关键词：长距离大直径；曲线顶管；技术控制
在城市市区基础设施的不断完善下，地下地上的建筑变得更加密切，建筑空间逐渐缩小，由此在施工的过程中对地下工程的施工难度、施工技术要求等也相应的提升。顶管施工是地下隧道工程施工的主要技术形式，在工程建设的深入发展下，隧道埋深和直径也不断朝着纵深向的趋势发展，对顶程的距离也越来越长，但是在具体施工中由于受到技术能力、工期要求、施工成本、管材强度等多种因素的影响，工程顶程距离受到了制约。为此，文章以某最大直径且同样直径最长距离的顶管工程为基本研究对象，就长距离大直径曲线顶管技术的控制和应用问题进行探究。
一、工程概述
某污水治理南线输送干线完善工程采用的是顶管施工技术，工程敷设采取的是平行双管模式，管子的总体长度是52km，工程管道的内部直径是4000mm，外部直径是4640mm，管材是钢筋混凝土，每节混凝土的长度是2.5m。从工程建设的应用情况来看，这项工程是我国国内最大直径的钢筋混凝土顶管工程。工程的顶管覆盖土厚度在6m-12m之间，覆盖土的浅层穿越了河沟，顶管穿越的土层分布稳定、厚度较厚，但是土质的强度、渗透性、压缩性等较差，施工过程中很容易受到外界环境的干扰。
二、顶管设备的选择
（一）掘进机设备的选型改装
在顶管施工中，被阻掘进机位在距离井深298m左右的轴线上，结合地质资料反馈，对接区在灰色沙质粉土层和淤泥粉质粘土层的内部，这层土质不均匀，工程表面建筑拥有较多的垃圾。由此，在施工过程中为了确保工程的质量和施工安全，顶管对接应用多刀盘土压平衡顶管掘进机。顶管操作的过程中可以同构螺杆泵来向开挖面的土舱中注入膨润土泥浆，提升开挖土体的黏性。在对接施工操作之前，施工人员可以通过注浆孔来对对接区域的土体进行加固补充。掘进机结构示意图如图一所示。
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图一：掘进机结构示意图
（二）工具管参数信息和纠偏结构
掘进机由二段一铰共同组成，刀盘上焊接硬质合金刀头，掘进机的纠偏结构应用了八只带关节轴承，最大顶力是100吨的油缸。油缸在断面上的安排两只一组，呈现对称布置的模式，每组纠偏油缸指针达到0刻度位置的时候，证明纠偏油缸处于一种全部缩进的状态。这个时候利用纠偏油缸的伸缩性能够实现对掘进机顶进偏差的纠正。
三、长距离大直径曲线顶管技术
（一）圆形工作井后靠背制作施工技术
后座所能够承受顶力的大小深刻影响长距离顶管顶进距离。在一般情况下，以顶管节所能够承受的最大顶力来检验顶管工作井的后座是否能够承受最大顶力的反作用力。在顶管施工操作中不能出现超过总顶力的现象。因此，在顶管施工中，通过在井内浇筑一后座墙来使得油缸顶力的反力均匀的作用在工作井的后方土体上。在实际施工操作中，为了确保顶管能够正常顶进，需要相关人员充分掌握后靠背制作技术。
在确保顶管正常顶进的时候，在矩形工作井中可以直接将工作井壁作为后靠背。圆形工作井如果是朝着某一个方向顶进，其后靠背的设置也比较简单，但是如果圆形工作井需要向两个方向顶进，顶进的方向一般不在一条轴线上。为了确保后靠背工作面和顶进轴线形成一个直角，施工人员需要精准制作后靠背。
某工作井担负着双向四条管道，总长度是5765m的顶管施工，在这个过程中，后靠背的稳定、可靠深刻影响顶管出洞以及整个长距离顶管的顶进施工。为此，在施工中，工作将需要向东西两个方面分别顶进，且要确保顶进的方向不在一条轴线上，并时刻保持163度的夹角。在实际施工中，上一个阶段的顶进施工方向会成为另外一个方向顶进顶管的后靠背，为此，需要在施工中确保后靠背的施工稳定。
