綜合管廊預(yù)制頂推施工技術(shù)重難點(diǎn)及控制措施

張德運(yùn)

（中交第三航務(wù)工程局有限公司，上海 200032）

1 工程概況

某地電力綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目施工內(nèi)容主要包括消防管道建設(shè)、給排水工程、通風(fēng)工程、供電照明工程等。管廊建設(shè)總長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為3 250 m。施工沿線地表存在小范圍積水。通過(guò)前期的勘察活動(dòng)發(fā)現(xiàn)，河溝排渠勘察的深度為1.8 m，水位為35.28 m；水塘勘察深度為0.2～0.6 m，水位保持在35.31～41.03 m；施工區(qū)域的地下水主要是基巖縫隙水與滯留水，勘察過(guò)程中對(duì)鉆孔首次水位進(jìn)行觀察記錄，鉆孔完成后持續(xù)觀察24 h 水位變化情況。

2 工程重難點(diǎn)與方案

2.1 工程重難點(diǎn)

1）頂管方向失控。作業(yè)井進(jìn)出口部位未對(duì)土體采取加固措施；挖機(jī)作業(yè)過(guò)程中不斷地修正液壓系統(tǒng)的偏差；挖機(jī)糾偏效率比較低，且實(shí)際糾偏效能不是很高；實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)存在一定的誤差。糾偏無(wú)法保證時(shí)效性；土質(zhì)若發(fā)生變化，可能出現(xiàn)開(kāi)挖斷面崩塌現(xiàn)象。

2）管廊滲漏水。模板使用穿孔對(duì)拉的方式進(jìn)行連接加固，模板拆除以后，穿孔部位出現(xiàn)滲水現(xiàn)象；止水鋼板、止水材料不符合設(shè)計(jì)要求；防水卷材在施工過(guò)程中出現(xiàn)破損。

2.2 應(yīng)對(duì)方案

1）頂管方向失控。對(duì)施工人員進(jìn)出口部位的地基進(jìn)行加固；施工之前，檢查挖機(jī)是否能夠正常運(yùn)行，并檢查挖機(jī)保養(yǎng)記錄，一旦發(fā)現(xiàn)挖機(jī)存在故障，應(yīng)該立即進(jìn)行維修；對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，遇到突發(fā)事故，應(yīng)逐級(jí)向上匯報(bào)，合理設(shè)置報(bào)警值，避免挖機(jī)開(kāi)挖方向失控。

2）管廊滲漏水。使用螺帽拉桿對(duì)模板進(jìn)行加固，混凝土澆筑完成后，將螺帽取出，并填補(bǔ)混凝土空洞；止水材料應(yīng)提前抽樣送檢，在檢測(cè)合格的情況下才可以使用在工程項(xiàng)目中；吊裝止水材料時(shí)，應(yīng)設(shè)置鋼管支撐，確保吊裝過(guò)程中的安全性，施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁直接使用鋼絲繩吊裝；防水卷材必須做覆蓋處理，避免卷材損壞。

3 施工過(guò)程控制措施

3.1 頂推段頂管施工控制

3.1.1 井下高程點(diǎn)的設(shè)置

實(shí)際施工過(guò)程中，使用懸掛卷尺法控制地面高程。首先，在作業(yè)井附近設(shè)置高程觀測(cè)點(diǎn)導(dǎo)入高程。對(duì)同一個(gè)高程點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行3 次標(biāo)高導(dǎo)入操作，確保3 次數(shù)據(jù)之間的誤差控制在合理范圍內(nèi)，然后將導(dǎo)入的標(biāo)高作為頂管施工過(guò)程的高程基準(zhǔn)點(diǎn)。作業(yè)井內(nèi)的高程點(diǎn)數(shù)量不得少于2 個(gè)，同時(shí)在施工時(shí)應(yīng)該用高程點(diǎn)相互進(jìn)行校正。

3.1.2 中心測(cè)量控制

在對(duì)直線段進(jìn)行頂管施工時(shí)，使用經(jīng)緯儀測(cè)量出作業(yè)井兩側(cè)的管道中心位置，并將測(cè)量出來(lái)的中心線作為管頂中心的基準(zhǔn)線。將激光經(jīng)緯儀設(shè)置在作業(yè)井后側(cè)，同時(shí)在作業(yè)井兩側(cè)設(shè)置頂鎬架子，使用專業(yè)設(shè)備對(duì)頂鎬架子的位置進(jìn)行調(diào)整，保證頂鎬架子的中點(diǎn)位于作業(yè)井的中線位置。頂鎬架子的偏差值可以通過(guò)頂管設(shè)備內(nèi)置的攝像頭傳輸給計(jì)算機(jī)控制端，并將該數(shù)據(jù)作為調(diào)整中心線位置與高程位置的依據(jù)。

