摘要：大柳树沟（五环路-通惠排干）治理工程-截污管线工程西起越野赛俱乐部会所，东到新建节制闸，全长1157m，工程位于河道左岸。其中需穿越豆各庄路及紧邻的豆各庄路桥。此过路段全长81m，采用泥水平衡顶管机进行施工。该工程具有地下水丰富，土体复杂，覆土较浅，下穿豆各庄等特点，需要在施工中采取相应的技术措施。
关键词：机械顶管，泥水平衡，过路，临近桥梁，地下水丰沛。
1.绪论
在大柳树沟污水截流管线工程范围内，需穿越豆各庄路及紧邻的豆各庄路桥。豆各庄路为豆各庄乡主干路，411、457路公交车途径于此，为保证不断路施工，经工程指挥部研究决定采取顶管的方式完成此段管道铺设，顶管工作坑设置在豆各庄路西侧0+767-13#检查井处。管道为D1050钢筋混凝土管，过路段全长81m，采用泥水平衡顶管法施工，管道桩号0+767～0+848。
根据上游已经开挖的工作坑以及地质勘测报告，该处地质以砂质粉土、粉质黏土为主，且受地下水影响较大。
2.施工特点及难点
2.1.工程特点
（1）管道位于巡河路河堤内，并需穿越豆各庄路及豆各庄桥，施工现场紧邻豆各庄路，管道上方是河堤及公路，其中距离河堤上开口距离为2m。
（2）地质水文条件差，开挖面泥水压力不容易保持
在勘探深度范围内，工程区地下水埋藏类型为第四系孔隙潜水和承压水。天然动态类型为入渗-径流。根据上游已经开挖的工作坑以及地质勘测报告，该处地质以砂质粉土、粉质黏土为主，且受地下水影响较大。
（3）管道上方覆土浅，对土体扰动大
现况路路面高程 29.01～28.82m，此处污水管管顶高程为25.196～25.151m，管顶覆土3.814～3.669m。
（4）污水管线距离豆各庄桥桥台基础最小距离约为5m，在顶进过程中应严格控制顶进距离及方向，密切注意中线变化，一旦出现偏移，立即采取纠偏措施进行线路调整。
2.2.施工难点
（1）泥水平衡浆液的配比，顶进施工中减阻浆的注入；
（2）钻进面含水量丰富且紧邻河流的情况下，保证泥水仓压力以及钻进面的稳定；
（3）穿越道路桥梁时，确保地面构筑物的安全；
（4）控制地面沉降量。
3.施工难点技术分析
3.1由于施工地点临近道路及桥梁，为保证地面构筑物的安全，必须采取相应措施减小施工时对上方土体的扰动，并在地表及桥梁道路上设置观测点，随时观测地表沉降量，并记录数据。
3.2施工地段临近河流，并且钻进面土层为砂层及砂粉质土层等，含水量丰富，流动性及渗透性较强，土体自立性差，所以应选择适合于现场情况下施工的泥水平衡式顶管机。
3.3顶进轴线所在土层土质为砂层及砂粉质土层，在顶进过程中会增大阻力，因此必须采取必要的技术措施，调整减阻浆的配比，适当加大减阻浆的注入量和注入频率。
3.4地面土体的扰动主要来自于顶进过程中对钻进面土体的破碎。如果顶管机的超挖量过大，或者单位时间内出泥量过多，会造成地表土层塌陷下沉；单位时间内出土量过少，则会造成地面隆起。所以需要根据推力及泥水仓压力、刀盘扭矩等参数，合理调整顶进速度，控制排泥量，以此确保管道上层土体的稳定。
4.具体施工措施
4.1观测点的布置
（1）沉降观测点的设置
根据监测内容和目的在施工现场附近设置基准点，在承台及桥面设置监测点。在顶进轴线穿越的桥面设置测量点，测量点为沿轴向每2m一个，每日在挖掘面附近两点测量一次，并记录数值，操作人员根据测量值调整顶进参数沉降观。
（2）桥墩水平位移观测点的设置
由于桥梁发生沉降、水平位移时，将严重影响桥梁在使用过程中的安全，为保证桥梁在热力外线施工中的安全，在桥墩柱上设置倾斜观测点，以观测桥梁在热力外线施工过程中的水平位移。
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（3）基准点的设置
水准基准点（又称监控点）是沉降观测起始数据的基本控制点，本工程要求精度较高，拟布设深埋砼结构水准基准点2个，其为埋设的永久性标志，形成监控网。要求埋设于车辆、行人少，通视情况良好且便于保存的地方。
4.2测量工作安排
本次施工过程中的变形观测随现场施工进度进行。自管线过过路过桥区施工开始至整个穿越段管道施工完毕，在顶管施工过程中，每天进行一次监测，进行注浆施工时，要随时监测，当连续观测沉降速率小于0.2mm/d时，则判断为沉降已经稳定，可以结束观测。具体安排随工程进度。
