大口徑雙排平行頂管施工的幾點措施

1、大口徑3500雙排平行頂管施工的幾點措施一、前言上海市污水治理二期工程于99年底全線建成通水，通過全面檢 測、驗收，總體質(zhì)量達到優(yōu)良，這一切除了箱涵及泵站的一系列技 術(shù)革新和精細施工外，還要歸功于大口徑 3500雙排平行頂管在該 工程中的廣泛運用，成功地穿越了建筑物、公路、河浜、公用管線、 地上及地下構(gòu)筑物等，取得了常規(guī)施工所無法實現(xiàn)的效益。筆者就 污水治理二期工程大口徑 3500雙排平行頂管施工中有關(guān)的技術(shù)措 施與大家作一次探討。二、工程概況浦東輸送總管始于黃浦江岸邊的SA泵站，終于白龍港的 WWT/2.1 標出口泵站，全長約19.8Km, SSI/2.1標至SSI/2.6標六個標段的設(shè) 計

2、中均運用了大口徑 3500雙排平行頂管，上海金山市政工程總公 司中標承建SSI/2.3標、聯(lián)合中標承建 SSI/2.5標，以及參建了 SSI/2.1、SSI/2.2、SSI/2.4、SSI/2.6 的 3500 雙排平行頂管施工，完 成近5.0Km（以單孔計）的頂管工作量。97年10月，SSI/2.6標曹家溝頂管工程首次采用大口徑雙排前 后平行頂管的先進施工技術(shù)，將 3500 “F”型鋼筋硅管頂進到 195.0m,首次長距離不使用中繼間，一次貫通；98年7月10日10月27日間，SSI/2.2標南線鋼頂管工程，首次將 3500雙排鋼 頂管頂進到373.5m,且一次貫通；在國內(nèi)同行業(yè)中 3500

3、大口徑 長距離“F”型鋼筋硅頂管、鋼頂管居領(lǐng)先水平，為大口徑頂管的推 廣應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗。三、雙排前后平行頂管施工的干擾和影響范圍的控制（一）、安全性驗證在頂管界有雙排頂管中心距與管頂擾動寬度的理論，認為工具管 頂擾動寬度小于或等于兩孔中心距即為安全。即：Be<LBe=D1+Sin（45 -少/2）/Cos（45 -少/2）式中：Be管頂土體擾動寬度（m）;D工具管的等效外徑（m）,對于土壓式平衡式頂管:D=D。；土的內(nèi)摩擦角（°）;Do工具管外徑（m）Do卡例：SSI/2.6標曹家溝頂管，經(jīng)計算土壓式工具管 Be=8.98<L=9m,結(jié)論安全。因此，我公司選用國內(nèi)自

4、行研制的多刀盤土壓式平衡工具管應(yīng)用于6個標段的頂管施工，經(jīng)實踐證明：是科學合理的。（二卜錯位縱距的控制雙排平行前后同步頂進的先進技術(shù)，兩管前后錯位縱距的合理確 定，對于減少兩管相互干擾和影響及管間土體的擾動至關(guān)重要。施工前采用以下的力學簡化模式來估算前后縱距Lmin :在土壓平衡式工具管的施工中，其正面對土體的施力狀況是按（45 +少/2）向前方360擴散，其縱向影響距離推算如下：P=FP=P0 兀D/2+dtg（ 45 +6/2） 2F= *兀D2/4 按施工中控制土壓力上限考慮。貝U: d=D/2X（P p/Po） 1/2 x ctg（ 45 +少/2）同時，考慮到前方管因糾偏所引起對側(cè)向

