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摘要：随着社会发展以及建筑水平的进步，在高承压水流沙层采取大口径刚顶管进洞工作也逐渐成为一种较为成熟的技术。基于此，本文针对高承压水流沙层地质特点进行分析，并通过研究管线放线方式、洞口设计以及顶进控制技术，为提升高承压水流沙层大口径钢顶管进洞关键技术的研究深度提供参考和依据。
关键词：高承压水；顶管；建筑施工
引言：在一些地质环境当中，具有十分复杂的环境，而地质环境的复杂程度往往影响到了机械顶管施工工作。顶管技术指的是一种在进行非开挖掘进式管道铺设施工，这项技术经过长期发展，已经能够在对周边环境影响较小的前提之下开展工作，虽然施工的工程量较大，但是相较于开挖埋管的方式能够有效深入底下开展建造活动，降低噪音等污染的产生。
1.高承压水流沙层特点
承压水即是指在两个隔水层之间，受到了压力作用的地下水，高承压水不同于地下水，一般来说承压水的顶面能够受到静水压力。而流沙层指的则是指当地下的水发生渗透现象，而这种运动又是自下而上的，这种情况下也就是会伴随着土颗粒的运动。一旦水流方向自下而上，与受到重力自下而上的土体发生了循环活动，就会产生流沙现象。就已知的情况来讲，流沙层会与地质和土壤具有一定的关联，细砂、粉砂等土质层当中，由于土体自身的结构不太稳定，较容易形成流沙层。在建筑施工过程当中，流沙层对于桩基施工具有较大的影响，对于施工工作产生了较大的阻碍。而高承压水流沙层这一现象对于大口径钢顶管的安装也具有十分大的影响，在这种情况之下为了能够保证具体的顶管进洞工作顺利开展，必须要从管线的放线等多个方面综合考量。
2.管线放线方式
管线放线工作对于顶管的安装施工具有十分重要的意义，只有保证了管线的防线准确稳定，才能够为接下来的工作做出保障。从根本上来说，管线放线的工作就是一种利用工作井出洞口以及进洞口坐标正确引入并且计算准确距离方向的工作。这种工作当中，一旦出现了偏差，不仅会导致后续施工受到影响，还会导致运行的仪器设备也受到损坏。
2.1直线测量
直线测量对于管线的放线工作来说是一种最为常见的方式，其最大的特点在与能够简易操作并且适应较多的情况。之间测量的原理就是在顶管的进出洞口的中间位置，利用经纬仪将这两个中线保持一致，一旦两个中线能够保证一致，那么就可以确定其构成直线。虽然直线测量放线的方式较为容易操作，但是其也具有一定的缺点，为了能够最大限度保证对齐，也就意味着工人需要经过多次的测量校准，较大的工作量很容易造成施工设计人员过程之中出现较为疲惫的现象，进而导致出现误差。并且由于直线的特性，中间一旦出现了一些阻碍物，也就会使得视线难以通过，造成工作开展的阻碍。
图1 三角放线测量示意图
2.2三角放线
相较于直线测量中对于两点之间不可以有阻碍物，三角放线则在很大程度上解决了这一问题，因为三角形的性质问题，可以在工作井与接收路径之间存在有障碍物的情况下，仍旧保持工作的进行。假设有A、B、C三点，并在O处放置经纬仪。其中A所代表的是接收井进洞口中点，B所代表的是工作井出洞口的中点，那么就可以利用A、B两点做出线段，并且画出延长线，在线段AB的延长线上判定一点作为C，而通过计算可以得出相关的数值，如图1。
3.洞口设计
3.1洞口加固技术
在开展相应的顶管进洞建设过程当中，必须要针对洞口开展一定的加固工作。例如在上海黄浦江上游水源地进行的钢顶管进洞施工当中，就受到了地形地貌的影响进行了相关的洞口加固。该顶管周围经过的地形与建筑包含了高压铁塔群，这一区域对于安全性的要求较高，同时也是较为复杂的地形。首先对于地形开展调查的过程当中发现，地下水的压力较大，并且该地负极你是流沙层，对于施工的稳定性要求较高，一旦质量不过关就容易产生质量安全问题。在开展顶管进洞工作时，洞口成为保证施工安全的一个判断要素。在管道的内部，通过防止打土泵的方式进行打土，这样能够有效的防止出现机头在打土时和下部磕碰现象的产生。机头在工作当中为了能够保证顺利进洞，首先需要做的事在旋喷内部加固降水井。在正常的施工过程当中，井口周围的土质是十分重要的，利用高压旋喷桩技术，需要做到的是保证水泥强度，该等级一般为水泥掺入量大于或等于百分之二十五，浆液的材料比例也需要达到水灰比为七比十，或者为一比一。
3.2洞口止水工作
