杭州某污水处理厂进厂主干管顶管工程关键技术

高 峰，陈阶亮

（杭州市七格污水处理厂工程建设指挥部，浙江 杭州310016）

1 引言

近年来顶管施工技术在我国得到迅速发展，并广泛应用于取排水管道工程中。由于城市地下空间的限制及现有管线的存在，使近距离双线平行管道的施工成为不可回避的课题。许多学者也针对顶管工程进行了研究，其中邹长中以吴闵污水外排穿越黄浦江顶管工程为例，详细介绍了顶管施工的步骤和顶管施工中的一些问题[1]；胡熹竹、万尚武等人介绍了运用大口径管道前后同步平行顶进施工法完成内径为3500的双排平行钢筋混凝土管道顶进工程的成功实例及施工措施，为顶管技术提供了一定的工程依据[2，3]；徐迎伍也进行了顶管施工的设计和优化的理论研究，为顶管施工技术提供了理论支持[4]；孙玉国、刘成军研究了顶管施工过程中的纠偏技术[5]。

因此，本文结合实际工程，以杭州某污水处理厂进厂主干管顶管工程为例，对长距离曲线顶管在顶进过程中采取的一些关键技术措施进行探讨和总结。

2 工程概况

2.1 工程概述

杭州市某污水处理厂进厂主干管工程是杭州市污水处理工程的一个重要组成部分。全程总长10km，管道内径2200～2400mm，采用污水双管输送，埋管采用PCCPE管，双胶圈接口；顶管采用F－B型钢承口式钢筋混凝土管，楔形橡胶圈接口。全程共分有7个顶管段，主要穿越钱江二桥、和睦港、运河二通道、四格排灌站等不适宜埋管施工部位，顶管距离从100～700m不等，其中穿越和睦港排涝箱涵、运河二通道为本工程中顶管难点（图1、图2）。

图1 总平面图

图2 管位断面

2.2 地质条件

表1 地质参数

3 施工难点和关键技术

3.1 顶管穿越对周围影响的控制技术

3.1.1 进、出洞技术措施

出洞的封门采用外封门，外封门用30＃槽钢封门，槽钢封门内外用防水玻璃布与防水涂料涂布。出洞前，先在洞口处安装止水带，其作用是防止顶管机出洞时正面的水土涌入工作井内，其另一个作用是防止顶进施工时压入的减阻泥浆从此处流失，保证能够形成完整有效的泥浆套，两层橡胶止水板间可以压注触变泥浆，使管节一出洞便被泥浆包裹。出洞后，顶管机和其后的第一节至第三节管节用拉杆连在一起，形成一个整体。顶管机和管节连在一起后增加了稳定性，对出洞后的第一个阶段的顶进施工十分有利，同时也便于在以后的顶进施工中对顶管机进行控制。

3.1.2 顶进施工

顶进时，发生偏差及时纠偏，严格控制正面土压力，将土压力波动控制在较小范围内，同时对轴线也要加强观测，使轴线具备良好的走势，尽量少做纠偏动作，即使纠偏，也切忌动作过大，以免对土体产生较大扰动。顶管机通过后，经常进行补压浆，支护土体，减少后期沉降量。

为保证泥水舱压力与正面土压力平衡，必须有效控制顶进速度，如顶进速度过快，会引起顶管机正面压力过大，造成地面隆起。反之如顶进速度过慢则出土太多，正面土体过多流失，从而引起地面沉降。为此通过控制顶进速度，使正面水土压力保持稳定平衡，从而有效地防止地面隆起及沉降。为安全、顺利地穿越地面，顶进速度宜控制在5cm/min左右。

避免管节接口、中继间、工作井洞口及顶管机尾部等部位的水土流失和泥浆渗漏，并确保管节接口端面完好。通过信息化施工，优化顶进的控制参数，使地层变形最小。

3.1.3 地表沉降控制及保护措施

在推进过程中，引起建筑物沉降的主要原因，是推进土压控制不稳定，顶速过快扰动周围土体，造成土体沉降。为防止类似的情况发生，必须做到以下几个方面。

（1）根据土压力及出泥情况，合理控制推进速度，保证连续均衡施工。在需要保护的施工段，顶进速度不宜过快，适当放慢速度，减少保护对象下方受扰动土体范围，避免较长时间的搁置。

“起来，起来，快起来，狗日的，没被鬼子炸死，也被你们这帮兔崽子压死！”赵锡田翻了身，事发突然，他被压在最下面啃了一嘴泥，那顶呢制将帽也不知滚到哪去了。

（2）平衡处理出土量、顶进速度、顶进力三者关系。施工中不许空转刀盘、不准闷顶。

（3）减少工具管纠偏引起的地层移动。顶进施工纠偏中，加强监测，做到产生微小偏移时就及时进行纠偏，产生较大偏移时，采用分次逐步纠正，勤调微纠，避免因纠偏幅度过大产生较大的地层移动。

