高悦奎
中铁十局集团第八工程有限公司 天津 300453
摘要：顶进只用了6个月，取得了良好的社会效益及经济效益。通过本工程的施工，为更长距离或更大口径的顶管施工积累了经验。
关键词：顶管机；顶进；大口径钢筒混凝土管；双排
一、工程概况
（一）工程概述
本工程属于7号雨水泵站压力出水管道工程，其起点为7号雨水泵站出水管（已设计至泵站庭院东侧外1.5m），经压力转弯井后沿中央大道西侧绿化带向南敷设38m，然后采用顶管施工穿越中央大道排入规划甘露溪。顶管采用双排d3000mm钢筒混凝土管，单孔长度173m，管道中心距离7m，管道外径为3600mm，管道净距为3400mm。顶管设工作坑和接收坑各1座，均采用φ1000mm钢筋混凝土灌注桩围护并内设混凝土冠梁及一道混凝土腰梁支护形式，外侧采用单排φ850mm三轴水泥土搅拌桩止水帷幕，咬合250mm，进出洞及后靠背方向另加两排三轴水泥土搅拌桩加固土体。
顶管选用钢筒混凝土顶管管材，管道内径3000mm，外径3600mm，管壁300mm，管材长2.5m。
（二）周围环境情况介绍
根据测量图并结合现场踏勘情况，工作坑现状地面标高在3.500m 左右，位于中央大道东南侧，距离中央大道87m，两者之间现状明渠施工期间堆土填实；接收坑位于中央大道西北侧，距离中央大道38m（中央大道路顶标高4.2m~4.3m），现状处于鱼塘范围内，鱼塘坑顶标高为3.0m左右，渠底约-0.7m，水面标高2.2m。施工期间采用素土填实后再反开槽施工支护结构，两者之间管廊带最深管道（天然气）管底高程与本工程管道管顶高程相差超过3.6m。
二、工作坑与接收坑布置
顶管工作坑平面尺寸16.8×10.8m，基坑深度12.9m(基坑顶标高3.5m，基底标高为-9.4m)，采用放坡结合围护结构的型式。围护结构采用φ1000mm钢筋混凝土灌注桩，桩间距1200mm，桩顶设置1200mm×800mm钢筋混凝土冠梁，以下设置一道800mm×600mm钢筋混凝土腰梁，冠梁与腰梁均形成水平闭合框架，冠梁中标高0.6m，腰梁中标高为-4m。基坑止水采用φ850mm三轴水泥土搅拌桩墙，套接一孔法施工，咬合250mm，顶管出洞及后靠背侧另加两排三轴水泥土搅拌桩加固土体。基坑内作500mm厚混凝土后背墙，出洞口作混凝土300mm前导墙，其余作200厚内衬墙，混凝土强度C30。
顶管接收坑平面尺寸16.8×12.0m，基坑深度9.5m(基坑顶标高0.5m，基底标高为-9.0m)，采用放坡结合围护结构的型式。围护结构采用φ1000mm钢筋混凝土灌注桩，桩间距1200mm，桩顶设置1200mm×800mm钢筋混凝土冠梁，以下设置一道800mm×600mm钢筋混凝土腰梁，冠梁与腰梁均形成水平闭合框架，冠梁中标高-1.4m，腰梁中标高为-4m。基坑止水采用φ850mm三轴水泥土搅拌桩墙，套接一孔法施工，咬合250mm，顶管进洞侧另加两排三轴水泥土搅拌桩加固土体。基坑内作200厚内衬墙，混凝土强度C30。
三、顶管施工方案
本工程顶管为两排φ3000mm雨水管道，管内底标高为-7.9m，管道长度173m，顶管所处地层为⑥13粉土、粉砂层和⑥1粉质黏土层，工作坑顶进初始段局部为⑥2淤泥质土层。按照设计要求顶管依次顶进，每次只顶进一根管道，每根管道设置一中继间。
先顶进西侧φ3000mm管道，掉头再顶进东侧φ3000mm管道。
（一）总体施工流程
顶管工作坑、接收坑围护结构→进出洞及后靠背水泥土搅拌桩加固→基坑开挖→垫层施工→钢筋砼底板→前导墙、后靠背及内衬墙施工至标高-4.5m（第二层支撑底-0.2m）→混凝土强度达到100%→西侧φ3000顶管施工→东侧φ3000顶管施工→检查井施工→基坑回填→支撑拆除→恢复原状。
（二）设备选型
