大直徑泥水平衡頂管機(jī)在沿海地區(qū)施工的主要技術(shù)措施初探

劉敏

摘 要：隨著非開挖施工技術(shù)在城市建設(shè)中得到越來越廣泛應(yīng)用，頂管技術(shù)在南方沿海地區(qū)的電力、給排水、燃?xì)獾阮I(lǐng)域飛快發(fā)展，該文以深圳市某變電站線路配套電力電纜隧道工程為例，對大直徑泥水平衡頂管機(jī)在沿海地區(qū)施工采取的主要技術(shù)措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：大直徑泥水平衡頂管機(jī) 施工 技術(shù)措施

中圖分類號：U175 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（b）-0069-02

1 工程概況

某變電站線路配套電力電纜隧道工程位于深圳市福田區(qū)新洲路東側(cè)（主要位于綠化帶中），隧道南起蓮花路口，北至北環(huán)大道；隧道沿途需穿越深圳地鐵二號線和蓮花西路，沿線兩側(cè)主要構(gòu)筑物為醫(yī)院和居民小區(qū)。本工程包括3#工作井～4#工作井隧道段188m、4#工作井～5#工作井隧道井474m、5#工作井～北環(huán)市政隧道井隧道段314m三個區(qū)間段，隧道全長976m，隧道設(shè)計外徑為3580mm，內(nèi)徑為3000mm的圓形，拱頂埋深7～14m，采用頂管法施工技術(shù)。

工程地下水位埋深約2.4～7.6m，高程3.98～15.08m。項目施工區(qū)域地質(zhì)從上而下可以概括為：填土層、淤泥層、中粗砂、砂質(zhì)粘土層。3#～4#頂管區(qū)間穿越砂質(zhì)粘土層；4#～5#頂管區(qū)間穿越砂質(zhì)粘土層，5#工作井～北環(huán)大道在建市政隧道頂管區(qū)間穿越砂質(zhì)粘土層及中粗砂。結(jié)合工程所處地質(zhì)環(huán)境情況，此電力電纜隧道采用泥水平衡頂管機(jī)施工。

2 工程特點

（1）本工程位于深圳市福田區(qū)新洲路東側(cè)，需穿越深圳地鐵二號線和蓮花西路，沿線兩側(cè)主要構(gòu)筑物為醫(yī)院和居民小區(qū)，周邊高檔住宅及基建設(shè)置一應(yīng)俱全，地下管線豐富，且多沿道路兩側(cè)敷設(shè)，施工過程中要嚴(yán)格控制地面沉降變形。

（2）本工程施工場位于新洲路右側(cè)的綠化帶，施工場地狹窄，需要占道施工。隧道施工過程中，管件吊裝頻繁，對交通構(gòu)成影響，需要進(jìn)行交通疏解。

（3）本工程施工區(qū)域地質(zhì)從自上而下主要有：人工成因雜填土、人工成因填石、淤積成因淤泥質(zhì)土、沖洪積成因粉質(zhì)粘土、沖洪積成因細(xì)砂、沖洪積成因粗砂、殘積成因砂質(zhì)粘性土、基巖。隧道管道穿越的地層主要為礫質(zhì)粘土層，地下水位高，4#工作井～5#工作井段隧道長474 m，施工距離長，頂管阻力大，容易出現(xiàn)頂偏現(xiàn)象。施工難度較大，頂管施工精度要求高。

3 設(shè)備特點

針對本工程地質(zhì)條件，經(jīng)研究選擇了一種具有破碎能力的泥水平衡的頂管機(jī)（TPND-3500型，圖1），使切削下來的泥土在泥土倉內(nèi)形成塑性體，以平衡土壓力，而在泥水倉內(nèi)建立高于地下水壓力10～20kPa的泥水、泥漿，以平衡地下水壓力。通過把進(jìn)水添加粘土等成份的比重調(diào)整到一定范圍內(nèi)，即使挖掘面是砂的土質(zhì)，也可形成一層結(jié)實的不透水泥膜，同時平衡地下水壓力和土壓力。

4 施工主要技術(shù)措施

4.1 頂管進(jìn)出洞口的質(zhì)量控制措施

頂管進(jìn)出洞口主要通過安裝安裝止水圈和加固機(jī)頭出洞口控制措施解決。

（1）安裝止水圈。洞口止水圈主要由預(yù)埋鋼環(huán)、壓板、橡膠圈和安裝鋼環(huán)組成，安裝位置要根據(jù)出洞軸心位置進(jìn)行調(diào)整。止水圈允許機(jī)頭有2cm軸線位置，若機(jī)頭偏差超過2cm，止水圈的安裝位置必須根據(jù)實際偏差進(jìn)行調(diào)整。

（2）加固機(jī)頭出洞口。本工程進(jìn)出入洞口主要為礫質(zhì)粘土層，施工時在進(jìn)出洞口周圍采用Φ600三管旋噴樁進(jìn)行加固（圖2），以提高這部分土的強(qiáng)度，從而使工具管在出洞時土體不發(fā)生坍塌現(xiàn)象。

4.2 頂管軸線控制措施

頂管要按設(shè)計要求的軸線、坡度進(jìn)行。主要是掘進(jìn)機(jī)頭部測量與糾偏的相互配合。糾偏是完成管道線型的主要手段。糾偏原則如下。

（1）勤測勤糾：即每頂進(jìn)一段距離，測量一次工具頭軸線及標(biāo)高偏差情況。糾偏人員將工具頭現(xiàn)在糾偏角度、各方向上千斤頂?shù)挠蛪褐?、軸線的偏差進(jìn)行糾偏。

