采用微型頂管機(jī)進(jìn)行超長(zhǎng)距離硬巖頂管的施工工藝

摘要：在介紹重慶市觀景口水利樞紐工程及其線路標(biāo)段工程概況的基礎(chǔ)上，闡述了該工程采用微型頂管機(jī)進(jìn)行超長(zhǎng)距離硬巖頂管施工在頂管操作流程、頂進(jìn)施工、頂進(jìn)糾偏、頂管出洞等方面的施工工藝，可供從事類似頂管工程施工的技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：微型頂管機(jī);超長(zhǎng)距離;頂管;施工工藝

1" "工程概況

重慶市觀景口水利樞紐由水庫(kù)工程和輸水工程組成。水庫(kù)總庫(kù)容1.52億m³，調(diào)節(jié)庫(kù)容1.19億m³。輸水工程線路總長(zhǎng)24.965km，設(shè)計(jì)輸水流量4.76m³/s，加大輸水流量5.76m³/s。

本標(biāo)段為Ⅱ標(biāo)（線路標(biāo)），包括除泵站樞紐工程外的輸水線路。輸水線路包括7座無(wú)壓隧洞、4條施工支洞（4#支洞為工作豎井）、7座暗涵、2座渡槽、3座倒虹吸，總長(zhǎng)18965.2m。

本標(biāo)段埋管總長(zhǎng)2976.8m，管橋總長(zhǎng)626m，地層圍巖為嘉陵江組灰?guī)r、白云巖等，屬較硬巖石，其埋管采用微型頂管機(jī)進(jìn)行超長(zhǎng)距離硬巖頂管施工。

2" "頂管操作流程

管道頂進(jìn)的操作流程如下：關(guān)閉止水閥→打開(kāi)旁通閥→啟動(dòng)排泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)→啟動(dòng)進(jìn)泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)→啟動(dòng)機(jī)頭刀盤(pán)運(yùn)轉(zhuǎn)→打開(kāi)止水閥→關(guān)閉旁通閥→主頂缸頂進(jìn)。在頂管施工不斷推進(jìn)的過(guò)程中，要隨時(shí)關(guān)注覆土深度和巖體土質(zhì)情況。要根據(jù)頂進(jìn)狀態(tài)及時(shí)調(diào)整頂進(jìn)缸壓力值，促進(jìn)頂進(jìn)平穩(wěn)推進(jìn)。

當(dāng)1節(jié)管道頂進(jìn)到位或布設(shè)頂鐵時(shí)，應(yīng)停止頂進(jìn)。停止頂進(jìn)的操作流程如下：主頂缸停止頂進(jìn)→停止機(jī)頭刀盤(pán)運(yùn)轉(zhuǎn)→打開(kāi)旁通閥→關(guān)閉止水閥→在旁通狀態(tài)下運(yùn)行一段時(shí)間→停止進(jìn)泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)→停止排泥泵運(yùn)轉(zhuǎn)。暫停頂進(jìn)時(shí)，要將進(jìn)漿管道和排漿管道內(nèi)的泥漿清洗干凈，防止管路堵塞。操作時(shí)，施工人員必須密切配合，步調(diào)一致，避免出現(xiàn)誤操作。

3" "頂進(jìn)施工

3.1" "施工準(zhǔn)備

操作人員要按照微型頂管機(jī)（以下簡(jiǎn)稱頂管機(jī)）說(shuō)明書(shū)的要求，對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和正確操作。在頂管機(jī)正式運(yùn)行前，操作人員要詳細(xì)檢查其各系統(tǒng)技術(shù)狀況。在頂管機(jī)運(yùn)行過(guò)程中要遵守安全操作規(guī)程。完成始發(fā)井、接收井的施工，確定頂管施工段地下無(wú)障礙物，頂管機(jī)在始發(fā)井就位、頂管機(jī)配套設(shè)施安裝完畢，所需預(yù)制管節(jié)準(zhǔn)備齊全后，便可進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)。

3.2" "下管

當(dāng)頂管機(jī)的機(jī)頭掘進(jìn)到可以下1個(gè)管節(jié)的尺寸時(shí)，采用地面上汽車起重機(jī)將管節(jié)吊至井下，進(jìn)行下管施工。下管施工的操作順序如下：暫時(shí)停止主頂系統(tǒng)的頂進(jìn)→暫時(shí)停止泥水系統(tǒng)進(jìn)泥漿和排泥漿→將頂進(jìn)缸退回→暫時(shí)停止掘進(jìn)系統(tǒng)的掘進(jìn)→拆卸妨礙管節(jié)就位的連接件→將管節(jié)吊至井下并就位→重新連接拆下的連接件→重新運(yùn)行暫停的主頂、泥水和掘進(jìn)系統(tǒng)→繼續(xù)進(jìn)行頂管施工。下管時(shí)要保持勻速，避免幅度過(guò)大。管節(jié)之間的橡膠密封圈的位置準(zhǔn)確，不得出現(xiàn)移位、裸露于管外的現(xiàn)象。管端墊板務(wù)必保持穩(wěn)定，嚴(yán)禁脫落。