根据地质水文报告，本工程平均水位埋深0.8m（标高2.674m），顶管均位于地下水位以下，且不进行降水，应采用具有无需降水的机械式顶管。φ3000雨水管道管内底标高-7.9m，管道覆土厚度7.6m，所处地层为：⑥13粉土、粉砂层，天然含水率为24.3%；⑥1粉质黏土层，天然含水率为31.1%；⑥2淤泥质土层天然含水率为40.2%。
根据上述条件及相关规范和技术标准，本工程选用泥水平衡式顶管机。
（三）管道顶进施工工艺流程
1、泥水平衡式顶管工作原理
掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，电动机提供能量，转动切削刀盘进入土层，进而穿过土层到达接收坑。挖掘的土质、石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，采用复杂的泥水平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节管并将其推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进后挖掘终止，液压慢慢收回，另一节管再吊入井内，套在第一节管后方，连接在一起重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。
掘进机在掘进过程中，采用激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。
土层适应性：适用于粉土、粉质粘土、粘土、淤泥质粘土。
设备主要参数表
管材采用C55混凝土。依据《混凝土结构设计规范》，C55混凝土轴心抗压强度fc为25.3 N/mm2。
AP= 3.14×（1.8²-1.5²）=3.109m²。
φ3000混凝土顶管承载力：Fdc==30756kN。
（5）结论：估算顶管的总顶力大于管材设计允许最大顶力10000KN,因此需要设置中继间。
（6）中继间计算
本工程中继间采用组合式密封中继间。其主要特点是可调节、可组合、可在常压下对磨损的密封圈进行调，从而克服了在高水头，复杂地质条件下中继间密封圈的磨损而造成中继间的技术难题。中继间采用钢板加工，钢板厚度25mm，中继间长1m。中继间防腐采用环氧煤沥青内外防腐，顶管施工完成后仅拆除千斤顶，其余部分留在顶管中。
每道中继间安装18只500kN千斤顶，每个千斤顶行程为300mm，最大顶力为9000KN，额定顶力为5000KN，中继环设计允许转角为1°，中继间止水橡胶可通过径向调节螺丝自由调节，在圆角方向可以根据需要局部或整体调节，具有良好的止水性能。每道中继环安装一套行程传感器及限位开关与自动控制台相连。
（7）中继间启用条件
中继间加设条件：
根据施工情况中当设备顶力达到允许最大顶力或顶管工作坑后背墙允许最大顶力的60%加设中继间。
中继间启动条件：
当设备顶力达到允许最大顶力或顶管工作坑后背墙允许最大顶力的50%（二者取较小值）时，启动中继间。
主千斤顶所能顶推的长度按最大设计顶力的60%计算，其最大顶进距离为10000*0.5/(7×3.14×3.6)=75.82m。在管道75m（第30根管道）处设置1个中继间，中继间顶力为Q中继=18*500=9000KN。
NF =πD1Lf。
NF：顶管机的迎面阻力（KN）。
D1：管道的外径（m），取3.6。
L：管道设计顶进长度（m），根据中继间位置取98。
fK：管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m2），查表为7KN/m2。
计算得：NF =πD1Lf =3.14×3.6×98×7=7755KN < Q中继=9000KN，中继间设置满足要求。
中继间设计：
中继间的密封采用双道径向可调的橡胶密封，双道径向可调的橡胶密封用于中继间伸缩时密封装置。密封配合面应经过立车的精加工，并经过抛光处理，涂抹润滑脂。