3.1.3 頂進(jìn)控制

結(jié)合設(shè)計(jì)圖，頂管段的長(zhǎng)度為84 m，管頂部位的覆土厚度設(shè)計(jì)為3 m。頂進(jìn)沿線可以設(shè)置1 個(gè)中繼間，頂管沿線可以細(xì)分為兩段分別進(jìn)行頂管作業(yè)，分段中最長(zhǎng)長(zhǎng)度為42 m。將機(jī)頭與頂管裝置進(jìn)行連接，連接完成后，共同頂進(jìn)。中繼間需要準(zhǔn)備15 臺(tái)千斤頂，千斤頂?shù)囊?guī)格為320 t，此外，在管節(jié)的末端配備15 臺(tái)雙向液壓設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。頂管作業(yè)過(guò)程中，需要注意的主要施工事項(xiàng)如下：

1）頂管作業(yè)之前應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)確定放坡方案，施工過(guò)程中確保施工人員的人身安全，土方開(kāi)挖嚴(yán)禁出現(xiàn)土方超挖現(xiàn)象。頂管開(kāi)始部位的土方開(kāi)挖量應(yīng)該嚴(yán)格控制，不宜過(guò)多，開(kāi)挖土方可以適當(dāng)預(yù)留一部分核心土方作為支撐，施工過(guò)程中應(yīng)該保證開(kāi)挖斷面的穩(wěn)定性。

2）機(jī)頭部分開(kāi)挖過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)：機(jī)頭頂部土方開(kāi)挖時(shí)應(yīng)該保證斷面與開(kāi)挖頂面保持平齊狀態(tài)，這樣可以有效降低原路面下沉量。機(jī)頭在對(duì)開(kāi)挖斷面的兩側(cè)進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，可以適當(dāng)進(jìn)行超挖，但是需要注意兩側(cè)避免出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

3）頂進(jìn)時(shí)道路安全防護(hù)。機(jī)頭在頂進(jìn)的過(guò)程中不需要對(duì)道路進(jìn)行封閉處理，為保證出行交通不會(huì)受到影響，對(duì)原混凝土路面破損部分進(jìn)行修補(bǔ)。若原路面沉降現(xiàn)象比較嚴(yán)重，市政主管部門則應(yīng)該及時(shí)對(duì)老路面進(jìn)行維修。在頂管作業(yè)之前，應(yīng)提前聯(lián)系好具備專業(yè)資質(zhì)的施工單位，對(duì)存在破損的路面進(jìn)行處理，在處理完成以后，開(kāi)始加鋪新瀝青路面。

3.1.4 道路路面變形控制

頂進(jìn)作業(yè)時(shí)，對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)重點(diǎn)應(yīng)集中在路面變形狀況方面。

假若出現(xiàn)路面沉降或路面起拱，可以借助機(jī)頭超挖來(lái)進(jìn)行控制，當(dāng)路面的沉降值超過(guò)5 mm 時(shí)，或是單次開(kāi)挖的路面變形量超過(guò)3 mm 時(shí)，可以通過(guò)機(jī)頭俯仰狀態(tài)來(lái)路面變形進(jìn)行控制。

3.2 管節(jié)觸變泥漿減阻控制措施

為了有效降低土層與管壁之間的摩擦阻力，確保管道外壁可以形成良好的降阻薄膜，縮短施工工期、提高施工質(zhì)量，在頂管作業(yè)的同時(shí)，應(yīng)沿著管道外壁進(jìn)行注漿作業(yè)，從而達(dá)到降低管道總阻力的效果。

1）對(duì)泥漿原材料進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，確保驗(yàn)收的效果；結(jié)合設(shè)計(jì)圖完善泥漿配合比，保證泥漿的穩(wěn)定性；頻繁對(duì)拌制好的泥漿進(jìn)行檢測(cè)，確保其滿足設(shè)計(jì)要求。

2）結(jié)合施工項(xiàng)目的實(shí)際情況，合理確定壓漿的施工工藝，根據(jù)施工工藝標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行作業(yè)。為保證頂進(jìn)作業(yè)過(guò)程中，泥漿可以及時(shí)填補(bǔ)空隙，形成良好的泥漿整體，降低地面沉降量。在實(shí)際壓漿過(guò)程中，施工人員應(yīng)按照“隨頂隨壓、逐孔壓漿、全線補(bǔ)漿、漿量均勻”的原則展開(kāi)作業(yè)。

為了提高壓漿作業(yè)的實(shí)際效果，挖機(jī)機(jī)頭部分可以設(shè)置注漿口，利用注漿口降低補(bǔ)漿過(guò)程中的摩擦力。補(bǔ)漿的次數(shù)與補(bǔ)漿量應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況而定。

注漿作業(yè)的具體流程為：施工前的準(zhǔn)備工作→攪拌機(jī)作業(yè)→注漿泵作業(yè)→壓力表正常運(yùn)行→機(jī)頭連接注漿口→連接管道注漿口。

觸變泥漿是由膨潤(rùn)土、摻加劑、水按照科學(xué)的比例拌和而成，觸變泥漿的拌和必須要根據(jù)規(guī)范流程展開(kāi)施工，拌和過(guò)程中確保泥漿不會(huì)出現(xiàn)缺水、沉陷、結(jié)塊現(xiàn)象，泥漿自身也應(yīng)保證具備一定的黏結(jié)性與流動(dòng)性[1]。