后靠背通过如图二所示的预制模板分层叠放在一起，之后通过预制模块来将预埋件焊接在一起确保整体施工的安全性、稳定性、在组合完成之后要将零件调整到适合的位置上，并在模块和壁间空隙中填入混凝土，将预制混凝土模块和后靠背井壁联系在一起。
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图二：后靠背示意图
（二）中继环施工技术
中继环施工技术在长距离大直径曲线制作施工中应用的意义具体体现在以下几个方面：第一，能够实现对顶力的有效补充。在后座顶力不充足的情况下能够增大总顶力；第二，能够通过合力方向的调节来有效降低曲线段顶力传递过程中出现的分力过度上升的问题；第三，通过启动中继环来达到降低局部顶力的目的。
每道中继环上需要安装56只单只顶力500KN的油缸，其中最大的顶力不能超过28000KN。中继环设计允许的转角是0.2度，正常情况下，许用油压的范围在0-25MPa。在实际施工操作中，在圆角的方向上可以根据需要进行局部的调整，从而使得中继环具有良好的止水性。
文章所研究 工程所使用的中继千斤顶采用的是整体滑动式固定骨架，支架的设计经过精细化的加工，整体精准度较高，在使用的过程中能够避免千斤顶安装不平行或者吊装过程中整体偏移的问题。
结合工程实际情况，中继环的具体配置信息如下所示：第一，掘进机正面阻力N的计算。根据地质资料信息，工程顶管穿越土层按照四层灰色淤泥质为例，内部摩擦角为11.1度经过计算，迎面阻力N是5730KN。第二，每米管壁的摩擦阻力是72.88KN。第三，顶管第一道中继环的L是101m，第二环在第一环后面的20m位置上。
考虑到工程顶管曲线分布较多，顶管顶进过程中不可避免的会对管外土地带来影响。为此，需要通过减少顶进力和改善传递性质来解决这个问题。在具体施工中通过减小中继环的间距，并在140m间隔的位置上额外增加设置中继环，从而增加曲线段顶管的安全性和稳定性。
长距离大直径曲线顶管顶进中继环的安排布置如图三所示。
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图三：长距离大直径曲线顶管顶进中继环的安排
（三）注浆减阻施工技术
在超长距离曲线顶管施工中，在管节局部受力超过混凝土管所能够承受的最大极限的时候，混凝土管出现破碎的几率会增加。而出现这种问题的主要原因是顶管周围具备减阻支撑作用的泥浆套不完整。为此，在长距离大直径曲线顶管施工过程中需要加强对阻泥浆材料和注浆操作工艺的选择。
另外，在注浆操作的过程中还需要加大控制力度，具体需要做好以下几点：第一，确保穿墙管止水的有效性。在顶进过程中，在停止压浆操作的同时还需要停止顶进工作。第二，实现对注浆操作的全过程跟紧。第三，跟踪注浆操作在遵循相关要求的同时，补浆操作要按照顺序进行。
结束语
综上所述，文章在分析长距离大直径曲线顶管技术应用影响因素的情况下，以某工程为基本研究对象，介绍了圆形工作将后靠背制作施工技术、长距离顶管中继环施工技术、长距离大直径顶管注浆施工技术，旨在能够为相关工程施工提供重要参考支持。
【参考文献】
[1]郑洪飞. 浅谈长距离大直径曲线顶管技术控制[J]. 文摘版:工程技术, 2015(14):277-278.
[2]余剑锋. 大直径长距离曲线顶管在软硬土层中的综合应用[J]. 中国建设信息化, 2016(10):19-25.
论文作者:王思维
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年5期
论文发表时间:2020/4/30
标签：顶管论文; 直径论文; 靠背论文; 曲线论文; 工程论文; 过程中论文; 操作论文; 《工程管理前沿》2020年5期论文;