ResearchontheApplicationofLongCurvedPipeJackingConstructioninMunicipalEngineering张小东ZHANGXiao-dong（上海水务建设工程有限公司，上海201203）（ShanghaiWaterConstruction&EngineeringCo.，Ltd.，Shanghai201203，China）
摘要院顶管施工相对于明挖法施工，具有噪音低、扬尘少及对地面交通影响小的优点，在城市给排水管网施工中的应用越来越广泛，并体现出巨大的优势，特别是在交通繁忙的城市道路下施工，具有无与伦比的优势，本文结合具体工程实例，讨论长距离曲线顶管施工在市政工程应用中可能遇到的问题及解决措施，为今后类似工程提供一定的参考。
Abstract:Comparedwithopencutmethod,pipejackingconstructionhasadvantagesoflownoise,lessdustandlesseffectongroundtransportation,soitiswidelyappliedinurbanwatersupplyanddrainagepipelineconstruction,andhasshownhugeadvantage,especiallyinbusyurbanroadconstruction.Combinedwithspecificengineeringexample,thispaperdiscussesthepossibleproblemsinlongcurvedpipejackingconstructioninmunicipalengineeringandcountermeasures,providingsomereferenceforthesimilarprojectsinthefuture.
关键词院长距离曲线顶管；市政工程；中继间；给排水Keywords:longdistancecurvepipejacking；municipalengineering；intermediatejackingstation；watersupplyanddrainage中图分类号院TU992.05文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）25-0129-031
工程概况虹梅南路-金海路通道（虹梅南路段）新建工程合流污水改排工程W2标建设地点位于虹梅南路，起止点为老沪闵路（已建南线井）~墨江路（不含墨江路顶管接收坑），桩号为：K2+865-K6+992，主要为已建南线井以南、墨江路以北椎2400“F”型钢承口钢筋混凝土顶管施工。主要包括10座顶管井，其中工作井6座，接收井4座，骑马井23座，椎2400顶管总长度3598m，共有直线顶管4段，曲线顶管6段，其中最长的曲线顶管为W2-W-7~W2-W-10段，长约912m，曲率半径R=900m，琢=1毅13忆53义，管底标高-4.44m，穿越第榆1层灰色淤泥质粘土层。
经物探单位勘察揭示，拟建场地40m深度范围内，土层自上而下可分为7大层及11个亚层。其中上部淤层为近代填土，于~虞层为第四纪全新世Q4沉积层，愚~舆层为第四纪晚更新世Q3沉积层。土层情况详见表1。
其中第榆1层为灰色淤泥质粘土，沿线分布较稳定，土层厚度4.2~10.6m，土质较差，呈流塑状，高压缩性，最长曲线段顶管涉及该层。
2长距离曲线顶管施工工艺的确定本工程位于上海市闵行区虹梅南路沿线，交通流量大，地下管线错综复杂，沿线建（构）筑物密集且年代长，人口众多，如采用常规开挖模式施工将造成严重的交通隐患和社会影响。为减少施工对地面交通的影响，避免大规模开挖施工破坏现状道路，减少动拆迁数量，经现场踏勘，结合对工程施工方案的比较及经济论证，取消2座工作井，将其中1座工作井改为接收井，由此顶管距离增长，顶管长度达到912m，曲率半径R=900m。
3顶管施工危险源辨识淤曲线顶距长，曲线段及刚出洞20m范围内，因管道接口缝隙和曲线管接口部分会带走部分土，造成管外土体缺失，引起地面沉降，严重者还有可能会引发顶管周围土石的坍塌，降低顶管的施工安全指数。可采取同步压注触变泥浆的方法来填充空隙，以期形成良好的泥浆套，起到减摩及支护作用。但在工程实际应用中，并不能完全保证土体空隙被全面填充，也不能形成全断面均匀泥浆套，最终难以完全避免地面沉降，施工过程中委托专业监测单位对地面沉降进行全程跟测，确保沉降量在规定范围内。
于曲线顶管的轴线控制较困难，长距离曲线顶管顶力增加明显。顶管施工过程中可采取增设中继间的办法来递减顶力，但由于管材在顶进过程中存在轴线偏位，管材端面部分受力，应力集中一侧的混凝土端面发生损坏的几率增大。针对此问题，一般采取提高混凝土强度和加厚木垫衬板的方法加以解决。
4曲线顶管施工
4.1顶管顶进走向布置图
4.3顶管施工
4.3.1机型选择根据施工场区内水文地质和周边环境情况，上海水务建设工程有限公司拟选用目前国内较先进且适合于本地区土质，较易于控制沉降量的DT式大刀盘泥水平衡式顶管机。该机型施工过程中地表最大沉降量可控制在20mm以内，每天顶进速度可达15m以上。采用地面遥控操作，操作人员不必进入管道。管道轴线和标高的测量采用激光经纬仪连续进行，能做到及时纠偏。特制DK2400顶管机具体技术参数如表2所示。
