城区繁华地段长距离顶管隧道施工技术＊

2021-10-18吴发展

城市建筑空间 2021年7期

吴发展

（中铁隧道集团二处有限公司，河北三河 065201）

0 引言

顶管施工不需对作业区域进行地表开挖，施工占地少，其地下施工对地面影响小，操作简便、施工效率高，在市政工程得到较好应用。阎向林[1]以黄河顶管工程为例，从注浆设备选取、压力控制、注浆量及润滑泥浆配比等方面研究注浆减阻技术，达到长距离顶进目标。杨永强[2]对沉降控制要求较高的长距离顶管工程，设置中继间克服掘进摩阻力，向管节外注减阻泥浆以降低掘进摩阻力。丁文其等[3]通过现场监控顶进过程中的地层扰动，分析长距离顶进成功的主要因素。本文依托城市北环电缆隧道介绍福华支线长距离顶管施工技术。

1 工程概况

电网北环110kV架空线改造入地电缆隧道福华支线采用顶管法施工375m，由SJ7-1竖井向东顶进，沿线下穿1号地铁岗厦站地下商业街5，7，8号出入口及岗厦站C出入口，止于彩田路。顶管管节内径3 500mm，外径4 140mm，长2.5m，单节重约26t，管节混凝土强度C50，抗渗等级P10，管节接口为F形接口，管节密封采用楔形密封圈，管节最大容许顶力为15 000kN。隧道埋深14.20～24.55m，沿线地质主要为④1残砾质黏性土和⑤1全风化花岗岩，局部位于⑤2强风化花岗岩。地下水埋藏深度0.60～18.00m。本区降水以锋面雨为主，其次是台风雨，平均最大暴雨量为282.0mm/d，最大值达385.8mm/d，历年平均降水量1 800～2 200mm。

2 管节顶进

2.1 中继间技术

根据地质条件和管节内径，福华支线配置DN3500泥水平衡顶管机组织施工[4]。规范要求：一次顶进距离超过100m时，应采用中继间技术[5]，施工最大顶力超过允许顶力时，应增设中继间等措施。

本工程顶进距离超100m，长距离顶进需设置中继间接力，分担主顶系统推力，中继间为多个推进油缸均布在特制的钢壳内，中继间外径与管节相同，中继间需有良好的密封性和足够的刚度。DN3500泥水平衡顶管机单个中继间的推进能力为153.8m，中继管段的推力一般不超过其能力的70%。第1个中继间设在机头后方40～50m处，主要克服前方摩阻力、掌子面对刀盘的反力，其他中继间位置根据顶力需要布设，布设间距为70～105m。

2.2 进排泥控制

顶管刀盘后方设有泥水仓，进排泥管路连通泥水仓，顶进施工时，保持泥水仓内压力略大于刀盘处的主动土压力，通过调节进排泥浆泵控制泥水仓压力，根据以往施工经验，泥浆密度设定为1.05～1.10t/m3，根据现场排泥出渣情况调整，以掘进面形成泥皮护壁为准。

顶进时，千斤顶的外伸长度应控制在行程范围内，以防损坏设备。顶进遇到前方障碍物、顶铁扭曲、管位偏差过大情况时，应立即停止顶进，采取处理措施。顶进施工记录反映顶进动态情况，应详细记录每次顶进长度、油泵压力表数值、管位偏差及纠偏情况、土质和水位变化对施工的影响，掌握施工动态，积累施工经验。

3 减阻措施

顶管在砾质黏性土与全风化及强风化花岗岩中顶进，摩阻力较大，考虑隧道埋深、管径及土质情况，采用管道外壁涂黄油和膨润土泥浆减阻措施。

3.1 管道外壁涂黄油

管节吊运至始发基座前，人工打涂黄油，清理管节表面的油污和灰尘，管节表面干燥后，将黄油均匀地涂一圈在管节表面，起到润滑作用，减小顶管顶进过程中与土体间的摩阻力。

3.2 减阻泥浆

顶进施工前要做减阻泥浆配合比试验，要求减阻泥浆的性能要稳定，泥浆不失水、不固结[6]，既有一定稠度，又有良好的流动性。通过混凝土管节上均布的4个注浆孔向管道外壁压入一定量的膨润土减阻泥浆，在管节顶进时同步注浆，膨润土泥浆在管节外围形成的泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小管节在地层中顶进的阻力。

4 姿态控制

管节顶进过程中，测量人员注意观察偏差情况，每顶进一块顶铁的距离就测量一次偏差情况，及时提供测量数据指导纠偏。当监控器观察到顶管机激光点偏差超出1cm时必须纠偏，在管道偏差的反方向侧适当超挖，边顶进边纠偏，使管道在顶进过程中逐渐回到设计位置。顶管中轴线允许偏差小于200mm，管道底部高程允许偏差为-50～40mm。

5 管节间防渗漏

顶进时因管节、中继间接口的间隙变化及橡胶止水带密封失效等原因，出现混凝土管节间渗漏水。针对中继间、管节间渗漏水，配制一种用于混凝土管节之间渗漏水处理的堵水浆液，将水泥、氯化钙、水玻璃、膨润土和水按照1∶0.5∶4.5∶0.5∶2的质量比混合制备堵水浆液，该浆液性能参数为：凝结时间为 7s，表观密度为 1 240kg/m3，3d强度为0.2MPa，7d强度为0.3MPa，为快速阻断水流提供可行性。

堵水浆液具有一定软塑性、黏结性好、凝胶时间短、后期强度低等特性。利用该堵水浆液上述特性，可迅速填充混凝土管节与土层间的空隙，逐渐形成连续填充体，阻断水流通路，继而达到管节间防渗漏效果，保证后续施工顺利。

6 监测情况

由于电缆隧道距离城市建筑物较近且周边环境复杂，必须借助监测手段掌握顶管施工对周围建筑物的沉降影响。施工单位及时布设地表监测点，加强现场巡视和监测。第三方监测单位对施工单位布设的地表沉降监测点、建筑物沉降监测点采集初始值[7]，施工监测频率为一周3次，对顶管施工情况予以监测，并形成监测记录表。监测结果显示：隧道内变形量不大，处于较稳定状态，未出现预警情况。