5、土體的擾動因素，以 及工具管無注漿孔，其側(cè)壁摩擦剪力對側(cè)向土體的擾動因素，取 丫 系數(shù)來解決，則：雙排管前后最小縱距為：Lmin= 丫 X （d+H）式中：H前方工具管管長，如果工具管后三節(jié)做剛性聯(lián)結(jié)，則 H 應(yīng)為工具管管長與后三節(jié)硅管長度之和（m）o由土質(zhì)性質(zhì)決定的系數(shù)，取1.52.0D一一工具管外徑（m）PP、P0土的被動土壓力、靜止土壓力（KPa）Lmin 雙排管前后縱距的最小值（m）o例：SSI/2.6標曹家溝頂管，全程頂距195mx2,雙排管中心距9.0m,采用“F”型© 3500鋼筋硅加強施工（外徑©4140mm）,管 頂平均覆土厚度約7.20m。頂管由西向東穿

6、越唐陸公路、大眾毛紡 廠、曹家溝河浜，且南側(cè)有已建的龍東大道；公路地下管線復雜， 路面與廠房沉降要求高，要求控制在1.0cm以內(nèi)，施工難度大。頂 管穿越地層為灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土，飽和、流塑，具有 高壓縮性。195.0in根據(jù)上式，相應(yīng)推算出曹家溝頂管前后縱距：d=2.07X (0.2/0.13)1/2-1 xCtg(45 -9 =0.42(m)Lmin=(0.42+6+3*3) x 1.55=24(m)實踐證明：曹家溝頂管頂進前后管錯位在 30m左右，是安全可 靠的，從雙管頂進軌跡曲線來看，未發(fā)現(xiàn)雙管有明顯的相互影響和 干擾的跡象；同時，對前方管道的側(cè)向位移進行了跟蹤監(jiān)測，利用 施工

7、導向用的激光經(jīng)緯儀進行監(jiān)測，并繪制側(cè)向位移一一頂距曲線 圖，與工具管頂進軌跡曲線相對照，未發(fā)現(xiàn)有明顯的超過工具管側(cè) 向位移的情況。這也驗證了前后縱距 Lmin值的確定是合理的、安全四、大口徑頂管穿越構(gòu)筑物與管線沉降的控制在頂管穿越的路段，不是有建筑物、公路、河浜，就是有地上、 地下公用管線、及地下構(gòu)筑物等，所以控制土體沉降，減少施工引 起的財產(chǎn)損失就成了至關(guān)重要的控制目標。例1: SSI/2.2標南線頂管穿越上游引水三孔箱涵沉降控制SSI/2.2標南線鋼頂管，全程頂距373.5mx 2,采用 3500鋼頂管施工，管頂覆土厚度約10m頂管施工穿越外環(huán)線的新橋港河 道及上游引水三孔箱涵。該箱涵頂覆

8、土厚 1.2m,寬10m高 3.14m,箱涵底距管頂3.5m,其走向基本與2.2標鋼頂管斜交，處 于工具管頂進施工的影響范圍內(nèi)，該箱涵提供市區(qū)三分之一人口的 飲用水，因此引水箱涵前后50m范圍內(nèi)，上水公司及業(yè)主對此次穿 越箱涵的沉降要求非常嚴格，只允許沉降士 5mm施工時間98年7 月10日10月27日。穿越上游引水三孔箱涵，沉降控制是施工的重中之重，稍有不慎，將會導致箱涵變形過大而產(chǎn)生箱涵供水破壞，后果不勘設(shè)想。為此，施工前針對該箱涵，從理論上按 Peak公式進行計算：以地層損失率控制在2.0%,半徑R=1.79m,埋深H=10m計;地層損失 V=2%x (兀 X 1.792) =0.201

9、m2/m;沉降梢寬度參數(shù)i=R X (H/2R)0.8=4.089m;橫向最大沉降 8 max=V/2.5i=19mm;沉降梢寬度：L=5i=20.45m ；根據(jù)GMF法地面沉降預測，得到頂管穿越上游引水箱涵的縱向和橫向沉降梢曲線如下：顯然，按常規(guī)頂管施工，無法滿足沉降控制要求為此，針對箱涵沉降的特殊要求，采取了如下措施：、事先于箱涵兩側(cè)與底板下進行注漿，提高管頂土體的整體穩(wěn)定性。、頂管頂進該段時，根據(jù)頂進情況及沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時進行雙 液地面跟注漿，以補充頂管頂進時地層損失體積。、嚴格控制糾偏量，以減少糾偏對土體的擾動而產(chǎn)生的沉降。、控制工具管推進速度與出土體積，保持連續(xù)施工。、控制好頂進時