每套中继间安装18只500KN双作用油缸，总推力9000KN（实际控制顶力为5000KN），油缸行程为300mm。
为提高工程的可靠性，在每套中继间处设一台三柱式液压动力机组，该液压泵具有耐高压的特性，尤其适用于中继间使用，启用时一名操作人员就可控制。中继间主要技术参数：
油缸数量：18只 油缸尺寸：D×L＝Ф250×1000mm
油缸行程：S=300mm
限定油压：P额=20Mpa 限定推力：F额=5000KN
最高油压：Pmax=31.5Mpa 最高推力：Fmax=9000KN
顶进速度：V=0~50mm/min
油泵型号：JB-30高压油泵 Q=30L/min
电机型号：Y185M-4 N=18.5KW n=1450r/min
工作坑采用8个250T的千斤顶完全满足要求（本工程顶管采用触变泥浆，顶力将远小于理论计算值）。
2、地面准备工作
（1）在管道顶进施工前，按要求进行施工用电、用水、通道、排水及照明等设备的安装。施工用电除正式电外配备300KW的发电机组以作备用。采用工程土搭建6m辅道，进入顶管基坑的简易车道，保证施工管材料、设备及机具进场。
（2）施工材料、设备及机具必须备齐，以满足施工要求；管节等准备要有足够的余量(10～20m)。
（3）井上、井下建立测量控制网，并经复核报验监理认可。
（4）基坑采用2.5m高钢制围挡封闭，布置施工设施。
3、井下准备工作及井内布置
工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、管道布置等。
（1）管道布置：在管道内布置注浆管，并在环管上部安装照明灯，在管道内安放注浆总管及动力电缆，底部铺设进、出泥管及人行走道板。
（2）导轨安装
将管道中线和水准点引入工作坑内，校核无误后作为顶管时控制中线偏差和管内底标高的依据。根据测量人员放出导轨位置，并在浇筑混凝土底板前安装固定钢轨的预埋件。
在混凝土底板上导轨位置，用水准仪控制导轨的标高，轨道顶面坡度应与顶管设计坡度一致，核对无误后将导轨用道钉或铁件固定，确保下管后和管道在顶进中钢轨标高和平面位置不变动。采用重型导轨2根，安放时，前端应尽量靠近洞口，导轨可通过槽钢与砼底板上的预埋钢板焊接，导轨可按水平状态安装，导轨安装允许偏差：轴线位置3mm,两轨内距±2mm，顶面高程0～+3mm。
（3）后靠背安装
顶管后背采用30cm厚整体钢板焊接的后背，采用160t吊车将后背铁吊入工作坑内，后背铁与围护桩体间距50cm浇筑15.8*4.3m钢筋混凝土后背墙，混凝土强度等级为C30，后背墙侧面支设模板，配筋为双层双向Φ20@200mm。后背铁的摆放要对称于管道中线，同时千斤架的摆放满足对称要求。后座与管道轴线不垂直度小于5mm／m。
（4）千斤顶布置
本工程污水顶管管道顶管为大管径、长距离顶管，顶管主千斤顶选用8个250t千斤顶，千斤顶行程为1.8m。布置如下图：
千斤顶固定在千斤顶支架上，油路安装应顺直，减少转角，接头不漏油。
顶铁采用型钢焊接成U型，安装后顶铁轴线与管道轴线平行、对称。更换顶铁时先使用长度大的顶铁，顶铁拼装后有锁定装置。
（五）泥水系统、水压控制、注浆量的计算
1、泥水系统
泥浆系统有两个作用：送走被挖掘出的渣土和平衡地下水。泥浆系统由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，泥浆通过众多的排泥泵被排出，再由进水泵进水送入机头，排泥由变速的排泥泵进行控制。机坑旁通装置可控制进排泥浆的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道淤积现场。泥浆中添加一定的粘合剂（诸如膨润土等）以增加泥浆粘度，以达到排渣的最终目的。夹带泥砂的泥浆，可通过振动筛、循环沉淀器、干燥器等，处理分离渣质，泥浆被再用，渣质被积累后处理。处理渣土用翻斗车，泥浆用运浆车，处理时注意不得污染路面等环境。
