城市復雜環(huán)境條件下的頂管施工工藝

1、建筑施工·第39卷·第7期 1087城市復雜環(huán)境條件下的頂管施工工藝呂克金上海普陀市政工程有限公司 上海 200062摘要：城市內頂管施工受周圍環(huán)境影響較大，結合某市政排水管道頂管工程施工，對其地質和施工條件進行了分析。通過頂進力計算和沉降控制分析，重點研究了進、出洞口施工和軌跡控制及糾偏技術，同時采取管線保護、降排水及信息化施工等措施，使該頂管工程施工順利完成，相關技術指標亦滿足設計要求，為我國

2、城市復雜環(huán)境條件下的頂管施工積累了經驗。關鍵詞：市政排水；頂管；洞口加固；軌跡偏差；沉降控制；頂進力中圖分類號：TU992 文獻標志碼：A DOI：10.14144/j.cnki.jzsg.2017.07.059Construction Technology of Pipe Jacking Under Condition of Urban Complicated EnvironmentLÜ Kejin Shanghai

3、 Putuo Municipal Engineering Co., Ltd., Shanghai 200062, China1 工程概況某市政排水管道頂管施工工程位于上海市中心城區(qū)，采用泥水平衡式頂管機[1-4]穿越內環(huán)高架橋及輔道，頂管內徑為1 800 mm，外徑為2 160 mm，材質為F形鋼承口式鋼筋混凝土管，施工長度為72 m，管頂覆土深度為6.3～7.5 m。工程設置長寬為9 m×8 m的工作井及直徑為5 m

4、的接收井各1座（圖1）。接收井內環(huán)高架橋工作井城市內河圖1 頂管施工平面布置示意頂管施工區(qū)域地質為灰黃-灰色砂質粉土夾黏土層，工程性質差；同時頂管施工區(qū)域靠近城市內河，地下水位高，流砂現(xiàn)象嚴重。頂管施工影響范圍內分布大量地下管線，與頂管均呈相交形態(tài)，且距頂管管頂距離最近僅為1.9 m，管線保護要求高。同時頂管需穿越內環(huán)高架橋，頂管中心距橋墩最近距離僅為7.56 m；接收井的圍護結構距一高層建筑基礎僅為7.5 m，沉降控制要求非常嚴格

5、。2 施工前準備措施該工程具有施工場地狹小、地下水位高、存在不良地質、沉降控制要求高、地下管線多、需穿越內環(huán)高架橋等眾多施工難點。在頂管施工前需做好管線的調查與保護，以及施工區(qū)域內的降水措施。2.1 管線保護措施為確保頂管施工過程中地下管線的安全，采用以下管線保護措施[5-6]：1）開挖暴露，懸吊保護。由于φ1 000 mm給水管和φ300 mm給水管位于接收井和內環(huán)高架橋間，且埋深較淺，故頂管施工前開挖暴露穿越段給水管，卸載其覆土壓

6、力，減少沉降，并采取工字型鋼加鋼絞線進行懸吊保護。2）注漿加固。對穿越段內的煤氣管線兩側和底部2 m范圍內區(qū)域進行壓密注漿加固，同時在頂管穿越煤氣管線時，再由管內預留注漿孔對整個穿越段進行壓密注漿，加固范圍為頂管上方2 m左右。3）對φ1 800 mm合流管和2個雨水管在施工期間進行臨時封堵，排除管內積水，降低自重，減少沉降。4）精心監(jiān)測，優(yōu)化頂管施工參數(shù)；在重要管線設置監(jiān)測點，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對施工參數(shù)進行調整和優(yōu)化，指導后續(xù)施工。2.2

7、 降水措施接收井靠近城市內河，地下水位在地面以下1.5 m左右。同時，接收井附近土質極為不良，經勘察發(fā)現(xiàn)地下水與內河連通，極易造成頂管進洞期間地下水和流砂進入接收井內，造成地表沉降，影響地下管線、橋墩和高層建筑物的安全，因此需對接收井附近進行降水：1）在頂管接收井靠近高層建筑物基礎側進行雙排樹根作者簡介：呂克金（1984—），男，碩士，工程師。通信地址：上海市普陀區(qū)梅嶺支路65號107室（200062）。收稿日期：2017-05-26市

8、 政 工 程萬方數(shù)據(jù)建筑施工·第39卷·第7期 1089土∶CMC∶純堿∶水=104∶1.05∶3.05∶800。配制好的泥漿充分攪拌20～30 min，配好后需靜置4 h，使其充分吸水膨脹，膨潤成膠體，密度控制在1.05～1.08 g/cm3。3.4 沉降分析及控制措施3.4.1 沉降分析頂管施工過程的沉降量與其失土率成正比例關系，根據(jù)失土率計算其最大沉降量（δ max）可按式（2）進行估算[8]：δ max=V1

