曲線頂管測量糾偏技術

劉科 楊昊晗 蔡彬彬 吳奇飛 馬紅超 司維

摘 ? ?要：文章結合工程實踐，對曲線頂管中管道曲率變化進行了分析，從工程背景、管道測量、管道糾偏三方面進行了論述，提出了全站儀結合AutoCAD等軟件對曲線頂管測量糾偏作業的方法，進行了曲線頂管糾偏過程中管道曲率變化的研究，解決了在頂管過程中對管道頂進曲率無法有效控制的問題，對類似工程有一定的參考作用。

關鍵詞：曲線頂管;測量;技術

1 ?前言

由于我們國家城市基礎設施發展進程越來越快，規模越來越大，造成城市地下、地上空間的擁擠程度比較過去大大增加。相應的對于地下市政管道設施的需求量與各種限制條件也越來越多。因此，傳統的開槽施工已經無法滿足城市交通等方面的限制要求。在此問題的基礎之上，以頂管技術為代表的非開槽施工技術得到了很好的運用與發展。

在長距離頂管施工中，在遇到地質條件復雜不明的情況下，這就要求管道繞行，避讓障礙物;另外管道在通過地面建筑密集、交通繁華地段，往往也需要鋪設曲線管道，最大限度的減少對周圍建筑物及交通的影響。

2 ?工程概況

商丘市污水管網和中水管網工程蔡河段（歸德路～連霍高速）：北起現狀歸德路，南至連霍高速，沿線與迎賓路等相交。污水管沿河道東西雙側布置，經污水泵站提升后，最終排入第二污水處理廠，全長約4895m，采用機械頂管施工。

本工程蔡河段西側XW-02至XW-03頂進軸線方向有大量民房及信號塔等建筑物，人員比較密集，據調查房屋及信號塔無施具體工圖，且民房地基抗擾動能力較弱，信號塔等建筑基礎不詳，如強行頂進可能對房屋結構、信號塔基礎造成破壞，形成安全隱患，頂管機頭也將遇阻不能工作，并且機頭取出比較困難，無論是進行廢棄已頂進完成的污水管線、頂管機頭處理或是破壞原有地基增加井位方案，都將造成巨大經濟損失。故此段采用曲線頂管施工，繞過居民房屋及信號塔。

該段頂管頂程323.7m，管頂覆土高度5.6-5.9m，全段管道為DN1800鋼筋混凝土承插口管。全程分為直線-曲線-直線三段，其中第一直線段長度120.47m，曲線段長度165.23m，第二直線段38m曲線段曲率半徑為876.08m，累計糾偏15.53m。

為方便測量糾偏，頂管施工之前在該區域建立平面控制網，在XW-02和XW-03井位附近各增設一堅固可靠的控制點，與附近水準點聯測，以該兩點連線為X軸建立平面相對控制網。嚴格測定工作井和接收井洞口中心坐標及高程，按照測量結果調整設計軸線和坡度，并將測量結果作為實際糾偏測量的基準。

3 ?測量糾偏

3.1 ?曲線頂管測量

該段頂管的第一段直線段由激光經緯儀控制軸線，激光經緯儀架于井中強制對中點上，在平面相對控制網建立后，測定該強制對中點在本相對控制網中的相對坐標，并引測2點于井壁之上用作后視，此兩點連線作為曲線段與第二段直線頂管測量支導線的起始邊。

在機頭進入曲線段后需進行地下支導線測量以定位機頭，為提高測量精度，在整個施工過程中，保證井中強制對中點牢固不動。儀器采用拓普康ES-602G型全站儀，測角精度為2″，測距精度為2+2ppm。在機頭由第一段直線進入曲線時每頂進一節管測量一次，在機頭頂進狀態平穩之后每頂進兩節管測量一次，每站均測4個測回取平均值，每次測量設有專人復核，標高控制采用全站儀三角高程測量。

在施工過程中，由于管內的溫度、濕度較大，且操作空間有限，對儀器的對中整平、測量精度影響較大。故在測量時，盡量控制在每天相同的時間段內，對管線進行測量。來降低溫度、濕度對測量結果的差異性影響。

3.2 ?機頭糾偏

本次頂管工程采用的唐興機械SPB800泥水平衡頂管掘進機的糾偏油缸行程最大為L=45mm，最大糾偏角度為α=2.7°。偏角度的大小由行程儀測量的距離表達，糾偏油缸每伸長1mm可糾偏角度為336”，四組糾偏油缸分別布置在左上、左下、右上、右下。

水平糾偏：經過現場計算得機頭中心坐標之后，首先結合糾偏千斤頂的當前狀態進行機頭頂進方向的的預測：將機頭當前坐標與前次測量坐標連線延長至下次測量的機頭大致位置，得到機頭預測坐標，根據前次測量坐標、當前坐標與預測坐標與軸線的偏差值，結合糾偏油缸的當前狀態預測機頭接下來的頂進趨勢。每次糾偏油缸的糾偏值應控制在2cm以內，軸線偏移不得大于15cm。

如圖1、圖2為第100節管至第105節管頂進的糾偏示意圖。第102節管頂進完成后，此時機頭糾偏油缸為無動作狀態，將102節與100節管機頭的測量坐標連接，并延長至105節管的大致位置處（黃色線段所示），預測第105節管頂進完成后機頭中心距設計軸線右偏6.72cm。為使機頭沿設計軸線頂進，將機頭右上組、右下組糾偏油缸伸長1cm，此時機頭糾偏角度為36，在第105節管頂進完成后理論上可糾偏6cm，測得實際糾偏2.8cm，沿此頂進趨勢繼續頂進，在第108節管處測得實際偏離設計軸線左側0.2mm。

高程糾偏：根據頂進距離和調整后的坡度計算每一測站的理論高程，結合實際高程與機頭頂進狀態進行糾偏。

3.3 ?頂管監測

為探明頂管過程中管道曲率是否變化，在施工過程中，選擇曲線段某固定部位（竣工后的83～96節管部分）的管內壁分兩個時間段（間隔兩天，施工進度差60m）分別用全站儀測量三個點，并擬合為一段曲線，通過數據表格分析不同施工進度該段的曲率變化，分析可知該段管道在頂管施工過程中管節內壁向離心方向偏移。

4 ?結束語

綜上所述，大曲率曲線頂管管道的貫通，為今后復雜長距離曲線頂管的設計、施工提供了理論依據和實踐證明。但由于施工現場環境復雜，不確定因素較多，長距離曲線頂管的測量技術還需近一步完善和總結。

參考文獻：

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