3.3" "施工要點(diǎn)

3.3.1" "布置沉降觀測(cè)點(diǎn)

要在地面布置沉降觀測(cè)點(diǎn)，以便在管道頂進(jìn)過(guò)程中觀測(cè)管道沉降情況。沉降觀測(cè)點(diǎn)遵循“合理性高、安全性強(qiáng)”的原則，其間隔以15m為宜。在頂進(jìn)的過(guò)程中，對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)次數(shù)要保持在2次以上。如果附近構(gòu)筑物需要進(jìn)行保護(hù)，觀測(cè)次數(shù)可適當(dāng)增加。觀測(cè)儀器要及時(shí)檢驗(yàn)校對(duì)，確保整個(gè)頂進(jìn)過(guò)程觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

3.3.2" "收集資料數(shù)據(jù)

在頂進(jìn)的前15m，要收集盡可能豐富的資料和數(shù)據(jù)，對(duì)于頂進(jìn)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，要有詳盡的掌握。根據(jù)本工程實(shí)際情況制定合理的頂進(jìn)參數(shù)并嚴(yán)格控制，防止超挖、欠挖。測(cè)量得到的數(shù)據(jù)要及時(shí)反饋給施工人員。頂進(jìn)的施工速度保持在30mm/min左右，不可過(guò)快或過(guò)慢。

3.3.3" "頂進(jìn)過(guò)程控制

頂管機(jī)穿越道路和管線時(shí)，必須使其處于較小范圍之內(nèi)，以便將頂進(jìn)施工對(duì)正面土體造成的負(fù)面影響降到最低。要確保出漿量與頂進(jìn)量相互匹配，不能有過(guò)多出入。糾偏動(dòng)作盡可能少、糾偏幅度盡可能小，盡可能避免對(duì)正上方管線造成影響。

頂管機(jī)穿過(guò)道路和管線后，不可避免地地面會(huì)出現(xiàn)沉降，此時(shí)要不間斷地壓注泥漿，直到頂進(jìn)完成。壓注泥漿的部位、數(shù)量根據(jù)相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)確定。頂管機(jī)穿越道路和管線時(shí)，壓漿必須以均勻的速度持續(xù)進(jìn)行。要從實(shí)際監(jiān)測(cè)的沉降情況出發(fā)，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿。為了有效克服“背土”情況，可以在土體與管節(jié)殼體上平面之間塑造一層泥漿膜，從而大大降低兩者之間的摩擦力[1]。

4" "頂進(jìn)糾偏

4.1" "參照數(shù)據(jù)糾偏

要參照相關(guān)儀表、頂管測(cè)量數(shù)據(jù)、頂進(jìn)曲線圖，對(duì)頂管機(jī)的頂進(jìn)方向進(jìn)行隨時(shí)隨地的觀測(cè)和分析，并通過(guò)頂管機(jī)的2臺(tái)糾偏千斤頂進(jìn)行糾偏。該方法操作簡(jiǎn)便、效果較好。如管道頂進(jìn)偏左，糾偏千斤頂可以采取左伸右縮的方式予以糾正;管道頂進(jìn)偏右，糾偏千斤頂可以采取右伸左縮的方式予以糾正。

4.2" "參照軸線糾偏

頂管機(jī)在頂進(jìn)施工過(guò)程中，要對(duì)管路的軸線偏差進(jìn)行有效控制。要時(shí)刻觀察軸線變化情況，一旦出現(xiàn)偏離就要糾偏，以確保管路按照預(yù)先設(shè)定的軸線推進(jìn)。糾偏方法仍是操縱頂管機(jī)糾偏千斤頂進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，使其始終處于軸線范圍之內(nèi)。

在頂進(jìn)過(guò)程中，如果頂管主機(jī)出現(xiàn)5mm左右的軸線偏差，就要引起注意并進(jìn)行糾偏。此時(shí)糾偏必須緩慢推進(jìn)，從小角度出發(fā)，嚴(yán)禁過(guò)大過(guò)猛，以將管道逐漸恢復(fù)到軸線位置。

4.3" "特殊情況下的糾偏方法

如果偏差在20mm以上，可采用糾偏千斤頂進(jìn)行糾偏。糾偏效果不明顯時(shí)，可以使用小型千斤頂，頂在頂管機(jī)尾端偏向反側(cè)的管節(jié)內(nèi)壁上，另一端斜撐在有墊板的管節(jié)前土壁上，在確保支頂完全牢固后，可以施加頂力進(jìn)行糾偏。

如因局部地基軟弱、地基承載力不足，造成頂管機(jī)沉降，在其他糾偏方法不足以完成糾偏時(shí)，可通過(guò)在主機(jī)尾部與管節(jié)之間局部增加薄墊片的方法來(lái)糾偏。同時(shí)在主機(jī)底部的高壓水沖洗孔注入一定的化學(xué)材料，穩(wěn)固地層，協(xié)助糾偏[2]。