（4）严格对膨润泥浆的压注管理，控制压浆量，在施工中，做到同步压浆和二次补浆结合，保证浆套的形成，防止管道外围土体塌下填充空隙。

3.1.4 地表后期沉降控制

尽管在顶进中采用压注触变泥浆的方法来填充空隙减少沉降量，但要控制最终的沉降量还要采取注浆加固的措施。

顶进结束后，对管道外土体进行注浆加固。用水泥浆置换膨润土泥浆以固结土体，减少地表的最终沉降量。水泥浆由管道内的压浆孔压注，浆液压注的影响范围应达到管壁外50cm。注浆采用水泥水玻璃双液浆，由管道的预留注浆孔向外压注，注浆压力大于0.25～0.6MPa，注浆速率为30L/min。水泥浆不仅可以置换顶进过程中使用的触变泥浆，同时也起到了加固土体的作用。

3.2 曲线顶管技术

顶管采用曲线顶进。顶管管径大，又是采用曲线并排双管顶进，双管之间的净距离为2.66m，距离偏小。

（1）曲线顶管轴线控制：顶管采用曲线顶进和直线顶进的最大区别，就在于对轴线的控制方法不同。目前直线顶进采用的方法是激光经纬仪控制，由井内的激光经纬仪发射一束相当于设计轴线的激光投射到顶管机的光靶上，顶进过程中可以从监视器内很直接地观察到轴线上下左右的偏差，操作人员依据偏差作出调整。

曲线顶进由于管道的阻挡，激光不能投射到顶管机的光靶上，曲线顶进采用的方法是事后法控制，具体是由测量人员采用全站仪在管道内测量出顶管机的坐标，通过电脑配合计算出偏差，操作人员及时进行有效的纠偏，使顶管机不致偏离较大。施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。一般偏差量较小时，可以顶进两节测量一次，偏差量较大时，需要增加测量密度，顶进一节测量一次。

（2）双管之间的净距离为2.66m，距离偏小，这会带来一个问题：第一段顶管顶过后，对周边的土体进行了扰动，不利于第二段顶管的顶进施工。另外，本次顶管施工，由于赶工期的原因，需要两条管线前后同时顶进，这样有一个非常不利于顶管施工的因素：注浆时容易形成相互击穿，不利于浆套的形成。这就要求顶管施工中严格控制顶管顶进轴线和设计轴线的偏差，顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。在施工过程中应贯彻“勤测、勤纠、微纠”的原则。

（3）顶管覆土较大，该工程的顶管覆土达到11.9～12.0m。顶管覆土较大的好处是，碰到地下障碍物的可能变小，有利于对地面沉降的控制，但顶管覆土较大的坏处也同样是明显的，一旦碰到地下障碍物处理起来也非常困难。为了防止顶管遇到障碍，在顶管施工前采用定向钻技术在顶管断面位置进行排摸，保证顶管一次成功。

3.3 监测

顶管工作井和接收井，无论采用沉井还是基坑开挖的施工方法，都会对周围土体产生一定的扰动。顶管施工时，由于土体超挖或机头纠偏等原因，也会对上部土体的结构产生影响。所以，该工程除了必要的施工监测外，另外由第三方对工程实施过程中的关键点进行全程监测。一方面为了施工过程中，及时反馈地层沉降等相关信息，指导“信息化”施工；另一方面是监测周围建筑、管线、桥梁等在施工过程中的位移变化，避免发生破坏。

4 结语

本文以杭州某污水处理厂进厂主干管顶管工程为背景，在施工方案优化分析的基础上，对复杂地质条件下穿堤水平平行顶管技术进行了详细介绍，并对顶管顶进全过程进行了现场监测。该工程在施工过程中，由于施工技术使用恰当，方案组织严密，各项指标均符合规范要求，使顶管工程圆满结束，不仅取得了良好的社会价值和经济价值，也为同类型复杂顶管施工技术积累了宝贵的经验。希望能对推动顶管穿堤的合理设计和施工起到积极作用。

[1]邹长中，吴 闵.污水外排穿越黄浦江顶管的施工[J].地下空间，1998，18（增）：413～418，428.

[2]胡熹竹.大口径管道前后同步平行顶进施工法初探[J].上海市政工程，1999（1）：30～33.

[3]万尚武.大口径φ3500双排平行顶管的施工措施[J].上海建设科技，2001（1）：16～17.

[4]徐迎伍.平行管道顶进施工的相互影响与设计方法和施工工艺的优化研究[D].上海：同济大学，2000.

[5]孙玉国，刘成军.长距离大直径顶管施工纠偏纠扭技术[J].铁道标准设计，2005（3）：24－27.