浅谈曲线顶管技术的应用

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1、浅谈曲线顶管技术的应用　　摘要：顶管施工技术的主要应用范围一直局限于直线或者大曲率半径的曲线顶管。为了能够实现更小曲率半径的曲线顶管或S-曲线顶管，故对此进行不断的研究和探索，并提出相应的解决方法。　　关键词：非开挖曲线顶管施工　　在顶管的设计与施工的过程中，因为地质条件的差异、地面建筑物的环境保护要求以及原来的地下各类管道拥挤等原因，顶管路线总是会被迫定为曲线。在这样的情况下，采用顶管或盾构机械设施使管节的中心线按照设计的弧线前进的施工技术，称为曲线顶管技术。曲线技术在国外早已开始使用，并取得了一些成功的经验。德国Zueberlin

2、公司曾将直径2500mm的钢筋混凝土管曲线一次顶进约1500m。从国内外曲线顶管技术发展状况来看，曲线顶管的管径主要以中、大口径为主，曲线类型有平面的、垂直线的，还有S型的，基本上能按工程的要求而变换。　　1.工程概况　　福建省福州市建新-先农220kV线路工程，起于已建220kV建新变，止于在建220kV先农变，全线单回路电缆敷设公里。其中大开挖隧道净空断面×长160米；顶管隧道净空断面Φ3200长5713米；路径中心工作井、接收井共21座。　　其中19#～22#顶管长度481m，起于19#工作井，终于22#接收井，下穿湖边、先农等

3、村菜地，采用米F型钢筋混凝土管。　　本段地下水极为丰富，土层从上到下依次为：杂填土；粉质粘土；淤泥质土；细中砂层。顶管断面土层主要在淤泥质土和细中砂层中。双曲线顶管段需穿越细中砂层180米，施工过程阻力特大，因此必须增加中继间个数方能确保穿越此段。　　2.工程主要难点　　三维复合小曲率半径，轴线的变化较大；三维复合小曲率半径的顶段均在细中砂层中，阻力特大。　　3.工程难点分析及针对性措施　　对三维复合小曲率半径，顶进过程中的测量难度大　　分析：位于工作井内的测量仪器不能通视到机头处。　　只能在弯道处设置中间测站，采用导线法接力测到机头

4、。　　顶管过程中，整个管道都处在移动状态。上次测量成果对下次测量无参考意义，要求逐站测量和计算，耗时较大，又影响正常推进作业。　　顶管操作司机因不能随时得到机头当前姿态，纠偏操作具有一定的盲目性。即依靠上次测量成果推算应纠偏的量。　　针对性措施：　　控制机头顶进方向的地下导线测量起始方向为井下固定的导线点，因此测定井下导线点的位置和方位至关重要。由于本标段为长距离顶管，而井下固定的导线边又很短，为保证定向测量的精度，将井下仪器墩及井壁上的后视方向点安装牢固，同时用全站仪测量4个测回观测取平均，以提高照准精度。　　地下导线测量。由于管道

5、设计成曲线，由井下仪器墩上的仪器无法看到进入曲线段的顶管机头，因此测定机头中心位置以求出机头方向偏差的测量工作只能采用人工地下导线测量。初步拟定进入曲线段后每顶进一节管子测定一次，使得机头纠偏非常及时，能引导机头按本工程设计曲线顶进。　　由于机头在顶管过程中旋转，同时无法在机头中心安装测量棱镜，只能偏心安置，为了求得机头中心的坐标，测量时在机头偏心安装2只棱镜，通过空中三角，进行解析归心计算，以求得机头中心的准确位置。　　人工测量时可以用短视线水准测量克服管道中空气湿度和温度的影响。　　测量获得机头当前位置的中心坐标后，及时进行计算并

6、与设计轴线进行比较，以求出机头方向偏差，便于偏差控制。　　施工过程中贯彻勤测、勤纠、微纠的原则。　　严格执行方向偏差报警制度，一旦施工中出现偏差值超过5cm时，作业人员应立即停止顶进，并逐级向上汇报，经技术负责人汇同有关施工人员研究分析原因后，方可继续顶进，从而避免盲目顶进。　　顶进阻力大　　分析：由于曲线引起的水平分力，必然使顶进阻力增加。　　曲线段全在细中砂层中，实践证明顶力是正常顶力的3倍以上。　　通过顶力估算，要确定中继环的配置数量和间距以及主顶的推力。　　施工前应确定控制顶力，即允许的最大顶力。该顶力是由管节允许顶力和工作井

7、结构即后靠土抗力综合分析确定的。　　关于顶力问题，必须尽可能降低顶进阻力，加强对膨润土泥浆套的质量控制。　　针对性措施：　　严格控制泥浆套压注工艺，根据曲线顶管的特点，从材料、配方、搅拌、压注方法、系统布置、操作管理各个层面都严格把关。　　根据我们的经验，泥浆套的形成必须使整个管道处于良好密封状态，也就是在外壁的泥浆套不致渗漏到管子内和基坑内。主要控制管接口，中继环，洞口止水装置和机尾。　　在配置顶进设备时，要留有足够的余地，使液压系统不会在满负荷下工作，以便形成良性缩环的状态。　　在小曲率半径情况下，关节密封止水效果差　　分析：本工

8、程设计采用φ3200F型管，管节长度，钢套环伸出长度140，根据我们的经验，橡胶止水带可能挤出钢套外，后果不堪设想。　　原设计楔型橡胶止水带的断面尺寸过小，压缩过盈量小，应调整。　　在钢套与管子接合面，其设计的止水措施在