（2）小角度糾偏：每次糾偏角度要小，微機(jī)每次指出的糾偏角度變化值一般的都不大于0.5。

4.3 通過不穩(wěn)定流砂及淤泥層的處理

管道的頂進(jìn)如果遇到不穩(wěn)定流砂及淤泥層，在流砂性質(zhì)的土層和淤泥質(zhì)，這類不穩(wěn)定性土層中，采取如下措施。

（1）少出土、多頂進(jìn)、不抽水，保持流砂及淤泥層的穩(wěn)定。

（2）在頂進(jìn)過程中，應(yīng)該隨時注意工具頭前端的土壓情況，保證使工具頭前端土體不發(fā)生流沙流泥和坍塌。

（3）在含砂量過大的地層需要加注泥漿，以增加土體和易性和平衡

土體的壓力。

4.4 地面及建筑物沉降控制措施

地表監(jiān)控采用地表和深層觀測相結(jié)合的方法。沿頂進(jìn)軸線的管線保護(hù)和重要區(qū)段應(yīng)增加每天監(jiān)測次數(shù)以致進(jìn)行24 h跟蹤監(jiān)測。正常情況下地面的觀測點每天進(jìn)行1～2次沉降跟蹤觀測，經(jīng)數(shù)據(jù)處理分析后作為及時調(diào)整掘進(jìn)機(jī)參數(shù)的依據(jù)，減小地面沉降量。

施工前應(yīng)對工程地質(zhì)條件和環(huán)境情況進(jìn)行周密細(xì)致的調(diào)查，制定切實可行的施工方案，并對距離管道近的建筑物和其它設(shè)施采取相應(yīng)的加固保護(hù)措施。

4.5 中繼間頂進(jìn)中滲漏預(yù)防措施

中繼間滲漏的原因，這是由于中繼間的密封受到磨損以后而產(chǎn)生失效所致。

中繼間滲漏的處理措施：采用耐磨橡膠制成中繼間密封件，把密封件設(shè)計成雙密封圈，密封圈空隙采用油脂灌封，防止、減少砂子等雜物進(jìn)入，減少磨損。

4.6 長距離頂管信息化施工管理措施

4#工作井～5#工作井段隧道長474 m，施工距離長，頂管阻力大。須進(jìn)行詳細(xì)的信息化施工。

（1）首先在施工前對頂管設(shè)備進(jìn)行檢查，在確認(rèn)設(shè)備運行正常情況下進(jìn)行施工，每頂進(jìn)一節(jié)混凝土管須對混凝土管進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核并做出完好的原始記錄，各班組及管理人員對各項質(zhì)量指標(biāo)的落實情況都有鑒別數(shù)據(jù)生成，質(zhì)量問題能及時發(fā)現(xiàn)，敦促班組及時整改。

（2）頂管過程中對原始數(shù)據(jù)的記錄進(jìn)行收集，并對高程控制做流程行像進(jìn)度圖，對高程超接近規(guī)范警示的進(jìn)行監(jiān)控糾偏。

（3）在施工過程中對頂管糾偏進(jìn)行全方位的跟蹤和記錄：糾偏控制量20mm內(nèi)，管道偏差超過20mm須向項目經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人報告，糾偏千斤頂伸出量不得大于20mm，大于此值的糾偏須由項目技術(shù)負(fù)責(zé)人許可。

（4）在頂進(jìn)施工中對漿液配置安排專業(yè)技術(shù)施工人員進(jìn)行全跟蹤檢查，做到頂管前后都對設(shè)備運行跟蹤數(shù)據(jù)的記錄。

（5）注漿是通過注漿泵進(jìn)行的，施工人員根據(jù)頂進(jìn)長度的壓力表和流量表，可以控制注漿的壓力（壓力控制在水深的1.1～1.2倍）和注漿量（計量桶控制）。

（6）觸變泥漿由膨潤土、水和摻合劑按一定比例混合而成。施工人員嚴(yán)格現(xiàn)場按重量計的觸變泥漿配合比為：水：膨潤土=8∶1，膨潤土：CMC=30∶1。本工程購置膨潤土袋裝復(fù)合材料，在現(xiàn)場施工加水拌和。

造漿靜置→注漿→頂管推進(jìn)（注漿）→頂管停頂→停止注漿。

（7）數(shù)量和壓力

壓漿量為管道外圍環(huán)形空隙的1.5倍，壓注壓力根據(jù)管頂水壓力而定。

5 主要參數(shù)、效益

在深圳電網(wǎng)隧道工程建設(shè)工程中，大直徑頂管施工技術(shù)得到很好地應(yīng)用，使得本工程安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，具有以下優(yōu)點：（1）減少開挖面，安全可靠。（2）綠色節(jié)能、因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理。（3）施工進(jìn)度快，質(zhì)量有保證。

6 結(jié)語

因此，大直徑泥水平衡頂管機(jī)施工技術(shù)措施，在南方沿海地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，變化多樣的地質(zhì)條件下進(jìn)行頂管施工得到有效采用。有力保證了整體工程的施工進(jìn)度，質(zhì)量和安全，可在類似工程項目中進(jìn)行推廣。