頂管機(jī)頂進(jìn)糾偏要把握好3個(gè)準(zhǔn)則：一是糾偏頻率要高，二是糾偏要緩慢，三是糾偏要提前?！半S偏隨糾”是必須做到的，糾偏量要保持在合理范圍之內(nèi)，嚴(yán)格禁止大幅度糾偏，以免造成掘進(jìn)和頂管出現(xiàn)問(wèn)題。在每一階段頂管施工結(jié)束后，要對(duì)頂管機(jī)的機(jī)頭刀盤(pán)進(jìn)行檢測(cè)。如果管路頂進(jìn)出現(xiàn)較大偏向，可通過(guò)長(zhǎng)距離調(diào)整的方法進(jìn)行糾偏。

5" "頂管出洞

當(dāng)頂管機(jī)的機(jī)頭刀盤(pán)掘進(jìn)到距離接收井6m的區(qū)域時(shí)，屬于“頂管出洞”施工段的范圍。頂管出洞施工段的出洞過(guò)程控制和出洞措施如下所述。

5.1" "出洞過(guò)程控制

在出洞口提前安裝止水裝置（止水圈），在接收井中配備延伸導(dǎo)軌，確保以較高的精度進(jìn)行安裝。同時(shí)墊好限位塊，防止頂管機(jī)的機(jī)頭旋轉(zhuǎn)。當(dāng)頂管機(jī)的機(jī)頭掘進(jìn)到距離出洞口1m的時(shí)候，要對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整與合理配置，以有效避免頂進(jìn)作業(yè)對(duì)出洞口造成破壞。

在有效監(jiān)控下，頂管機(jī)保持持續(xù)頂進(jìn)的態(tài)勢(shì)，同時(shí)要讓頂管機(jī)頂入止水裝置（止水圈）中。相關(guān)負(fù)責(zé)人員要準(zhǔn)確把握現(xiàn)場(chǎng)情況，尤其要熟知出洞口附近的地質(zhì)情況，如果出現(xiàn)漏泥、漏水等情況，必須采取措施予以解決。

5.2" "出洞措施

頂管主機(jī)機(jī)頭出洞時(shí)，極易發(fā)生泥漿流失情況。泥漿流失嚴(yán)重時(shí)，不但會(huì)造成路面沉降，還會(huì)導(dǎo)致加大頂進(jìn)的摩阻力。因此必須采取相關(guān)措施，使頂管機(jī)的機(jī)頭抵達(dá)接收井的過(guò)程平穩(wěn)順利。

5.2.1" "停止壓漿

當(dāng)頂管機(jī)距離接收井尚有6m的位置時(shí)，第1個(gè)管節(jié)的壓漿工作必須停止。與此同時(shí)，在以后頂進(jìn)的過(guò)程中，壓漿的位置要不斷向后轉(zhuǎn)移，以確保頂管的管節(jié)形成土塞，土塞保持在距離接收井6m左右的位置最為合適，這樣能夠充分避免管節(jié)四周摩阻力的提升。

5.2.2" "調(diào)整機(jī)頭出洞狀態(tài)

頂管機(jī)的機(jī)頭出洞時(shí)，必須保持勻速緩慢推進(jìn)，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整排漿量，以降低機(jī)頭刀盤(pán)正向壓力。這不但能夠保證頂管機(jī)以安全的狀態(tài)進(jìn)行作業(yè)，而且能夠有效保證洞口結(jié)構(gòu)安全。

5.2.3" "出洞后暫停掘進(jìn)

待微型頂管機(jī)的機(jī)頭完全進(jìn)入接收井后，暫時(shí)停止掘進(jìn)。此時(shí)需要精準(zhǔn)把握實(shí)際的頂進(jìn)距離，力爭(zhēng)做到分毫不差，以確保頂管機(jī)的機(jī)頭以安全、穩(wěn)定的狀態(tài)進(jìn)入接收井中。

5.2.4" "吊出頂管機(jī)

頂管機(jī)在該施工區(qū)段的頂管施工全部貫通后，使用汽車起重機(jī)將頂管機(jī)及其配套設(shè)備全部吊到地面之上，進(jìn)行維修、保養(yǎng)、安裝、調(diào)試等一系列工作，為進(jìn)入下一施工區(qū)段做好準(zhǔn)備。

6" "結(jié)語(yǔ)

綜上所述，頂管施工不會(huì)對(duì)地表結(jié)構(gòu)造成損壞，不影響施工區(qū)域周邊的社會(huì)生活，因此在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中應(yīng)用范圍較廣。目前大部分頂管施工多為短距離的，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，相信超長(zhǎng)距離頂管施工工藝會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 柴國(guó)平.水利工程中頂管施工技術(shù)的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2019（19）：107-108.

[2] 林川.頂管技術(shù)在穿越河道工程中的運(yùn)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2013，19（1）：101-102.