10、的注漿量，頂進結(jié)束后，立即進行水泥漿置換，以填充管外觸壁泥漿固結(jié)后體積縮小產(chǎn)生管外周空隙。采取上述措施后，經(jīng)第三方同濟大學跟蹤監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，穿越上游引水三孔箱涵的沉降控制在土 5mm以內(nèi)，可以說將沉降量壓縮 到了極限，這也證實了我公司在超常規(guī)、高難度的情況下施工，取 得了成功。例2：滬南公路與地下“七大管線”沉降的控制SSI/2.3標滬南公路頂管工程，采用 3500雙排“ F”型鋼筋同硅加強管施工，頂程148.0mx 2,公路下管頂最大覆土厚度 5.0m,最小覆土厚度僅3.5m,頂管穿越灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與灰色淤泥質(zhì)粘土；公路下埋設(shè)“七大”管線，如下圖所示：當時公路與管線部門提出沉降量控制在

11、1.0cm以內(nèi)，針對大口 徑頂管在不足1.5倍（最薄處不足0.75倍）管徑的情況下施工，控 制路面沉降與保護管線安全是本次施工關(guān)鍵所在。該段頂管施工經(jīng) 多方論證，采取事先在路面與管線下注漿，控制頂進機頭土倉壓力、 頂進速度、總頂力、出土量、注漿量等參數(shù)，98年9月至10月30日施工期間，經(jīng)第三方上海新地海洋技術(shù)公司跟蹤監(jiān)測，路面總沉 降量在土 5mm以內(nèi)，“七大”管線完好無損，未受到任何影響，施工非常成功四、大口徑頂管出洞常見問題的控制 大口徑頂管在剛出洞口時，由于洞口外沉井下沉后土體擾動，破壞 了原來的土體平衡，并且洞口外地質(zhì)經(jīng)常出現(xiàn)淤泥質(zhì)軟流塑地層， 承載力低；當工具管重量超過地層承載力時

12、，常發(fā)生頂管出洞口后， 產(chǎn)生“叩頭”現(xiàn)象，導致頂管失??；另外，封閉式多刀盤工具管出 洞后頂進約10m范圍內(nèi)，千斤頂回縮吊放管節(jié)時，常發(fā)生工具管“后退”現(xiàn)象，使出洞口土體遭到大范圍、大幅度沉降，造成再次 推進工具管偏向，給頂管施工帶來了很大的困難。原因是工具管正 面土體主動土壓力大，機頭與管壁間的磨擦系數(shù)小，在深覆土、工 具管斷面大面積受力情況下，不可避免地常發(fā)生工具管出洞“后退” 現(xiàn)象。從受力角度分析：工具管正面主動土壓力：Pa=Thtg2（45 -少 /2）- 2CX tg（ 45 -少 /2）當工具管推力：F< PaX S時，工具管會發(fā)生后退；式中：丫 土的容重（KN/曲h式一工具管覆土深度（m）式一一土的內(nèi)磨擦角（° ）c土的內(nèi)聚力（KPaS-工具管截面積（m2）針對以上情況分析，總結(jié)經(jīng)驗措施如下:1、大口徑頂管出洞“叩頭”的控制措施:、出洞口處事先注漿，并輔以井點降水，提高洞外土體整體強度。、工具管出洞時，將工具管與后續(xù)硅管進行剛性連結(jié)，提高其整 體穩(wěn)定性。、控制好出洞頂進速度與注漿量。2、頂管出洞，工具管“后退”情況的控制措施：、采用在導軌上焊接活動防退支架；、利用井壁兩側(cè)預埋件，架設(shè)活動斜頂撐。經(jīng)實踐證明，在SSI/2.6標、SSI/2.3標等標段應(yīng)用，效果非常好。五、結(jié)束語污水治理