三线长距离钢顶管并排顶进施工

摘要：顶管沿线的华东路作为上海景观道，工程质量、安全、文明施工要求高;上海银行数据处理中心坐落于此，传输着通往各大银行的信息数据，因此在此施工社会责任重、影响大;顶管沿线多次穿越管线、河浜、公路、民房及古建筑上海财神庙，因此穿越过程中变形、沉降控制要求高;此段三线顶管并排顶进为全国首例，三线长距离钢顶管工艺不成熟、工序繁多、质量控制因素环环相扣。

关键词：三线长距离钢顶管、并排顶进、科技攻关

1.工程概况

青草沙水源地原水工程是解决上海市市民用水的一项市重大工程，也是一项为民造福的民心工程。目前严桥、金海、凌桥支线已贯通并投入运营，供水范围覆盖上海大部分地区，收益人口超过1000万。为了使这项工程惠及上海更多地区，青草沙南汇支线应运而生。

本工程最长单线距离为987m，最短为91m;钢管采用Q235B镇静钢，为螺旋焊缝卷管，DN2000管道外径2020mm，壁厚20mm;DN1800管道外径1820mm，壁厚18mm。两根DN2000管道中心间距为5.00m，DN1800与DN2000管道中心为4.0m。

南汇支线在设计上推陈出新，在全国首次提出了三线顶管并排顶进的设计理念。

2.施工控制

2.1长距离顶进前设置模拟试验段

为确保长距离顶管顺利顶进，本工程将91m、137m两段短距离顶管作为三线并排顶进的模拟试验段，通过试顶进，来掌握穿越土层特性、摸索、优化顶进施工参数，并通过两段试验段不同的顶进顺序安排，结合地面沉降变形规律、进行模型受力分析，在确保周边环境安全的情况下以合理工序布置来提高顶进效率。

2.1.1掌握穿越土层、摸索、量化、优化施工参数

在顶管顶进过程中，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，掌握了该区域土层特性、推进时的土压力、出土量、顶进速度、注浆量及纠偏量、后期泥浆置换量等参数的最优配置，能将地面沉降量控制在很小的范围内。

通过总推力与摩阻系数计算、膨润土实际用量与理论用量对比、注浆压力调节、优化泥浆配比等步骤，完善了顶进参数。

2.1.2分析受力模型、合理安排工序

为了解顶管机对土体扰动的影响趋势，掌握不同施工阶段沉降控制侧重点。我项目部根据以往顶管掘进过程中土体沉降的变化，并结合试验段各施工阶段地表沉降量进行分析、总结，以便在顶进过程中有针对性的采取相关措施。

通过两段试验段不同的顶进顺序安排，结合地面沉降监测数据、进行模型受力分析，在确保周边环境安全的情况下以合理工序布置来提高顶进效率。

①J1-J0三线错开、依次顶进：相互错开30m，地面、管线沉降可控，控制要点同双线顶管顶进，三号管对一号、二号管线影响非常小。

②J2-J3两线同时顶进：中间二号管先顶50m，一号管再顶20m，然后一号管、三号管同时顶进，沉降可控，但施工参数控制更为严格，要保证泥浆套完整、轴线偏差小。

通过试验段对三线顶管不同顶进次序的模拟，打破了传统顶管必须错开依次顶进的观念瓶颈，为后续长距离三线顶管的工期节约打下了基础。

2.2 自主研发，技术革新，集成化、自动化控制，提高机械设备的稳定性

2.2.1顶管机的选型及保养

顶管掘进设备的选用对整个顶管工程的成败起着决定性作用，为控制地面沉降变形，加快施工速度的先决条件之一。

目前国内一般采用泥水平衡和土压平衡二种形式的顶管掘进机，在施工前，我们综合考虑各施工段土质情况、地面沉降控制等因素选用我公司自主设计研发的DN2000大刀盘泥水平衡顶管机。此机型采用内、外两种操作模式，通过集成化、自动化控制，提高施工效率，保证施工人员职业健康要求。同时泥水出土可以保证顶管施工连续进行。

2.2.2长距离顶进准备措施

对于686m、987m两段长距离顶管，考虑到顶力控制、纠偏等需要，需增设中继间，其采用二段一铰可伸缩的套筒承插式结构，可拆卸式，螺栓连接，在铰接处设置二道可径向调节密封间隙的密封装置，确保顶进时不漏浆。管道贯通后基本上所有部件都可以拆除，可以重复使用，降低成本;能有效保护内外防腐。

同时中继间是顶管施工质量控制薄弱环节，其密封性要求高，后期闭合要求也高，保证闭合措施符合设计要求，保证水压试验和内防腐施工要求。

2.3 优化触变泥浆配比，现场开孔，采用压力表控制、按需补浆

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

在顶管施工中，泥浆套的完整与否对于顶进轴线、顶进阻力控制起着非常重要的作用。由于钢管焊接返修、机械故障等停顿时间过长长，会造成阻力增大，无法保证正常顶进。为保证形成良好的泥浆套，本工程注浆孔现场钻孔，每隔一段距离布置隔膜式压力表，注浆孔外采用特殊加工的塑料单向阀，节省了厂内钻孔费用，并可以根据现场情况灵活确定开孔位置及数量，节约了膨润土用量，保证了泥浆套的完好，在确保顶进质量的同时取得了良好的经济效益。

注浆孔最后处理：单瓣单向阀，采用螺旋闷头进行封堵，外侧涂抹厚脂环氧树脂涂料，然后进行泵压试验，确保每个注浆孔封堵合格。泥浆套采用水泥浆进行置换，确保后期沉降稳定。

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