进排泥水系统起着第二个作用：在有地下水存在的地方，掘进机表面的压力可以降低到小于水中的压力，这样避免了抽地下水的需要。进排泥水系统中的压力感应器可测出地下水的压力。机内泥水循环系统、电磁阀、旁通装置及载水阀可以起到调节水压的作用。机内电磁阀和旁通系统，可以阻止水压的变化，保持水压，在加管道时，不至于减小机头的水压，保证内部压力平衡。
泥水控制压力计算
泥水仓压力上限值的计算
Pfu=P1+P2+P3
=rw×h+K0[(r- rw) ×h+r×(H-h)]+20
式中：Pfu —泥水仓压的上限值（kPa）
P1，P2，P3—分别指地下水压力、静止土压力、变动土压力（kPa）
h,H—分别指地下水位一下至管道中心埋深、地面至管道中心埋深（m）分别取值为8.6、9.4
K0—静止土压力系数 按粘土=0.95-sinф.ф按照地质报告取至8.9
r ,rw—土的容重、水的容重 分别取值33.4、10
Pfu=10×8.6+（0.95-sin8.9)[(33.4- 10) ×8.6+33.4×(9.4-8.6)]+20
=86+0.795×(23.4×8.6-33.4×0.8)+20=244.75KPa
泥水仓压力下限值的计算
Pf1=P1+P2+P3
=rw×h+Ka[(r- rw)×h+r×(H-h)]-2×Cu ×+20
式中：Pf1 ,P2—分别指泥水仓压力下限值、主动土压力（kPa）
P1 ,P3—分别指地下水压力、变动土压力（kPa）
Ka—主动土压力系数 tg2(45o-ф/2)ф按照地质报告取至8.9
Cu—土的粘聚力 按照地质报告取至8.7
Pf1=rw×h+Ka[(r- rw)×h+r×(H-h)]-2×Cu ×+20
=10×8.6+tg2(45o-4.45)[(33.4- 10)×8.6+33.4×(9.4-8.6)]-2×8.7×tg2(45o-4.45)+20=221.01KPa
泥水控制压力控制在221.01Kpa-244.75KPa
2、注浆减阻
（1）本工程采用顶管掘进机尾部同步注浆和管外补浆两种方式进行减阻。
（2）每米注浆量计算
φ3000顶管V＝πDwtL＝3.14×3.6×0.015×1＝0.17m3。
按照地质条件，一般压浆量为计算的150％～200％，本工程在粉质粘土及粉土层顶进，按照160％进行注浆量控制。
（3）注浆压力根据管道深度H和土的天然重度γ而定，经验为2～3γH，φ3000顶管注浆压力为0.5～0.8MPa。
（4）第1、2、3节，以后每隔2节设置一节带注浆口的顶管。
（5）注浆干管采用DN100钢管，用法兰盘连接，在注浆支管位置采用高压胶管连接。
（6）润滑泥浆材料主要采用钠基膨润土，纯碱、CMC、物理性能指标：比重1.05～1.08g/cm3，粘度30～40s，泥皮厚3～5mm。
触变泥浆配合：（重量比）膨润土：水 ：碱=25：83.7：0.75。
（7）泥浆拌制好后应静止24h方可使用，压浆时随时观察出浆情况。在顶进过程中遵守同步注浆原则，重新顶进前应先出浆后顶进，以防土体塌方，破坏泥浆护套的整体连续性，并做好压浆记录。
注浆设备布置图
（8）如果压浆量超过理论压浆量数倍，则应改变泥浆配方，增加泥浆的粘度和稳定性。
（9）注浆按管节顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注。顶进过程中保持第一节注浆管打开注浆，有利于环形浆套的形成，防止因注浆不及时导致细砂充填管道外壁的环形空隙，致使注浆无法注入或浆套形成不好。
（10）泥浆置换
顶进结束，对已形成的泥浆套的浆液进行置换，置换浆液为水泥砂浆并掺入适量的粉煤灰，在管内用单螺杆泵压注。压浆体凝结后（一般为24小时）拆除管路封闭注浆孔，将孔口用环氧水泥堵抹平。