4.3.2.3中继间设置根据顶管距离设置4道中继间。
每道中继间安装12只行程为500mm的500kN油缸，合计顶力6000kN。泵站电机15kW伊2，最高油压31.5MPa，最高顶速78mm/Min。
中继环的结构形式是特制加工的，根据顶管的特点，中继间具有防反转和防局部拉伸的特点。在每套中继环处设一台液压动力机组和由行程传感器和限位开关组成的程序联动系统，中继环和主顶进装置可由PLC可编程序计算器实现预定的联动。
由于中继间启动伸缩次数多，密封圈易摩损失效而发生漏水、漏泥砂、漏浆等现象，给工程带来严重后果，甚至发生工程事故。为此本工程中继间结构设二道橡胶密封圈和一道气囊密封，其中一道橡胶圈为径向可调可更换密封形式。在二道密封圈之间设置4只可以压注润滑油脂的油嘴，以减轻顶进时密封圈的摩损。另设置4只注浆孔，顶进时可进行同步注浆，以减小顶进阻力，顶管完成后，卸下中继间内的油缸。
4.3.3曲线顶管轴线控制与纠偏技术
4.3.3.1测量措施淤测量包括高程测量和左右偏差测量两部分：1）高程测量：在地面上把永久性水准引测至井边，通过垂直吊钢尺引测至井下，设临时水准点，再在管道内架设水准仪测至机头内标靶，即得到机头高程偏差，闭合差按二级水准控制；2）左右偏差测量：曲线顶管中，因为管线线形是弧形的，后座内激光经纬仪不能一下看到底，需在管道内布置移动测站。于在井内后座处设置固定仪器墩，架设自动跟踪仪（测角精度2"，测距精度3+5pp）；在管道内布设1~2个移动测站，采用弧形钢板固定在管壁上；在井边设置固定脚架，上架棱镜，这样管道内就布设成了延伸导线，按导线法进行测量。盂井边棱镜的坐标和井内强制对中仪器墩中心坐标需定期复核，一般每50m复核一次，进洞前加密测量，根据复核的结果修正起始点坐标。考虑到顶管井土建施工误差及机头操作误差，顶进时管道内导线测量总误差控制在依25mm。
4.3.3.2纠偏控制本工程拟采取的纠偏方法包括顶管机纠偏和特殊管节纠偏。顶管机一般分二段，前段为纠偏段，后段为稳定段，纠偏段与稳定段之间安装纠偏油缸，纠偏段相对于稳定段可以上下、左右转动，即顶管机纠偏。
对于二段一铰的顶管机，一般纠偏油缸分成四组，成井字形布置。纠偏液压系统能够满足任意二组纠偏油缸共同伸缩，起到纠偏的目的。
4.3.4施工沉降分析及控制
4.3.4.1沉降产生原因：淤泥浆制备质量差，减摩性不好；注浆工艺不合理，顶管密封性不好，不能形成完整的泥浆套；纠偏措施不力，轴线偏差过大；顶管机选型不合理，开挖面土体因卸荷作用大量向外挤出甚至坍塌引起较大地层沉降。于中继环或顶管接头因曲线顶进而张开或局部应力集中而破损，密封失效，使膨润土泥浆大量渗漏到管内，致使泥浆套无法形成，从而导致一系列严重后果如泥浆套收缩，摩阻力增大，地层强烈扰动，从而引起地层沉降。
4.3.4.2沉降控制措施：淤选用优质膨润土配置触变泥浆，采用合适的配比，以保证泥浆的减摩效果和支承能力。严格控制注浆压力，使其不小于管体上部的静止土压力和水头压力。于由于曲线段外侧存在法向分力作用，对土体扰动和摩阻力都会增大，当掘进进入曲线段时，增加对曲线外侧的注浆量，尽可能形成完整泥浆套。盂加强洞口止水装置密封性及洞外土体密封加固措施的控制，减小机头出洞对出洞段土体的扰动。榆顶管贯通后，及时对顶进时处于管道外的触变泥浆进行纯水泥浆置换，减少管道的后期沉降。
5对道路尧构筑物和公用管线的保护措施本工程顶管施工主要在虹梅南路非机动车道下顶进，拟建管道上方有上水、煤气、电力等公用管线，在顶管施工过程中采取相应措施加以保护。
顶管施工过程中的土体、建筑物及管线变形监测及地下水位监测由我公司委托专业监测单位实施，施工过程中由建设单位委托专业的第三方监测进行监督。
针对本工程各施工段的不同条件，按工程施工特点及环境控制要求，设置不同的监测内容。一般道路沿轴线布置5个断面，范围一般为1.5倍的顶管埋深。垂直位移的高差中误差不应超过lmm，水平位移测量中误差不应大于2mm；裂缝观测仪的最小读数不大于0.1mm；测斜监测中误差不大于lmm；地下水位量测中误差不大于lmm。
6结论淤曲线段顶管施工中应确保泥浆套完整，以使外摩阻力相比较直线段无显著增加。
于曲线段施工时，需精确计算管节（含特殊管节）使用数量，特别是在管线上方有骑马井存在时，为方便骑马井采用压管工艺施工，更需精确计算特殊管节的准确位置，避免管节开口位置与上方压管管材不能精确对接。
盂大口径、长距离曲线顶管为老城区或交通繁忙地域地下管道施工提供了可能，特别是在地下管线复杂、无开挖条件地区，曲线顶管施工，特别是双曲线顶管施工应用会越来越广泛。
参考文献院[1]宋勇.曲线顶管施工技术在市政工程中的应用[J].城市道桥与防洪，2009（9）：88-93.[2]韩石忠.上海市污水治理工程长距离曲线顶管施工[J].中国市政工程，2007（2）：38-39.[3]蒙新宇.曲线顶管施工在市政给排水工程中的应用[J].建筑工程，2014：67.