广州市白云区建设工程管理中心 广东广州 510405
摘要：空港大道（白云五线-机场）新建污水管施工需下穿现有高速公路，由于受高速公路交通条件及车流量大等的制约，施工中采用顶管方式进行污水管道铺设施工。本文阐述了顶管技术穿越高速公路的施工顺序、施工工艺、施工措施等方面。
关键词：高速公路；沉井；污水管；顶管施工
1 工程概况
空港大道（白云五线-机场）线位南起于白云五线，往北跨越流溪河，其终点与迎宾大道东延线平交，全线共长约9.9km。该项目里程K2+770～K3+036污水管采用顶管施工，其中下穿某高速公路里程段为K2+907～K3+036，管材为D820×12钢管，长度为268m。该段污水顶管在某高速公路自身里程K8+980位置下穿通过，该路段地面交通比较繁忙，且临近由机场第二高速公路 C、D 匝道正在施工中，某高速公路左右侧加宽段也处于施工准备状态。
该工程施工场地覆盖层自上到下主要为杂填土、素填土、粉质粘土、细砂、中砂、淤泥、砾砂、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、粗砂岩、砂砾岩和砾岩等。
2 顶管技术穿越公路施工技术要点
2.1 顶管技术穿越施工顺序
施工准备→测量放线→沉井周边土体止水→工作井沉井施工→顶进设备安装→顶管顶进及纠偏→顶管出洞→验收。
2.2 重要工序及主要技术措施
2.2.1 沉井施工
在穿越两端各开挖操作井，即工作井（始发井）和接收井。根据设计施工图，里程K2+905处开挖工作井，工作井距现状某高速公路路基边缘35米，距机场第二高速公路施工中路基边缘20米。桩号K3+040开挖接收井，接收井距某高速公路路基边缘4米。工作井（始发井）、接收井均采用沉井施工，其中工作井内径为7米，接收井内径为5.6米，井壁均为0.35米，混凝土采用C25。根据该段地质情况采用泥水平衡机械进行顶管施工，管材采用D820×12焊接钢管（QB235）。
1、基底处理。沉井采用在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。沉井刃脚的支设，先在刃脚处整平地基夯实，然后在其上铺承垫木，垫木选用16cm×20cm的枕木，枕木对称铺设。
2、支设模板。沉井壁模板采用木模板，为便于后续工程钢筋绑扎先支内模，待钢筋验收完毕后再封外模。模板采用φ12@500对拉螺栓紧固，防止模板侧向变形，设加固围楞，沉井内侧用钢管相互支撑顶牢，确保整体模板的刚度、稳定性和不变形。
3、钢筋绑扎。在支好沉井一面模板即可进行钢筋绑扎，每节竖筋可一次绑到顶部，在顶部用几道环向钢筋进行固定，水平筋可分段绑扎。
4、混凝土浇筑、养护。混凝土浇筑应分层进行，每层厚度300～400mm。为防止模板变形、地基不均匀下沉，浇筑时从沉井两侧对称进行、匀衡下料，同时上升。每节沉井的混凝土一次连续完成，不留施工缝。上一节混凝土的浇筑须待下一节混凝土强度达到70%以上后进行。支设下一节模板前，应将施工缝处剔除松动的石子以及软弱混凝土层，并冲洗干净。继续浇筑下节混凝土前，先在施工缝处铺一层与混凝土内成分相同的水泥砂浆。
5、沉井下沉。采用沉井采用不排水下沉，水下混凝土封底，井内最低水位标高最多允许比外地面标高低1.0m。各节砼强度要≥95%方后下沉。施工流程为下沉准备→不排水下沉→测量控制与观察→沉至设计标高、核对标高→铺设封底垫层→绑底板钢筋、浇筑底板混凝土→回填土。
6、测量控制与观测。施工中过程中加强对沉井位置平面位置、标高、垂直度、下沉速度、测量控制与观测，若发现有倾斜、位移扭转、应及时进行纠正。
7、沉井封底。当沉井沉到设计标高，在8h内累计小于10mm时，即可进行沉井封底。将井底浮泥清除干净，新老混凝土接触面用水冲刷干净，并铺碎石垫层，封底混凝土采用C20砼，待水下封底混凝土达到所需要的强度后，方可从沉井中抽水，检查封底情况，进行检漏补修，进行上部底板钢筋混凝土的施工。封底混泥土浇筑对称均匀，分格浇筑，先中间后四周，从封底至砼达到强度设计值时，应保持井内外水位相等，以免封底砼承受水压。
2.2.2 旋喷桩施工
