大直徑泥水平衡頂管機在沿海地區施工的主要技術措施初探

劉敏

摘 要：隨著非開挖施工技術在城市建設中得到越來越廣泛應用，頂管技術在南方沿海地區的電力、給排水、燃氣等領域飛快發展，該文以深圳市某變電站線路配套電力電纜隧道工程為例，對大直徑泥水平衡頂管機在沿海地區施工采取的主要技術措施進行探討。

關鍵詞：大直徑泥水平衡頂管機 施工 技術措施

中圖分類號：U175 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（b）-0069-02

1 工程概況

某變電站線路配套電力電纜隧道工程位于深圳市福田區新洲路東側（主要位于綠化帶中），隧道南起蓮花路口，北至北環大道；隧道沿途需穿越深圳地鐵二號線和蓮花西路，沿線兩側主要構筑物為醫院和居民小區。本工程包括3#工作井～4#工作井隧道段188m、4#工作井～5#工作井隧道井474m、5#工作井～北環市政隧道井隧道段314m三個區間段，隧道全長976m，隧道設計外徑為3580mm，內徑為3000mm的圓形，拱頂埋深7～14m，采用頂管法施工技術。

工程地下水位埋深約2.4～7.6m，高程3.98～15.08m。項目施工區域地質從上而下可以概括為：填土層、淤泥層、中粗砂、砂質粘土層。3#～4#頂管區間穿越砂質粘土層；4#～5#頂管區間穿越砂質粘土層，5#工作井～北環大道在建市政隧道頂管區間穿越砂質粘土層及中粗砂。結合工程所處地質環境情況，此電力電纜隧道采用泥水平衡頂管機施工。

2 工程特點

（1）本工程位于深圳市福田區新洲路東側，需穿越深圳地鐵二號線和蓮花西路，沿線兩側主要構筑物為醫院和居民小區，周邊高檔住宅及基建設置一應俱全，地下管線豐富，且多沿道路兩側敷設，施工過程中要嚴格控制地面沉降變形。

（2）本工程施工場位于新洲路右側的綠化帶，施工場地狹窄，需要占道施工。隧道施工過程中，管件吊裝頻繁，對交通構成影響，需要進行交通疏解。

（3）本工程施工區域地質從自上而下主要有：人工成因雜填土、人工成因填石、淤積成因淤泥質土、沖洪積成因粉質粘土、沖洪積成因細砂、沖洪積成因粗砂、殘積成因砂質粘性土、基巖。隧道管道穿越的地層主要為礫質粘土層，地下水位高，4#工作井～5#工作井段隧道長474 m，施工距離長，頂管阻力大，容易出現頂偏現象。施工難度較大，頂管施工精度要求高。

3 設備特點

針對本工程地質條件，經研究選擇了一種具有破碎能力的泥水平衡的頂管機（TPND-3500型，圖1），使切削下來的泥土在泥土倉內形成塑性體，以平衡土壓力，而在泥水倉內建立高于地下水壓力10～20kPa的泥水、泥漿，以平衡地下水壓力。通過把進水添加粘土等成份的比重調整到一定范圍內，即使挖掘面是砂的土質，也可形成一層結實的不透水泥膜，同時平衡地下水壓力和土壓力。

4 施工主要技術措施

4.1 頂管進出洞口的質量控制措施

頂管進出洞口主要通過安裝安裝止水圈和加固機頭出洞口控制措施解決。

（1）安裝止水圈。洞口止水圈主要由預埋鋼環、壓板、橡膠圈和安裝鋼環組成，安裝位置要根據出洞軸心位置進行調整。止水圈允許機頭有2cm軸線位置，若機頭偏差超過2cm，止水圈的安裝位置必須根據實際偏差進行調整。

（2）加固機頭出洞口。本工程進出入洞口主要為礫質粘土層，施工時在進出洞口周圍采用Φ600三管旋噴樁進行加固（圖2），以提高這部分土的強度，從而使工具管在出洞時土體不發生坍塌現象。