每一施工段管道顶进完成后，立即采用水泥浆等易于固结，稳定性好的浆液将润滑泥浆置换出来。
（11) 注浆减阻要点
1）选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。
2）膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。
3）压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。
4)注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响这浆效果。
5）注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。
6）注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。
（六）进、出洞口的措施
顶管施工中的进出洞口作业是一项很重要的工作，施工中应充分考虑到它的安全性和可靠性，尤其是从工作坑中的出洞开始顶管，如果出洞安全、可靠又顺利，那么可以说顶管施工已成功了一半。许多顶管工程就是失败在进出洞口这两个环节上。顶进前必须按照图纸要求完成进出洞水泥搅拌桩加固，且强度达到设计要求。
1、出洞
（1）洞口止水
A洞口处按照设计图纸增加两排三轴水泥土搅拌。
B在进洞口管道外皮50cm处增加一口大口井，管径同降水井，深度为管道底2m，降水开始时间为进洞前2d，管道顶进10根后，停止抽水。
采用风镐破除灌注桩开凿洞口，严禁提前研磨水泥搅拌桩止水帷幕。将稳好在导轨上的机头顶到洞口，使机头正面和洞外的土体紧密顶严，匀速顶进机头入土。另外，洞口止水圈与管外皮的间隙也应用硬粘土填充。
（2）做出洞止水封门
在顶进方向出洞口处增加止300mm厚封门。
将洞口处的土挖掉并清理干净，形状为内圆外方，内圆直径为管外皮直径加100mm，外方横向尺寸为以内圆直径加600mm，高度为管材半径；露出支护桩支模，厚度为300mm，浇筑混凝土。桩间的接触缝隙处一定要灌满砼，并用振捣棒细致振捣，在距内圆5～100mm的位置上予埋ф20螺栓，长450mm，埋入混凝土400mm，外露50mm。待混凝土强度达到50%后，先对封门迎面进行找平，凸起处用錾子剔掉，凹处补高标号水泥砂浆整体找平后，安装环形橡胶板，厚15mm，内环直径要比管外皮直径小200mm，外环直径同封门外边尺寸，在环形橡胶板上和螺栓对应的位置挖孔，将环形橡胶板紧紧贴住封门的迎面，并使螺栓从与其对应的孔中露出，再在橡胶板外面压上同厚度同形状的环形钢板（但钢板内环直径为管外皮加60mm，这一点与环形橡胶板不同，其余都同），将环形钢板和环形橡胶板与封门紧紧顶严，保证破洞后坑外的泥水不会顺着封门与管外皮的缝隙处流进坑内，在封门内与管外皮的缝隙处缠草袋子，并用铅丝固定。
（3）洞口加固及顶管掘进穿墙措施
①、根据地质资料掌握的土质情况，洞口上部为粉土和粉质粘土。因此，按照设计图纸将对洞口打搅拌桩加固，一方面可达到洞口止水效果，防止顶管机出洞时涌水漏砂；另一方面加固洞口地基，防止机头出洞时“磕头”同 时在接收坑设置同工作坑的导轨，长度比管道长500mm。
②、灌注桩施工时，保证伸入冠梁中的钢筋长度满足锚固长度。
③、洞口上方灌注桩开洞口前，灌注桩顶部钢筋深入冠梁内，冠梁和其它无洞口灌注桩连成整体，防止洞口上方灌注桩脱落。冠梁和腰梁形成洞口上方灌注桩的支座，形成其承载能力。
（4）开机头
当机头就位后，首先接通机头刀盘旋转电源，开动刀盘，使其向左或向右旋转，研磨水泥搅拌桩止水帷幕及其后水泥搅拌桩。再接通进泥泵和排泥泵电源，使循环泥浆由进泥管进到泥水平衡仓，充满泥水平衡仓，由出泥管回到泥浆池，形成循环泥浆管路。再接通机头刀盘顶进电源，使刀盘主轴向前行进，同时开动基坑内顶镐，推动机头向前行进，当顶进1节管的长度后，关闭机头进泥阀门和出泥阀门，并用排泥泵将管路中的泥浆抽空，若已顶进3节管后，应在顶进时注入触变泥浆。卸掉基坑内各种接头软管和电缆管路，使主顶镐回缩，移走顶铁，用吊车将混凝土管下到位，重新快速连接各种接头软管和电缆管路，使顶管就位，重复以上操作步骤循环顶进。
