超长距大直径钢顶管下穿桥梁等构筑物施工措施探析

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1、超长距大直径钢顶管下穿桥梁等构筑物施工措施探析摘要：近年来，随着高速公路、下穿桥梁、铁路等城市建设的迅猛发展，特别是某地大力建设的城市引水系统，广泛采用了顶管法施工技术。这种方法不需要进行交通隔断，对周围环境影响小，一次顶进技术突破1.9km顶距，成为城市建设的首选。目前我国的顶管技术正朝着超长距离，大直径的方向发展。本文针对超长距大直径钢顶管下穿桥梁的施工措施进行了相关分析，以期为同类工程提供借鉴。关键词：超长距大直径；钢顶管；施工措施1.工程概况某输水管线由4根支线组成全长207公里，全部采用钢顶管施工。其中某支线全长26公里，设计为DN3600口径双管，平均埋

2、深在15米左右。其中C6标段穿越需要下穿桥梁基础、民房等构筑物，并穿越河道，过桥桩基础最小静距是20cm,提前进行绕行，过河流因为覆土较薄，一是减速，控制土压和顶推力，二是减少该区段注浆量和注浆压力，有条件的可以对河床进行覆土压重，三是根据河床变化及时调整顶进参数。本文根据C6标段进行超长距大直径钢顶管施工措施进行介绍，为同类工程提供参考。2.主要技术措施2.1土压平衡顶管工艺原理土压式顶管是机械式顶管施工的一种。它的主要特征是在顶进过程中，利用土仓内的压力和螺旋输送机排土来平衡地下水压力和土压力，它排出的土可以是含水量很少的干土或含水量较多的泥浆。它和泥水式顶管施

3、工相比，最大特点就是排出的泥土或泥浆都不需要进行泥水分离等二次处理，非常适合挖掘量大的大口径顶管施工。土压平衡顶管机的切削刀盘将挖掘面的泥土切下后，通过刀盘后的搅拌棒将泥土搅拌成具有良好塑性、流动性和止水性的三性土，再通过螺旋输送机排出泥土仓。通过改变推进速度和螺旋输土机的排土速度来实现排土量与顶管机的切削量保持平衡，同时也就实现了土压的平衡。2.2顶管出洞2.2.1顶管出洞的风险(1)在打开洞门的过程中，前方的流砂涌入井内，以至于根本无法将顶管机推进到洞门内。(2)在出洞过程中，尽管顶管机已经推进到洞门内，但是由于各种原因使得前方水土从洞口止水装置流入到工作井内。

4、这不仅会引起机头磕头，顶管姿态失去控制，而且还会造成出洞处地面出现较大沉降，并严重影响后续顶进施工。(3)顶管机出洞过程及出洞后初始阶段更换顶铁时，必须采取防止顶管机后退的措施，避免因反摩阻不足以抗衡顶管机前端土压力而造成地面塌陷等风险。2.2.2解决措施(1)对于粉砂透水层的顶管出洞，工作井的结构应该优先考虑沉井、三轴搅拌桩和连续墙的形式，对钻孔桩围护则应该慎用。(2)引起出洞段地面沉降和机头磕头的根本原因是水土从洞口流失。所以，洞口止水装置的设计和安装应能够满足较好的水密性要求，必要时采用组合密封圈和防止橡胶法兰反转的措施。由于机头壳体的外径一般要比焊接钢管的外

5、径大，建筑空隙一般为20mm左右，所以，止水装置的设计和安装都应该充分考虑二个不同工况，满足有效的止水要求。(3)对于泥水平衡顶管机面板上的开口大小和切削刀的宽度应该与排泥管路的口径相匹配，以避免进入泥水舱内的加固碎块堵管。有可能的话，将泥水管路改为D150,堵管的可能性就更小了；对于土压平衡顶管机则需要控制顶速和出土量，平稳均衡顶进，确保土体稳定。(4)出洞过程及出洞后初始阶段，更换顶铁时，对顶管机及管道采用焊接、止滑等加固措施，防止顶管机及管道后退。2.3轴线的确定与控制若工作井、接收井均完成，必须对工作井、接收井洞门中心坐标、高程进行复测。根据测量获得的实际洞

6、门数据，拟合出顶进轴线。若工作井完成、接收井未完成，首先对工作井洞门中心的实际坐标、标高进行复测，根据复测得实际数据与接收井洞门的设计坐标拟合出顶进轴线。根据各施工单位顶管机设计参数、导轨相关参数、管道中心参数，计算导轨面的理论高程、水平轴线。当顶进线出现偏差时，通过对顶管机千斤顶伸缩量的调整，减小偏差值使之逐步回到设计轴线的位置。大直径钢管纠偏时不能过于剧烈，否则会造成钢管局部弯矩过大，不但加大顶阻，同时会对焊接环形成较大应力。顶进时要对顶管机的走势及时掌握、及时分析，根据顶进趋势对纠偏进行指导。施工中，每顶一节6.6米的管节就要进行一次轴线测量,增加出洞阶段及纠

7、偏的测量次数。经常复测测量控制点，使测量精度得到保证。顶进一定长度后，釆用半自动测量设备及人工接站测量方法测量轴线，经常采用坐标法复测顶进轴线。钢管焊接产生的烟雾、管道内的水分蒸发和大气压会对管道内的通视造成影响，必须采取措施进行干预。2.4注浆减阻技术对于长距离顶管施工，采用每道管节开设注浆孔形成注浆孔环的触变泥浆减阻技术作用尤为明显，可有效减小顶进阻力。触变泥浆由膨润土、CMC(粉末化学浆糊)、纯碱和水进行配制而成。根据工程实际，调制浆液时，必须经过充分搅拌。浆料采用ZJ-400型高速旋流搅拌机进行搅拌，每次最多可搅拌400L浆液。浆液配比为25血浆料+30