开展顶管进洞施工时，如果管子不能够从工作井当中较为便利地出洞，那么就证明工作井在预留洞口方面较小，阻碍了后续工作开展[1]。在工作井附近，如果没有做好封闭工作，可能会导致工作井当中深入地下水和泥沙，渗入地下水和泥沙不仅会使得整体工作进度会受到影响，同时还会使得洞口附近出现了地质方面的灾害，比如塌方、地标建筑倒塌等，所以洞口止水工作是十分重要的。就我国在洞口止水方面积累的经验来讲，较为常见并且成熟的做法是在沉井制作过程中，讲一个大约有一厘米左右的厚钢法兰埋入，为了能够给接下来的厚橡胶法兰安装提供基础。安装这些部件是为了能够防止各种水和泥沙，通过工作井的洞口进行倒灌。经过试验表明橡胶法兰止水需要此阿勇的厚度大约在16毫米左右，与此同时也可以利用其进行吸收。在工作井的附近，为了进一步保障工作安全，还可以建造一堵墙，选用弓形的造型，能够有效保证抵御一部分水和泥沙。止水墙的质量关系到其止水能力，可以选用较为稳定的材料，例如选用和工作井相同的混凝土等级。
4.顶进控制
顶管工作时离不开顶进的设备和工艺，一般来说分为主顶和中继间以及接口，主项采用的是四台二百吨级别的千斤顶，根据顶管工作的工程量大小必须要保证千斤顶能够有效使用。利用千斤顶开展顶力的传递，这样保证管段能够维持平整以及稳定。
4.1顶管轴线测量工作
顶进控制开始之前，必须要了解到的是其对于偏差的允许程度是极小的，也就是说一旦出现偏差很有可能会导致整体工程质量受损，并且会引发系列的问题。为了能够有效降低偏差，保证施工的安全和稳定，就需要通过各种科学手段来针对其进行遏制。首先可以通过的是调解纠偏的方式，利用千斤顶的过程当中，如果出现偏差，那么把千斤顶的伸缩量改变，作为调解偏差的手段，随着调解幅度改变，可以慢慢接近于正确的轴线。其次是利用GPS相关技术，在进行顶进控制的过程时，GPS可以成为其控制的一种有效手段，如果数值和方向出现了问题，那么利用GPS进行加密复测，能够有效帮助其开展纠正[2]。最后是通过控制顶力的方式。施工过程当中顶力对于工程的影响是十分大的，所以必须要能够保证顶力控制不可以超出承受的范围，开展顶进工作离不开相关工具管的走势控制，如果走势出现了偏差需要及时调整，延误调整时机会导致偏差越来越到，后果也越来越严重。将以上三点作为顶管轴线测量的必要手段，能够有效保证施工过程的精密可靠，并且，在实践的过程当中也取得了较为优秀的成果，能够合理控制偏差在允许的范围之内。
4.2注浆技术
顶管注浆工作需要随着时代变化而逐渐革新，成为提升工作效率和工作质量的方法。在顶进时，计算顶力可以通过公式F=P+F摩，其中P所代表的是刀盘土对于顶管机的作用力，而F摩代表的则是在整体顶管当中，管道和周围的土壤发生的摩擦现象进而产生的摩擦力。F摩=π×D1×L×f，公式中f作为管道外部和周围土壤产生的平均摩擦阻力[3]。通过公示的计算不难看出，如果希望能够适应流沙层的具体性质，并且能够保证顶管的质量与使用，需要将已有的注浆工艺不断进行改变与更新。就目前的科学水平来说，通过研制高分子材料与注浆传统手段相结合，已经取得了较好的成绩。经过科学的理论支持，在已有的注浆工艺配方当中掺入高分子材料，不仅可以帮助原有的效用达到提升，还能够有效降低摩擦阻力，进而保证使用过程当中相关的磨损和阻力产生。注浆的材料以及水、灰配比等，都会影响到具体的质量，在选择注浆材料的过程当中，硅酸钠适量加入，不仅可以有效的提升早期注浆的强度，还可以方便施工的工作，增加可灌性。当注浆工作结束之后，还需要注重观察高压注浆的成果，利用压力仪表等手段，保证不会出现注浆孔的出浆状况，结束后用清水清洗注浆管，便于下次使用。
结论：总的来说，在利用顶管技术进行工程建造的过程中，如果在高承压水流沙层这种较为复杂的情况下，需要从各个因素进行考虑，不仅需要保证施工进度以及施工的成果，同时还需要考虑到安全因素，保证施工者以及周边环境的安全。利用科学的理论以及完善的监督检测机制，保证施工活动安全高效开展。
参考文献：
[1]苏鼎国.超大口径钢顶管关键施工技术探索[J].建筑施工,2017,39(07):1090-1092.
[2]李栋伟,周艳,靳鹏伟,李阳,张瀚.深部高承压水地层裂隙岩体冻结温度场实测研究[J].冰川冻土,2016,38(01):140-144.
[3]郑光辉.大埋深高承压水条件下钢套筒平衡法与冻结法在盾构始发中的联合应用[J].土工基础,2015,29(04):27-31.
论文作者:潘振松
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/11
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