（七）顶进作业
1、初始顶进
初始顶进阶段缓慢进行不可以进行纠偏，要始终注意观察掘进机与基坑导轨的接触情况是否正常，如果不正常或有大的变化，必须停止顶进，经原因分析后，再决定是否继续顶进。
启动刀盘、打开进回水系统，出水口正常出泥浆后，顶镐缓慢顶进，速度小于30mm/min ，有异常立即停进。
2、正常顶进
采用160t吊车将混凝土管平稳放入顶管坑内。下管时用吊装带将管子两端套紧，再用吊车将管子吊入工作坑内，管子不得与沟槽外壁碰撞。
管段安装时，顶进速度要缓慢，保持两管中心线对准，间隙均匀，并安排专人查看胶圈滚入情况，发现发生滚入不均匀立即停止顶拉，调整胶圈位置后再继续顶拉。
每节管道安装就位后，立即测定高程中心线、间隙量等质量指标。
3、顶进过程注意事项
（1）经常观测千斤顶油压变化，若油压增高应立即停止顶进，查明原因采取措施后方可继续顶进；
（2）随时观察顶铁有无异常情况，随时检查顶进管的标高及位置有无变化；
（3）随时检查、记录每段管顶进时的油压、标高、轴向位置。
（4）机头出洞时将机头与后面的两节管用拉杆与顶管机头连接起来，使之成为一个整体，并在导轨上用两个手拉葫芦间隔一米拉紧，从而使机头沿着导轨方向顺利顶进。
4、顶管接口
顶管接口采用L型氯丁橡胶圈加半圆形氯丁橡胶圈接口。先清理管口杂物，并将胶圈套在承插口上。施工打口时，将胶圈紧贴承口，用钻子沿管外皮着力将胶圈均匀打入承口内，使胶圈压缩均匀。
5、顶管顶进与地层形变控制
顶管引起地层形变的主要因素有：掘进机头开挖面引起的地层损失，机头纠偏引起的地层损失，机头后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失，管道在顶进中与地层摩擦而引起的地层扰动，管道接缝及中继间渗漏而引起的地层损失。所以在顶管施工中要根据不同土质、覆土深度和地面沉降的情况，配合测量报表的分析，及时调整泥水与土压平衡值，同时要求坡度保持相对的平稳，控制纠偏量，减少对土体的扰动。根据顶进速度，控制排泥量和地层变形的信息数据，及时调整注浆压力和注浆量，从而将轴线和地层变形控制在最佳的状态。
6、进洞
（1）为保证掘进机能顺利进入接收井，应提前按设计图纸做好接收井洞口外的土体搅拌桩加固。
（2）顶管机状态的复核测量
掘进机进入接收井前的复核应测量顶管机所处的方位，是确认顶管状态、评估掘进机出洞时状态和拟定施工轴线及施工方案等的重要依据，使掘进机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的状态、准确无误地进入接收井内。
（3）在顶进接近接收井前，先将接收井施工好等待顶管机的接收。当顶进到接收井边围护桩时，须放慢顶进速度，等顶管机慢慢切削搅拌桩桩体，形成一个较完整的止水孔，采用风镐破除围护桩体。
（4）当顶管机进入接收井边时，顶管机要匀速顶进，直至顶管机完全顶出接收井。掘进机整体进洞后应尽快把机头和混凝土管节分离，并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理，减少水土流失。
7、中继间
（1）组合密封中继间
本工程中继间采用组合式密封中继间。其主要特点是可调节、可组合、可在常压下对磨损的密封圈进行调，从而克服了在高水头，复杂地质条件下中继间密封圈的磨损而造成中继间的技术难题。中继间采用钢板加工，钢板厚度25mm，中继间长1m。中继间防腐采用环氧煤沥青内外防腐，顶管施工完成后仅拆除千斤顶，其余部分留在顶管中。