9、/2.5i （2）式中：V1——失土體積，V1=失土率×V（V=3.73 m3，為計算管道單位出土量，機頭外徑2.18 m）；i——沉降槽寬度系數(shù)。本工程中，V1包括開挖面引起的地層損失、機頭糾偏引起的地層損失、管道外周環(huán)形空隙引起的土層損失和相鄰管節(jié)外壁不平整度過大時引起的地層損失。經計算，本段頂管累

10、計失土率為4.2%，最大沉降量為10.54 mm。3.4.2 沉降控制措施因本段頂管施工過程中全線橫穿內環(huán)高架橋和大量地下管線，其對沉降要求嚴格，故本次頂管穿越段失土率按2%以內控制，即最大沉降量控制在5.02 mm內。1）本工程采用的泥水平衡頂管機由于具有自動平衡正面土壓力、水壓力的特點，故正面水土流失引起的地面沉降較易控制。2）頂進至有地面構筑物和重要管線附近時，嚴格控制各項參數(shù)，保證泥漿外排量與頂進量相匹配。同時盡量少做糾偏運作，

11、謹慎糾偏。3）嚴格控制觸變泥漿注漿量和注漿壓力，頂管穿越后應及時進行補漿，支護土體，減少土層后期沉降。4）管道頂進結束后，在構筑物下方和管線下方立即用水泥漿置換膨潤土泥漿以固結土體，減少地表的最終沉降量。水泥漿仍由管道內的壓漿孔壓注。 5）由第三方監(jiān)測單位對頂管施工全程進行監(jiān)測。對內環(huán)高架橋墩、高層建筑物和重要地下管線加密測量，及時反饋施工，調整頂進參數(shù)。根據(jù)頂管施工監(jiān)測報告，高層建筑物基礎在頂管施工期間及后續(xù)2個月內的監(jiān)測累計最大沉降

12、量為-2.30 mm，內環(huán)高架橋墩8個監(jiān)測點中的累計最大沉降量為-2.55 mm，均小于控制沉降量，說明頂管的沉降控制措施達到了設計效果。3.5 施工測量及軌跡糾偏措施本工程采用將連續(xù)測量和間斷測量相結合的方式對頂管施工進行全程監(jiān)控。頂進軸線均采用激光經緯儀測量，每節(jié)管測量1次，數(shù)據(jù)發(fā)生突變時增加測量次數(shù)；頂管高程控制根據(jù)頂管推進的實際情況，每頂進1節(jié)管道后，利用全站儀測量機頭高程；在軸線和高程測量控制中，定期進行控制點校核工作，防止控

13、制點沉降而產生的誤差。本工程采用4臺糾偏千斤頂，單臺最大頂力900 kN，頂進中不斷監(jiān)測機頭的位置和前進趨向，及時了解異常情況，分析判斷，確定糾偏方案。糾偏時每1 m測量1次，并對機頭和機尾的數(shù)據(jù)進行比較。當有回歸趨勢時，在保持一段頂進距離后，停止糾偏，防止左右擺動，精心調控頂管姿態(tài)。當水平和垂直偏差同時出現(xiàn)并都需要進行糾偏時，先對豎直偏差進行糾偏再處理水平偏差。由頂管施工軌跡左右偏差曲線（圖3）和高程偏差曲線（圖4）可以看出，機頭水平

14、偏差較為平均，豎直偏差較為規(guī)律。在進出洞口附近由于采取高壓旋噴樁加固措施，地基承載力較高，機頭豎直偏差在設計軌線之上，中間部分受不良地質及地下水影響，地基承載力較低，機頭受豎向不對稱力影響產生向下偏轉的趨勢。-30-20-100102030-30-20-1001020300 12 24 36 48 60 0 12 24 36 48 60 66水平軌跡偏差/mm頂進距離/m豎直軌跡偏差/mm頂進距離/m圖3 頂管施工軌跡左右偏差曲線

15、 圖4 頂管施工軌跡高程偏差曲線4 結語城市老舊城區(qū)內排水管道頂管施工受施工環(huán)境制約影響較大，施工前應對環(huán)境制約因素做好充分調查和論證，特別是要對地下管線與周圍建筑物采取保護和監(jiān)測措施。本工程通過管線保護、降低地下水位、信息化監(jiān)測和沉降控制、計算分析頂進力和加強注漿潤滑、重點解決頂管進出洞口技術等措施，確保了工程順利實施，為后續(xù)城市復雜環(huán)境條件下的頂管施工積累了相關經驗?！睢?參考文獻 ☆☆[1] 丁文其,朱合華,葉冠

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