上海浦东北蔡市政建筑有限公司
摘要：本文以大定海低标排水系统改造工程为例，就顶管穿越老定海港泵站进水箱涵施工技术方案进行了详细的阐述与分析，希望能够为同类工程提供一些意见上的参考。
关键词：顶管穿越；泵站进水箱涵；施工；技术
一、工程概况
1.1 工程简介
大定海低标排水系统改造工程DDH1.1标新建管道走向为：自长阳路内江路路口起→内江路→杨树浦路→平定路→大定海合流泵站。本工程主要施工内容包括内江路Φ2400合流管、路面收集管和路口预留管；杨树浦路Φ2700～Φ3500合流管、Φ1300～Φ1350截留管、路面收集管和路口预留管；平定路Φ3500合流管、泵站进水箱涵、路面收集管和路口预留管。详见图1：
二、水文地质及周边环境情况
2.1水文地质情况
2.1.1 地形、地貌
Y15～Y1区间顶管穿越1200×1200箱涵工程拟建场地位于上海市杨浦区内江路现有道路下，该处地势较低平，地貌形态单一，属滨海平原相地貌类型。
根据工程地质勘察资料，拟建工程10.5m深度范围内，主要由饱和的粘性土、粉性土、砂性土组成，属第四纪松散沉积物，土层由上至下分为：①杂填土、②粉质粘土、③淤泥质粉质粘土夹砂质粉土、③j砂质粉土与粉质粘土互层，②、③层土为Q4沉积物。
2.1.2 不良地质现象
1）顶管工程，当在③淤泥质粘土层中施工，可能会发生工作面坍塌问题；在③j粉性土中，管道顶进阻力较大。由于土性不同，土层软硬不均，可能会造成顶管轴向偏移、地表沉降。
2）根据工程地质特性，夹泥夹砂现象可能会引发沿软弱点、面的流砂、管涌现象。且拟建场地浅部分布③j层，该层渗透性较强，施工时需做好止水工作，确保安全。
3）由于本工程顶管轴线邻近现有道路、已有建（构）筑物或穿越大量地下公用管线，施工前需探明具体情况，采取相应保护措施，施工中要加强监测工作，避免对周围环境产生不良影响。
2.1.3 Y15～Y1区间顶管顶管穿越土层地质情况
根据勘察报告，Y15～Y1区间顶管主要穿越③淤泥质粉质粘土夹砂质粉土、③j灰色砂质粉土与粉质粘土互层。详见图5：
2.2.2、周边管线情况
根据管线权属单位交底和现场开挖样洞实际情况，Y13/NJL检查井周边管线情况复杂，内江路西侧人行道下有1组信息非开挖管线，西侧车行道位置有3组电力管线（1万伏2组、3.5万伏1组）和2根Φ300煤气管（一根沿内江路南北走向；一根先沿内江路南北走向，经过箱涵转向东侧）。
三、顶管穿越箱涵技术控制措施
3.1 顶管掘进机的选择
根据大量的实践结果表明，大刀盘平衡顶管掘进机对地表的沉降控制精度较为准确，应用效果也是比较好的。结合本工程地质情况及施工经验，Y15～Y1区间顶管施工采用面板式大刀盘泥水平衡顶管掘进机（DH-2400泥水平衡顶管掘进机），该顶管掘进机掘进过程中对开挖面的扰动最小，可使开挖面始终处于稳定状态，满足最佳的切削效果，进水、出泥流畅，机头正面土体所产生的挤压压力大量降低，切削面意外的土体扰动相对比较少。
3.2 建立试验段采集数据合理制定掘进参数
建立顶管模拟试验段，布设在顶管出洞后50m区域（即顶出20节管道），在模拟实验段布设路面沉降监测点，以出洞口为起点，纵向间距5m/个，横向间距2.4m/个，通过收集路面沉降监测数据、顶管掘进机土压力、顶管掘进速度、刀盘转速、触变泥浆配比及注浆量、进水出泥量等数据，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直接联系，从而最终设定顶管穿越箱涵时采用的掘进参数，将顶管对箱涵的影响降至最低。
在顶管未顶至箱涵时，每天监测2次（12小时/次）；当顶管推进至箱涵前方20m处时，开始增加监测频率，调整为每天监测4次（6小时/次）；当顶管机头穿越箱涵过程中，监测频率调整为1小时/次；顶管穿越箱涵后，恢复每天4次的监测频率，直至顶管贯通，箱涵沉降数值稳定。监测期间如遇变形超过报警值，随时进行跟踪监测，确保数据及时收集，便于进行施工预测，指导施工。