每道中继间安装18只500kN千斤顶，每个千斤顶行程为700mm，最大顶力为9000KN，额定顶力为7500KN，中继环设计允许转角为1°，中继间止水橡胶可通过径向调节螺丝自由调节，在圆角方向可以根据需要局部或整体调节，具有良好的止水性能。每道中继环安装一套行程传感器及限位开关与自动控制台相连。
（2）中继间启用条件
①、根据施工情况中当设备顶力达到允许最大顶力或顶管工作坑后背墙允许最大顶力的55%加设中继间或定进长度达到120m加设中继间，两者选择较小值。
②、顶管顶进8节管时加设第一道中继间，顶进20节管时加设第二道中继间。
中继间启动条件：
当设备顶力达到允许最大顶力或顶管工作坑后背墙允许最大顶力的55%（二者取较小值）时，启动第一个中继间，后续中继间在设备顶力达到允许最大顶力或顶管工作坑后背墙允许最大顶力的65%时启用。
（3）中继间布置
在顶进80m位置处加设一个中继间，中继间开始顶进时，工作坑内的千斤顶要紧顶在导轨上接好的管材上，防止中继间向工作坑方向退移。
（4）自动控制台
中继环自动控制采用中继控制台进行程序控制，在顶管过程中按摩擦力的大小，由控制台自动发出信号自动控制中继环，中继环控制台通过控制电缆、中继箱、远程传感器及限位装置与中继环油泵自控箱连接。按顶进程序自动控制中继环工作。
中继环自动控制台具有如下功能：
①可以控制各中继环按程序要求自动/手动进行顶管。
②可以按要求改变顶进程序。
③可以按受力情况调整每环顶进距离。
④计算机可以从自动控制台自动取样，设置中继环自动/手动工作，并适时打印各类数据，供技术人员分析。
（5）中继间内千斤顶拆除
同启动的顺序。
四、测量系统
（一）直线段施工管道轴向测量采用激光经纬仪进行测量，测量平台设在顶管后座处。测量光靶安装在掘进机尾部，测量时激光经纬仪直接测量机头尾部的测量光靶的位置，并根据机头内的倾斜仪计算机头实际状态。
激光系统由激光经纬仪、激光架和标靶组成。激光架的几何轴线要基本和顶进轴线垂直，以易于激光经纬仪对中。同时，要在激光架旁准确地做好激光经纬仪的对中点，确保激光经纬仪架好后，在顶进轴线上。
顶进过程中认真记录，出顶进工作井进入土层，每次顶进长度正常情况下不得大于1m，纠偏状态下不得大于0.3m；进入接收工作井前30m增加测量，每顶进0.3m，测量不应少于一次。
（二）顶管水准测量
全站仪水准仪测量精度由于顶进距离长而略有降低，传统方法用联通管测量，视现场具体情况，每隔一段距离采用上述两种方法相互校核，以确保工具头准确进入接收井。
在工作井地面设置油箱和标准压力传感器，根据测定硅油标准箱和掘进机头部前端装置内的硅油压力差，通过数据电缆与中央控制室内PC联接，计算出在水准方向上偏离顶进基线的偏差量。
五、顶进中常见问题的控制措施
（一）管道轴线偏差过大现象，管道轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接口渗漏。
1、预防措施
⑴顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查。设置测力装置，指导纠偏。纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行。
⑵采用同种规格的千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。
⑶加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。
⑷顶进过程中应随时绘制顶进曲线，以利指导顶进纠偏工作。
（2） 治理方法
⑴重新调整千斤顶行程、顶力、顶速，或重新调整千斤顶的安装精度。
⑵对顶管后背进行加固，防止位移继续发展，并确保后背平整。
⑶纠偏前应认真分析顶进曲线的发展趋势，采取适当的纠偏量，循序渐进，切不可操之过急，适得其反。