洞口外侧采用D500旋喷桩对沉井周边土体止水。采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.8～1.0，工作压力≥20MPa，水泥用量：200kg/m，桩身水泥土无侧限抗压强度为2.0MPa，桩进入不透水层长度1m。
2.2.3 顶管施工
1、顶管机主要设备安装
顶进设备安装包括千斤顶（油泵）、顶铁、导轨、后背及后座墙。主顶油缸选用4台120t（1200KN）级油缸。每只油缸顶力控制在100t以下，可以通过油泵压力来控制。
2、后背墙的设置
在工作井后墙需设置钢筋砼后背墙以把主千斤顶的推力的反力传递到后部土体，墙采用C25混凝土，后背墙设计宽度为3.5m，高度为1.75m+管径D，厚度为80cm，并设置两层钢筋网Φ16@100mm，施工方法为常规的钢筋砼施工。
3、顶进施工
（1）顶管进洞
顶管机进洞前的3倍管径范围内，应减慢顶进速度，减小管道正面阻力对接收井的不利影响。
为保证的顶管出洞口顺利进行，应采用对洞口土体进行加固的措施，严格控制加固土体的均匀性和强度。机头出洞推进时，将机头和前几节管节的上端用拉杆连接好，并调整好主顶油缸，接收孔轴线上可安装临时支架，防止顶管机头下落。
（2）顶进施工
出洞阶段结束后，即可进行正常的顶进施工。小刀盘泥水平衡顶管掘进机采用计算机闭环控制的泥水平衡机理，电脑控制，小刀盘将土体搅拌后，经由泥浆系统把土变成泥浆抽出至工作井外泥浆池中。顶进时应注意，即进排泥系统停止出土时，应暂停顶进，以免造成“闷顶”，引起地面隆起。同时也要防止顶进中断时，排泥系统仍在出土，造成开挖面坍塌，地面下陷的情况。一节管节顶进结束后，缩回主顶千斤顶，拆除洞口处的管线，吊放下一节管节，然后连接洞口处的管线，再继续顶进。
在管道顶进的全部过程中，应控制工具管前进的方向，管道偏差测量每顶进500mm于不宜少于1次，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施，纠偏时应在顶进中采用小角度逐渐纠偏，管道偏差测量在纠偏阶段于不宜少于2次。
（3）管节接口处理措施
钢管的材料、规格、压力等级、加工质量等应符合设计规定，管节表面无斑疤、裂缝、严重锈蚀等缺陷。管道安装前，管节应逐根测量、编号，选用管径相差最小的管节组对对接。对口时纵向焊缝应错开，错开间距不得小于300mm。点焊长度和间距为：大于DN800mm，点焊长度80-100mm（点焊间距不大于400mm）。
对口时应使内壁齐平，当采用长300mm的直尺在接口内壁周围顺序贴靠，错口允许偏差为0.2倍壁厚，且不得大于2mm。
（4）顶管出洞
为保证顶管机能顺利进入接收井预留洞，在离接收井15m左右时要加强对顶进轴线的观测，及时纠正顶进轴线的偏差，保证顶管机能顺利地按设计轴线进入预留洞。
2.2.4顶进测量及控制
1、轴线测量
为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶时过程中，要经常对顶进轴线进行测量。在正常情况下，每顶进一节砼管节测量一次，在出洞、纠偏、进洞时，适当增加测量的次数。施工时要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。
2、顶管纠偏
穿墙和纠偏阶段要求每顶进10cm～30cm左右侧量一次。正常顶进阶段50～100cm测量一次。纠偏控制由纠偏千斤顶进行，一般情况每次纠偏角度不大于0.5°，以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来。
结语：
顶管下穿的施工方式不需破坏现有公路结构，可大幅减少对环境及交通的影响，通过采用合理的顶进设备、施工顺序、施工工艺、施工措施确保满足了穿越公路顶进施工的进度和质量要求，同时保证了周边建、构筑物的安全。
参考文献：
[1]顶进施工法用钢筋混凝土排水管：JC/T640-2010[S].
[2]给水排水工程顶管技术规程：CECS246-2008[S].
[3]周临.管道工程穿越公路顶管施工工艺的设计[J].建筑技术开发.2019，46（20）：127-128.