城區繁華地段長距離頂管隧道施工技術＊

吳發展

（中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201）

0 引言

頂管施工不需對作業區域進行地表開挖，施工占地少，其地下施工對地面影響小，操作簡便、施工效率高，在市政工程得到較好應用。閻向林[1]以黃河頂管工程為例，從注漿設備選取、壓力控制、注漿量及潤滑泥漿配比等方面研究注漿減阻技術，達到長距離頂進目標。楊永強[2]對沉降控制要求較高的長距離頂管工程，設置中繼間克服掘進摩阻力，向管節外注減阻泥漿以降低掘進摩阻力。丁文其等[3]通過現場監控頂進過程中的地層擾動，分析長距離頂進成功的主要因素。本文依托城市北環電纜隧道介紹福華支線長距離頂管施工技術。

1 工程概況

電網北環110kV架空線改造入地電纜隧道福華支線采用頂管法施工375m，由SJ7-1豎井向東頂進，沿線下穿1號地鐵崗廈站地下商業街5，7，8號出入口及崗廈站C出入口，止于彩田路。頂管管節內徑3 500mm，外徑4 140mm，長2.5m，單節重約26t，管節混凝土強度C50，抗滲等級P10，管節接口為F形接口，管節密封采用楔形密封圈，管節最大容許頂力為15 000kN。隧道埋深14.20～24.55m，沿線地質主要為④1殘礫質黏性土和⑤1全風化花崗巖，局部位于⑤2強風化花崗巖。地下水埋藏深度0.60～18.00m。本區降水以鋒面雨為主，其次是臺風雨，平均最大暴雨量為282.0mm/d，最大值達385.8mm/d，歷年平均降水量1 800～2 200mm。

2 管節頂進

2.1 中繼間技術

根據地質條件和管節內徑，福華支線配置DN3500泥水平衡頂管機組織施工[4]。規范要求：一次頂進距離超過100m時，應采用中繼間技術[5]，施工最大頂力超過允許頂力時，應增設中繼間等措施。

本工程頂進距離超100m，長距離頂進需設置中繼間接力，分擔主頂系統推力，中繼間為多個推進油缸均布在特制的鋼殼內，中繼間外徑與管節相同，中繼間需有良好的密封性和足夠的剛度。DN3500泥水平衡頂管機單個中繼間的推進能力為153.8m，中繼管段的推力一般不超過其能力的70%。第1個中繼間設在機頭后方40～50m處，主要克服前方摩阻力、掌子面對刀盤的反力，其他中繼間位置根據頂力需要布設，布設間距為70～105m。

2.2 進排泥控制

頂管刀盤后方設有泥水倉，進排泥管路連通泥水倉，頂進施工時，保持泥水倉內壓力略大于刀盤處的主動土壓力，通過調節進排泥漿泵控制泥水倉壓力，根據以往施工經驗，泥漿密度設定為1.05～1.10t/m3，根據現場排泥出渣情況調整，以掘進面形成泥皮護壁為準。

頂進時，千斤頂的外伸長度應控制在行程范圍內，以防損壞設備。頂進遇到前方障礙物、頂鐵扭曲、管位偏差過大情況時，應立即停止頂進，采取處理措施。頂進施工記錄反映頂進動態情況，應詳細記錄每次頂進長度、油泵壓力表數值、管位偏差及糾偏情況、土質和水位變化對施工的影響，掌握施工動態，積累施工經驗。

3 減阻措施

頂管在礫質黏性土與全風化及強風化花崗巖中頂進，摩阻力較大，考慮隧道埋深、管徑及土質情況，采用管道外壁涂黃油和膨潤土泥漿減阻措施。

3.1 管道外壁涂黃油

管節吊運至始發基座前，人工打涂黃油，清理管節表面的油污和灰塵，管節表面干燥后，將黃油均勻地涂一圈在管節表面，起到潤滑作用，減小頂管頂進過程中與土體間的摩阻力。

3.2 減阻泥漿

頂進施工前要做減阻泥漿配合比試驗，要求減阻泥漿的性能要穩定，泥漿不失水、不固結[6]，既有一定稠度，又有良好的流動性。通過混凝土管節上均布的4個注漿孔向管道外壁壓入一定量的膨潤土減阻泥漿，在管節頂進時同步注漿，膨潤土泥漿在管節外圍形成的泥漿套，減小管節外壁和土層間的摩阻力，從而減小管節在地層中頂進的阻力。

4 姿態控制

管節頂進過程中，測量人員注意觀察偏差情況，每頂進一塊頂鐵的距離就測量一次偏差情況，及時提供測量數據指導糾偏。當監控器觀察到頂管機激光點偏差超出1cm時必須糾偏，在管道偏差的反方向側適當超挖，邊頂進邊糾偏，使管道在頂進過程中逐漸回到設計位置。頂管中軸線允許偏差小于200mm，管道底部高程允許偏差為-50～40mm。

5 管節間防滲漏

頂進時因管節、中繼間接口的間隙變化及橡膠止水帶密封失效等原因，出現混凝土管節間滲漏水。針對中繼間、管節間滲漏水，配制一種用于混凝土管節之間滲漏水處理的堵水漿液，將水泥、氯化鈣、水玻璃、膨潤土和水按照1∶0.5∶4.5∶0.5∶2的質量比混合制備堵水漿液，該漿液性能參數為：凝結時間為 7s，表觀密度為 1 240kg/m3，3d強度為0.2MPa，7d強度為0.3MPa，為快速阻斷水流提供可行性。

堵水漿液具有一定軟塑性、黏結性好、凝膠時間短、后期強度低等特性。利用該堵水漿液上述特性，可迅速填充混凝土管節與土層間的空隙，逐漸形成連續填充體，阻斷水流通路，繼而達到管節間防滲漏效果，保證后續施工順利。

6 監測情況

由于電纜隧道距離城市建筑物較近且周邊環境復雜，必須借助監測手段掌握頂管施工對周圍建筑物的沉降影響。施工單位及時布設地表監測點，加強現場巡視和監測。第三方監測單位對施工單位布設的地表沉降監測點、建筑物沉降監測點采集初始值[7]，施工監測頻率為一周3次，對頂管施工情況予以監測，并形成監測記錄表。監測結果顯示：隧道內變形量不大，處于較穩定狀態，未出現預警情況。

7 結語

1）中繼間布置是長距離頂進的施工難點，中繼間對長距離頂進起到接力作用，但也加大設備投入，增加施工成本，在滿足施工工藝的前提下，需根據頂力需要進行合理布設。

2）減阻泥漿在管節外側形成的泥漿套，可有效降低頂管頂進的摩阻力。

3）混凝土管節之間滲漏水處理的堵水漿液可快速阻斷水流，達到管節間防滲漏效果，保證后續施工順利。