（二）地面沉降与隆起现象，顶管施工过程中或施工后，在管道轴线两侧一定范围内发生地面沉降或隆起，使管道周围建筑物和道路交通及管道等公用设施受到影响，甚至危及到正常使用和安全。
1、防治措施
施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查，制定切实可行的施工方案，正确选用机头，并对距离管道近的建筑物和其它设施采取相应的加固保护措施。
设置测力装置，以便掌握顶进压力，保持顶进压力与前端土体压力的平衡。
严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法。
在顶进过程中应及时足量地注入符合技术标准的润滑支承介质填充管道外围环形空隙。施工结束及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。
严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。
（三）顶力突然增大现象，在顶进过程中顶进压力突然增大。
1、防治措施
⑴顶进过程中应严格执行勤测量、勤纠偏、小量纠的操作要求，使管道轴线被控制在允许偏差范围以内。
⑵按不同地质条件配制适宜的泥浆，并采取同步注浆的方法，及时足量地注入泥浆。
⑶顶进施工前应对顶进设备进行认真的检修保养。
⑷停顶时间不能过久，发生故障应及时加以排除。
2、治理方法
发生顶力过大的情况时，应立即停止顶进，查找原因，判明情况后采取相应措施进行处理。
（四）机头旋转现象，机头沿圆周方向旋转，使顶进操作发生困难。
1、预防措施
⑴遇前端土层软硬不均匀，应采取多挖硬、少挖软的方法。
⑵顶进前应将千斤顶逐台调试好，要采用同种规格的油缸，并使液压泵到各千斤顶之间的距离相等．管径一致。
⑶严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量、勤纠偏、小量纠的操作要求。
2、治理方法
可采用单侧配重的方法加以纠正，也可利用纠偏与旋转间的规律，配合上下方向的纠偏，造成一定的左右偏差，使机头得到一个反向旋转的力，但是采用此方法，应注意轴线的控制，以免造成轴线偏差过大形成弯曲，给以后的施工造成困难。
（五）钢筋混凝土管道接口渗漏现象， 管道接口渗水、漏水。
1、预防措施
⑴严格执行管节和接口密封材料的验收制度。
⑵严格控制管道轴线，按技术标准和操作规程进行施工。
⑶在管节的运输、装卸、码放、安装过程中，应做到吊（支）点正确，轻装轻卸，保护措施得当。
⑷认真进行接口和止水装置的选型。
2、治理方法
可采用环氧水泥砂浆或化学注浆的方法进行处理。
综上所述：本次顶管工程由于技术熟练，技术措施合理，轴线偏差符合规范要求。顶进只用了6个月，取得了良好的社会效益及经济效益。通过本工程的施工，为更长距离或更大口径的顶管施工积累了经验。
参考文献：
【1】天津市建设科学技术委员会《关于甘露溪过中央大道及东侧水系贯穿工程二标段基坑支护设计方案论证意见的函》（津建科函【2015】210号，2015年4月8日）。
【2】《天津市市政工程施工技术规范（排水工程部分》（DB29-76-2004）。
【3】《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T 640-2010）。
【4】《天津市建筑基坑技术规程》（DB29-202-2010）
【5】《城市排水工程质量检验标准》（DB29-52-2003）
论文作者:高悦奎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/22
标签：管道论文; 顶管论文; 泥浆论文; 机头论文; 标高论文; 千斤顶论文; 轴线论文; 《防护工程》2018年第4期论文;