四、箱涵保护措施
4.1 顶管掘进地层损失原理
根据施工经验，顶管掘进时将对其上方地层造成损失，地层损失范围近似于梯形（即管道正上方向两侧辐散近似45°角的范围内），该范围的土体均会产生损耗，从而造成地面沉降。（地层损失范围详见下示意图）
4.2.1 注浆施工参数
箱涵加固注浆孔按梅花形布置，孔与孔间距为1.0m，浆液水灰比0.5，水泥掺入量≥7%，采用PO42.5普通硅酸盐水泥，浆液注入率为20%，注浆压力0.6～0.8Mpa，注浆速度7～10L/min。根据现场情况，配置水泥浆时可适当添加水玻璃，加快凝结速度。
4.2.2 注浆施工方法
（1）按照设计的要求，对钻孔的深度进行严格的控制，孔径一般为φ91mm，垂直度应小于1%。本工程拟投入D-2型的钻探机以及配套的注浆机具进行施工。采用专用的拌桶将原材料按照一定的配比称量之后分别进行搅拌，同时，也要利用自动记录仪器对注浆的压力以及注浆量进行控制。
（2）从钻杆内部进行封闭泥浆的灌入。
（3）插入塑料阀管，在阀管下端要设置管塞，同时也要在管中逐渐加水，以此来增加其重量，减少弯曲。
（4）在封闭泥浆凝固之后，在塑料阀管中插入双向密封注浆心管。
（5）拌制A、B浆液，分别接入注浆总管Y型接头。
（6）开泵进行注浆，要分层进行操作。注浆管插入设定标高开始首次喷浆，随后每次提管1m再次喷浆，共需提管2次，以达到分层注浆的效果，确保浆液均匀喷入土体，保证坑底土体加固质量。
下管方式采用震动压入法，压浆孔按孔中心距离间隔1m成梅花状布置，要求每个压浆孔有效半径搭接0.2m以上（一般压浆压力为0.2mpa的压浆有效半径为0.6m~0.8m）。压浆时先打设外围压浆孔，再实施内侧压浆孔，以保证浆液少跑失、不跑失。
定制的有孔花管采用Φ30的无缝钢管，每节长0.5m，花管孔眼直径为4mm，孔眼间距为100mm，分四排交叉排列，下管前在花管外侧包裹橡胶内胎一层；
管尖采用圆锥体（管尖角度为30°）车模铸铁件，尾部带有丝扣与花管相连；
无孔注浆管采用Φ32的白铁自来水管，每节长3m，采用外接丝扣相连，顶部与阀门、管头和输浆橡胶管相连；
施工方法采用一次压浆法，主要控制压浆量为主，控制压浆压力为辅。要求每孔的压浆量不少于0.5m3，同时压浆压力不大于0.2mpa，以压浆量为优先控制对象。若压浆量已到规定指标，但压浆压力没到规定值，则停止该孔压浆移至下一孔；若压浆量未到规定值，但压浆压力已接近规定值，则视具体情况决定是否停止该孔压浆：如是外围压浆孔则继续压浆到规定量，如是内侧压浆孔则停止该孔压浆移至下一孔。
压浆孔压浆结束应关闭阀们15分钟左右再拔管，拔管后应及时清理机具内的残留浆液，拔管后留下的空洞，应用黄泥、水泥掺和快燥剂及时封堵，封堵深度不小于50cm。
浆液沿压浆管冒出地面时，宜用黄泥、水泥掺和快燥剂及时封堵管壁和地表土空隙，并间隔一段时间后再进行下一压浆孔的施工。
当浆液从已压完的压浆孔冒出时（简称串浆），宜采取间隙压浆、增加浆液稠度、增加水玻璃掺量、降低压浆压力等方法，并采用跳孔施工的方法进行施工。
五、结论
总而言之，本次工程中，顶管穿越箱涵的施工方案需要根据不同的实际影响因素进行综合的方案的比较，同时穿越方案还应依据工程的侧重要求以及最大的不稳定因素进行合理分析。此外，在具体的施工中，还应将可能出现的意外问题进行全面的研判，以对工程施工做出充足的准备，切保施工的顺利进行。
参考文献
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论文作者:陈丽平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/11
标签：顶管论文; 内江论文; 浆液论文; 注浆论文; 工程论文; 泵站论文; 粘土论文; 《建筑学研究前沿》2018年第6期论文;