大口径钢顶管穿越磁悬浮施工技术方案的确定

摘要：本文主要从施工工艺、施工要点、施工措施等角度详细介绍了顶管穿越磁浮段的施工方案，以及风险管理等方面采取的措施，为以后类似工程的施工具有借鉴意义。

关键词 ：钢顶管 ;磁悬浮保护 ;施工工艺;风险管理

1. 工程概况

青草沙严桥支线C10标设计为DN3600钢管双排顶管，其中J41～J40-1段833m、J41～J40-2段830m顶管受磁悬浮轨道墩台支撑跨距的影响，双管平行在一跨内无法穿越，因此，两条管道分别从磁悬浮的两跨内穿越。穿越处管道中心标高为-13.50，路面标高4.5m。管道离桩承台最近为4.5m;离桩最小净距为3.00m。为减小穿越后土体沉降，两条管道穿越墩台向东41m即进入顶管接收井。

2. 施工控制要点

2.1顶管穿越磁悬浮前模拟试验

为确保顶管顺利穿越磁悬浮轨道，将顶管到达前100米开始作为穿越磁悬浮的模拟试验顶进段。通过在范围内的试顶进，来摸索顶进施工参数和地面沉降变形规律，以保证顶管穿越磁悬浮期间，采取最合理的施工参数，将磁悬浮的沉降控制在允许的变化范围内。

2.1.1模拟试验段监测点布设

根据现场实际情况，在模拟试验段地面100米内，每20米设一横断面20个监测点(其中两排布设深层沉降点)，以便获得更多的监测数据，因罗山路交通繁忙，布设点位考虑布置在罗山路两侧绿化带及中央分隔带中。

2.1.2摸索施工参数

在顶管顶进过程中，以模拟穿越磁悬浮为中心内容，每班进行二次沉降监测，根据监测数据调整施工参数，指导顶管顶进。这样通过一段距离的反复监测和施工参数的调整，掌握该区域推进时的土压力、出土量、顶进速度、注浆量及纠偏量等参数的最优化配置，能将地面沉降量控制在很小的范围内。

2.1.3顶管机的检修保养

逐步将管道轴线及顶管机调整到最佳状态，同时要对顶进设备及同步注浆等设备进行仔细地检查和保养，确保顶管机以最佳状态进入穿越区域。

2.2顶管施工方案

当顶管机完成试推进段推进后，即进入正式穿越磁悬浮阶段。I号管与磁悬浮轨道交通高架桥交叉区段(X=-4450.854，Y=10296.185)～(X=-4475.228，Y=10230.566)，长度为70m，II号管与磁悬浮轨道交通高架桥交叉区段(X=-4498.072，Y=10237.873)～(X=-4475.375，Y=10304.092)之间，长度为70m。

2.3施工工艺

2.3.1施工设备

组合刀盘式土压平衡顶管机，主要由顶管机机头、大刀盘、纠偏装置、螺旋机、主顶装置、动力装置、压浆系统、电气控制系统及监测系统等组成。

配套设备：行车，拌浆系统，注浆泵，电焊机、空压机等。

2.3.2 施工顺序:

①工作井清理、测量及轴线放样。

②出洞口密封安装及检查，并进行出洞辅助技术措施如：井点降水或地基加固处理。

③井口行车、井上辅助设施的布置和安装。

④顶管机就位。

⑤后座顶进装置及井下辅助设施的布置和安装。

⑥顶管机下井、就位。

⑦顶管机井下安装、调试，作好开顶准备。

⑧顶管机开门出洞后开顶。

⑨钢管就位。

⑩顶管循环顶进。

2.4施工要点

2.4.1出洞施工及密封

① 对全套顶进设备作一次系统调试，应特别注意刀盘刀具在穿越加固层时的切削性能。在确定顶进设备运转情况良好后，把机头顶进洞圈内距加固层10cm左右。

② 洞门密封圈的制作：为了防止泥浆从管节外壁和工作井之间的间隙中流出，而使水土流失造成地面沉降，同时影响触变泥浆套的形成而降低减摩效果，在洞圈上预设阻浆密封装置。

③ 机头穿墙顶进：在拔除钢封门后，应立即开始顶进机头，由于正面为全断面水泥土，为保护刀盘和仿形刀，顶进速度应适当减慢，使刀盘能对水泥土进行对矩形断面彻底切削;另外由于此段土体过硬，螺旋机出土时可加适量清水来软化和润滑土体。

2.4.2触变泥浆的应用

在顶管管节外壁与土层之间形成良好性能的触变泥浆套,不仅可使顶力成倍的下降,而且对控制地表沉降、减少土体的扰动有很好效果。

在压浆时还着重控制以下4个方面:

①出洞口的止水装置要确保不渗漏,管节接口和中继间的密封性能良好,是形成泥浆套的先决条件;

②从出洞口开始压浆,出洞口的压浆可以避免管子进入土体后被握裹,进而引起\"背土\"的恶果;管道在\"背土\"条件下的运动将对土体产生很大的扰动。

③机尾的同步压浆,使泥浆套随机头不断延伸,若不及时压浆,机壳外面也很容易产生背土现象,尤其是在穿越磁悬浮阶段,确保机尾处泥浆套形成对减少土体扰动非常重要;

④对管道沿线定时补浆,不断弥补浆液向土层的渗透量,在穿越过磁悬浮轨道后的后续顶进中,不断地补浆有助于减少管道前移时对管道上方土体的摩擦扰动。

为了保证注浆效果，注浆量应取理论值的2～3倍。

2.4.3顶管后靠及机座安装

为保证顶管工作井的后壁能均匀受力，加工一刚度较大的刚性后靠。整体吊装，放在顶进装置与井壁之间，进行定位固定。

①把地面上建立的测量控制网引致工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时复测。引测临时水准点至永久建筑物上。

②安装后背铁，后背铁的平面应垂直于顶进轴线。

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