觸變泥漿主要是受到管道四周縫隙以及四周土質(zhì)的影響，因泥漿自身會(huì)不斷地流失，加之施工過(guò)程中會(huì)受到地下水的影響，所以，在實(shí)際施工的過(guò)程中，泥漿的實(shí)際用量往往會(huì)超過(guò)理論用量。具體而言，泥漿的實(shí)際用量一般為理論用量的2～5 倍，結(jié)合該項(xiàng)目的情況進(jìn)行分析，施工區(qū)域的地質(zhì)條件主要是砂質(zhì)，漿液損耗量比較高，所以，施工單位可以將實(shí)際注漿量設(shè)置為理論值的4 倍。

每立方泥漿材料配合比見(jiàn)表1，觸變泥漿指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1 每立方泥漿材料配合比

表2 觸變泥漿指標(biāo)

3.3 接頭防水控制措施

3.3.1 管節(jié)防水

1）管節(jié)接縫部分使用F 形承插口進(jìn)行連接，套環(huán)的前半節(jié)可以埋設(shè)在混凝土管內(nèi)。為了保證套環(huán)與混凝土管相接部位不會(huì)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，可以在連接部位設(shè)置兩道橡膠止水圈，止水圈直接設(shè)置在插口兩側(cè)即可。橡膠止水圈遇水以后，自身的體積會(huì)膨脹1～3 倍，確保管節(jié)不會(huì)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

2）管節(jié)下側(cè)的縫隙使用聚硫密封膠進(jìn)行處理；管節(jié)與剛套環(huán)之間會(huì)產(chǎn)生一定的縫隙，該縫隙可以用聚氨酯密封處理。

3.3.2 洞口后澆梁防水

管節(jié)頂部完成后，可以在頂進(jìn)的初始部位與洞口的頂板部位、地板部位澆筑后澆梁，保證梁體與管節(jié)不會(huì)發(fā)生位移。但是需要注意的是，該部位的防水問(wèn)題需要予以重視，具體的防水處理措施為：（1）在梁體部位設(shè)置預(yù)埋鋼板，對(duì)縫隙進(jìn)行封堵處理。（2）使用水泥砂漿將管節(jié)與維護(hù)結(jié)構(gòu)之間的縫隙、管節(jié)與后澆梁之間的縫隙做封堵處理。（3）在現(xiàn)澆梁體與維護(hù)結(jié)構(gòu)、后澆梁體與預(yù)埋鋼板、預(yù)埋鋼板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間裝置膨脹橡膠條，對(duì)縫隙進(jìn)行處理[2]。

3.4 出洞接收控制措施

1）對(duì)機(jī)頭位置進(jìn)行測(cè)量調(diào)整，當(dāng)機(jī)頭頭部接近工作井時(shí)，施工人員應(yīng)該加大測(cè)量的頻率，保證測(cè)量的精準(zhǔn)度，在最大程度上降低測(cè)量誤差，保證機(jī)頭精準(zhǔn)進(jìn)洞。

2）施工參數(shù)的調(diào)整。結(jié)合實(shí)際情況而言，工作井與管節(jié)之間存在30 cm 的縫隙，由于縫隙的存在，導(dǎo)致機(jī)頭在進(jìn)洞時(shí)可能出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象，導(dǎo)致地面沉降量過(guò)大，且地下管線構(gòu)筑物也會(huì)受到一定的影響，所以，需要采取必要的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行處理，以保證機(jī)頭順利進(jìn)洞。

3.5 置換回填注漿控制措施

1）注漿孔布置形式。每節(jié)管道都需要預(yù)埋注漿管接頭，接頭部位設(shè)置絲扣進(jìn)行加固處理，以保證注漿管與預(yù)埋管口緊密連接。當(dāng)所有的管節(jié)全部頂進(jìn)以后，在頂進(jìn)部位灌注水泥砂漿。由于頂管的上側(cè)裝置有減阻板，且減阻板設(shè)置了預(yù)留孔，水泥砂漿根本無(wú)法將漿液注入減阻板上側(cè)的縫隙空間中，這就意味著需要設(shè)置一個(gè)額外的注漿通道，對(duì)縫隙空間進(jìn)行注漿。

2）注漿漿液配合比及注漿壓力。結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙來(lái)看，可以使用1∶1 的水泥漿液，利用注漿孔來(lái)置換管道外側(cè)的泥漿漿液，結(jié)合水土壓力的變化確定注漿壓力。

3）在對(duì)注漿泵進(jìn)行清洗以后，直接接入儲(chǔ)漿桶，再次開(kāi)始注漿，注漿應(yīng)從管節(jié)的底部進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)注漿作業(yè)完成以后，則可以按照順序壓注管節(jié)。將所有的控制閥全部關(guān)閉，持續(xù)10 min，這個(gè)過(guò)程中保證注漿的壓力控制在0.2 MPa。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以某地電力綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目作為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行深入、全面的研究分析后進(jìn)行總結(jié)，對(duì)后續(xù)的類似工程項(xiàng)目具有一定的參考價(jià)值，可以為施工人員提供成功的施工經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合實(shí)際情況，此次研究分析所提出的建議并不適合所有工程項(xiàng)目，實(shí)際施工時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際施工情況進(jìn)行確定。