4.2 頂管軸線控制措施

頂管要按設計要求的軸線、坡度進行。主要是掘進機頭部測量與糾偏的相互配合。糾偏是完成管道線型的主要手段。糾偏原則如下。

（1）勤測勤糾：即每頂進一段距離，測量一次工具頭軸線及標高偏差情況。糾偏人員將工具頭現在糾偏角度、各方向上千斤頂的油壓值、軸線的偏差進行糾偏。

（2）小角度糾偏：每次糾偏角度要小，微機每次指出的糾偏角度變化值一般的都不大于0.5。

4.3 通過不穩定流砂及淤泥層的處理

管道的頂進如果遇到不穩定流砂及淤泥層，在流砂性質的土層和淤泥質，這類不穩定性土層中，采取如下措施。

（1）少出土、多頂進、不抽水，保持流砂及淤泥層的穩定。

（2）在頂進過程中，應該隨時注意工具頭前端的土壓情況，保證使工具頭前端土體不發生流沙流泥和坍塌。

（3）在含砂量過大的地層需要加注泥漿，以增加土體和易性和平衡

土體的壓力。

4.4 地面及建筑物沉降控制措施

地表監控采用地表和深層觀測相結合的方法。沿頂進軸線的管線保護和重要區段應增加每天監測次數以致進行24 h跟蹤監測。正常情況下地面的觀測點每天進行1～2次沉降跟蹤觀測，經數據處理分析后作為及時調整掘進機參數的依據，減小地面沉降量。

施工前應對工程地質條件和環境情況進行周密細致的調查，制定切實可行的施工方案，并對距離管道近的建筑物和其它設施采取相應的加固保護措施。

4.5 中繼間頂進中滲漏預防措施

中繼間滲漏的原因，這是由于中繼間的密封受到磨損以后而產生失效所致。

中繼間滲漏的處理措施：采用耐磨橡膠制成中繼間密封件，把密封件設計成雙密封圈，密封圈空隙采用油脂灌封，防止、減少砂子等雜物進入，減少磨損。

4.6 長距離頂管信息化施工管理措施

4#工作井～5#工作井段隧道長474 m，施工距離長，頂管阻力大。須進行詳細的信息化施工。

（1）首先在施工前對頂管設備進行檢查，在確認設備運行正常情況下進行施工，每頂進一節混凝土管須對混凝土管進行標高復核并做出完好的原始記錄，各班組及管理人員對各項質量指標的落實情況都有鑒別數據生成，質量問題能及時發現，敦促班組及時整改。

（2）頂管過程中對原始數據的記錄進行收集，并對高程控制做流程行像進度圖，對高程超接近規范警示的進行監控糾偏。

（3）在施工過程中對頂管糾偏進行全方位的跟蹤和記錄：糾偏控制量20mm內，管道偏差超過20mm須向項目經理、技術負責人報告，糾偏千斤頂伸出量不得大于20mm，大于此值的糾偏須由項目技術負責人許可。

（4）在頂進施工中對漿液配置安排專業技術施工人員進行全跟蹤檢查，做到頂管前后都對設備運行跟蹤數據的記錄。

（5）注漿是通過注漿泵進行的，施工人員根據頂進長度的壓力表和流量表，可以控制注漿的壓力（壓力控制在水深的1.1～1.2倍）和注漿量（計量桶控制）。

（6）觸變泥漿由膨潤土、水和摻合劑按一定比例混合而成。施工人員嚴格現場按重量計的觸變泥漿配合比為：水：膨潤土=8∶1，膨潤土：CMC=30∶1。本工程購置膨潤土袋裝復合材料，在現場施工加水拌和。

造漿靜置→注漿→頂管推進（注漿）→頂管停頂→停止注漿。

（7）數量和壓力

壓漿量為管道外圍環形空隙的1.5倍，壓注壓力根據管頂水壓力而定。

5 主要參數、效益

在深圳電網隧道工程建設工程中，大直徑頂管施工技術得到很好地應用，使得本工程安全可靠，經濟合理，具有以下優點：（1）減少開挖面，安全可靠。（2）綠色節能、因地制宜、經濟合理。（3）施工進度快，質量有保證。

6 結語

因此，大直徑泥水平衡頂管機施工技術措施，在南方沿海地區地質復雜，變化多樣的地質條件下進行頂管施工得到有效采用。有力保證了整體工程的施工進度，質量和安全，可在類似工程項目中進行推廣。