4.3施工程序
顶管穿越公路桥梁的施工程序如下：施工申请批准-施工准备-测量放线-挖操作坑-地基处理-安装支架-就位顶管机-测量校正-正常顶级（观察对桥梁的影响、发现异常采取纠偏措施、测量、校正）-顶进结束-出洞。
4.4 管材的选择
本工程设计管材为F口柔性胶圈接口。考虑到本工程拟采用泥水平衡式顶进及顶进中注浆及止水等问题，采用为“F型钢承口”橡胶圈柔性接口管。因为F型钢承口与顶管机连接方便；管口接触面积较大；管材前端植入砼管中，不会进入泥沙降低止水效果；在F口钢板上预设有注浆孔，可以非常便利的接入注浆管。
4.5 后封闭环的制作和安装
顶管过程中，无论是管从工作坑进洞，还是出洞，管子与洞口之间都必须留有间隙，但间隙必须做好封闭，如封闭不严，且地下水压较大，土层含水量较为丰富，地下水、触变泥浆和泥砂就会从该间隙中流到坑中，影响坑内作业，严重时会造成洞口的坍落，造成事故，故洞口必须做止水处理。止水方法为，在入洞口位置浇筑300mm厚混凝土止水墙，墙外侧安装二道止水橡胶圈，橡胶圈内径为D=1210mm，外径为D=1510mm。各橡胶圈中间用δ=10mm钢板作为隔挡和固定橡胶圈用。止水圈橡胶质量应达到：拉伸度≥300%，邵氏硬度在50±5º范围之内。
4.6顶管机尾部与水泥管的密封连接
顶管机尾部与水泥管连接处应密封牢固，因为顶进状态下，顶管机为了纠正姿态，需要不断进行微动纠偏，造成机尾与混凝土管头的间隙不断
的变化，很容易漏水。连接的时候可以在混凝土管头处安装两层胶圈，并在机尾处安装密封缓冲材料。初始顶进后，可用丝杠对机尾和混凝土管连接处进行固定，减小缝隙变化量。
4.7 减阻浆的配置和使用。
（1）管道顶进过程中减小摩擦阻力采用触变泥浆，现场设置搅拌罐一台，储存罐两个，每个3m3。触变泥浆管路使用DN50钢管，泥浆通过离心泵送至坑下管道内。顶进开始前做好触变泥浆配比，用搅拌机拌和足量浆液以备使用。
（2）泥浆配制主要材料是膨润土，在货源上要优选颗粒细、胶质价高的膨润土，在制作过程中，搅拌要充分均匀，
（3）加浆压力
触变泥浆压力大于地下水压力，泥浆会以溶胶状渗入土层，静止后会以凝胶状封住土层孔隙，触变泥浆压力大于主动土压力，触变泥浆会托住土层，触变泥浆压力大于被动土压力，土层会破坏。触变泥浆压力设定在主动土压力加水压与被动土压力加水压之间。基准线按管底。
顶管机头的同步加浆非常重要，机内人员在机头顶进时要观察注浆压力和流量，并作记录。每次下管后顶进前，机头操作人员要开启触变泥浆与排泥管联通阀门5~15秒，以使管内触变泥浆由凝胶变成胶体，减少压力损失。
（4）补注浆
在顶管工程中，除同步注浆外，还需要补注浆。如果顶管施工的施工时间比较长（3~5天），或者掘进面土层土质为沙性时，土体会逐渐吸收减阻浆水分，是减阻浆失去减阻作用，因此每顶进3~5节管子，需对中后部的混凝土管进行管外补浆，补浆量主要根据注浆压力来判断。补浆压力应略高于同步注浆压力，同步注浆压力保持在0.2Mpa~0.25Mpa，补浆压力保持在0.25Mpa~0.3Mpa，补浆不应一次补完，应在顶进过程中分多次补浆。长时间停止顶进时，也要进行补浆，但要注意注浆压力不应过高，以免对损坏注浆管路。
5.结论及建议
在富水地层下进行长距离顶管，水压密封和减阻浆的注入是关键。完好的水密封性可以保证泥水仓内的水压，确保钻进面的稳定；同步注浆和补注浆可以保证在顶进过程中，在混凝土管壁上形成一个减阻浆套，有效地减小推力。根据覆土深度和土层中的潜水压力，通过调整顶进速度等措施，保证泥水仓压力和刀盘扭矩稳定，从而确保钻进面及上方土体的的稳定，确保地面各类构筑物的安全。
参考文献：
[1]《顶管施工技术》 俞彬泉 陈传灿 编著
[2]《工程测量规范》 GB 50026
论文作者:倪振安
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/22
标签：压力论文; 土层论文; 泥浆论文; 泥水论文; 顶管论文; 注浆论文; 各庄论文; 《基层建设》2018年第5期论文;