要两个测站，分别在里程133米和267米处。
3.3.4曲线顶管纠偏措施
管道轴线要符合设计要求的轴线，主要靠工具头测量和纠偏的结合，其中纠偏是主要的手段，纠偏应符合以下原则：
（1）勤测勤纠：每顶进一段距离后，测量一次工具头轴线及标高的偏差情况。
（2）小角度纠偏：每次纠偏角度要小，纠偏角度变化值不大于0.5°。
（3）纠偏不能大起大落，出现较大偏差时，要保持管道以适当的曲率半径慢慢的调整返回到轴线上，避免相邻两段间形成过大的夹角。
（4）及时进行纠偏，不允许有急剧的改变，否则，管道很可能发生严重的破损。
4、控制实施效果
根据方案采取的技术措施以及施工过程中的质量把控，顶管施工时管线垂直位移和管线水平位移监测、周边建筑物垂直位移监测、顶管轴线地表垂直位移监测均在报警值范围内，使顶管施工对周围环境的不利影响大大降低，取得了良好的社会效益，得到了政府相关部门的一致好评。
结语
随着城市化发展，满足人们日益提高的生活质量，城市基础设施需求不断增大，为减少对市政道路的占用、减少对周边居民的影响、加快施工进度，顶管法施工将越来越多的运用于城市地下管线工程中。本工程针对长距离曲线顶管施工采取的针对性技术措施，保证了顶管进出洞安全，确保工程施工质量，同时穿越河道及上海市大动脉-中环道路时，减少了顶管施工对河道及市政道路的不利影响，降低了工程风险，取得了良好的社会效益、经济效益，为类似大管径钢筋混凝土长距离曲线顶管施工提供参考。
参考文献：
[1]DG/TJ08-2049-2008，顶管工程施工规程
[2]刘鸿鸣、徐玉夏、陈永飞，大口径混凝土管曲线顶管施工技术，上海市基础工程公司，200002
[3]柯家满，大管径管道顶管施工，广州协安建设工程有限公司，510075
[4]宋勇，大口径小半径曲线顶管施工技术分析与应用，上海交通大学，20100701
[5]黄高飞，大口径长距离急曲线顶管技术的应用，上海市第二市政工程有限公司，200061
[6]黄志伟、王盛，大口径长距离曲线顶管施工技术，宏润建设集团股份有限公司，200030
[7]刘培荣，长距离曲线顶管技术的应用[J]，福建建设科技，2003（3）
论文作者:李小杰,刁朋,姜舟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/7
标签：顶管论文; 曲线论文; 测量论文; 轴线论文; 泥水论文; 河道论文; 位移论文; 《基层建设》2018年第34期论文;