李晓东
广东省广州市 510010 广东省建筑设计研究院有限公司
摘要：基于我国科学技术的迅猛发展，顶管技术的应用已经取得一定成效。但是在复杂地层过江长距离顶管施工中，因地质条件的复杂以及施工风险的存在，使得顶管施工的开展难度增大。对此，本文以某过江顶管施工为例，依据其地质条件的分析，采用顶进纠偏、泥浆减阻设置、洞口加固等技术来保证项目工程的顺利进行。
关键词：顶管；复杂地层；过江；长距离
随着我国供水工程建设规模的持续增大，顶管施工的开展愈发受到企业的重视。长距离过江顶管的施工，可以在提升供水运输效率的同时，实现对地下供水系统的良好构建。但是在复杂地层条件下，过江长距离施工难度较大，再加上顶管施工隐藏一定的施工风险，所以如何借助关键技术进行复杂地层过江长距离顶管高质量、高效率施工，成为业内的重点关注问题。
一、工程概况
（一）工程情况
为有效解某市存在的新城供水问题，依据地区实际情况的分析确定长距离供水管道顶管施工方案。顶管起点为南岸的某水厂，终点则为北岸的某街道。工程顶管施工长度约为580m，针对过江顶管的设计，以河床面为参照，顶管管顶需保持在河床下6m以上，参照两侧河岸标高（7.0~8.0m），确定将顶管埋置的深度控制在7~22m范围内，并借助地下连续墙工艺来保证顶管施工质量的提升（如图1）。
图1过江顶管平面与顶管井示意图
（二）地质条件
采用钻孔检测方式进行穿越地质的检查，控制其钻孔间距保持在20m，分别在管道两侧进行钻孔施工。经钻孔检测得知，顶管施工涉及到的穿越地层属于强风化泥质粉砂岩，顶管施工局部地区涉及到对微风化、中风化粉砂岩的穿越。
二、复杂地层下长距离过江顶管施工关键技术的应用
（一）择选机头
依据对该工程地质条件的分析，为确保其顶管施工一次性完成，选择型号为DN1400的顶管掘进设备，通过自带破碎、破岩功能来保证掘进施工的顺利进行[1]。同时，施工期间若出现滚刀更换、堵仓处理时，通过控制气压平衡状态来保证其处理的人工进行，避免因气压不平衡影响到障碍清理效果，保证人员生命安全[2]。
掘进设备机头需将多种刀具设置于刀盘上，通过刀盘正反宣传来为滚轮刀具提供动力，通过正面压力产生的破碎、碾轧作用进行岩盘的处理，然后利用刀盘后的破碎装置进行破碎岩盘的二次处理，最后通过泥管进行碎石的排除[3]。
（二）触变泥浆系统
在顶管施工中，减阻是维持掘进施工顺利进行的关键所在[4]。所以本工程依据实际情况的分析，采用同步补浆、同步注浆的形式来达到顶管减阻的目的。依据现场情况的分析，确定触变泥浆配合比为：年度30s~40s；膨润土：水为1:8；泥皮厚3~5mm；CMC：膨润土为1:30。依据现场地质情况的分析，在各节管道前段进行注浆孔的设置（如图2），控制其注浆孔角度为90°，并在顶管机后进行泥浆管的设置，需注意，顶管机后4节管均需进行泥浆管的设置，之后的泥浆管设置则需以每3节管为间隔。以中继环后第二节管段位置进行补浆管的设置。针
对压浆量的控制，需以管道外围环形空隙为参照，将其设置在1.5倍，且依照管顶水压力进行压注压力的设置。待顶进作业完成后，以适量粉煤灰结合水泥砂浆进行置换处理，并利用单螺杆泵进行管内的控制。针对管路的拆除，需要在压浆体凝结后处理，通过对PE封闭螺栓的置换，并结合环氧水泥来实现孔口的有效封堵。
图2注浆孔剖面示意图
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（三）洞口加固
进出洞口的质量控制关乎到顶管施工的施工质量，所以需在施工期间严格按照标准要求进行进出洞质量的控制。要求在实际施工中，以安全性、可靠性为目的进行洞口加固处理，具体措施为：（1）进出洞加固。依照现场情况采用门式加固方法进行进出洞口的处理。即在施工期间，为避免地面因工具头流水而发生塌陷现象，要求施工人员按照相关标准要求，在顶管外径两侧利用搅拌桩进行加固，或者是对顶部的局部位置采用旋喷桩进行加固处理，避免顶管设备在进出洞口时发生塌陷等事故。（2）止水圈安装。以始发井预留洞口进行穿墙止水环的设置，以此避免触变泥浆、地下水等经间隙流入至始发井位置。针对止水圈的应用，主要组成元件包括橡胶圈、螺栓、钢板环、钢压环、钢压板。在实际施工中，以钢法兰加压板进行止水环的设置。相较于其他材料的应用，此橡胶环的应用其硬度、拉伸率等参数更优。橡胶板通过管道逐渐顶进形成逆向止水装置，最后利用水泥砂浆进行混凝土墙与钢环板接触面的处理。
（四）顶进纠偏
顶管施工的开展，其精度控制直接影响到整体施工质量，倘若施工期间始发井位置存在1%偏差，极易导致后续施工过程中形成将近5m的偏差，所以必须结合纠偏措施的应用来加强对顶管偏差的控制。本工程施工期间采用高刚度焊接工艺，所以仅需在顶进初期阶段进行顶进方向的合理控制，即可实现对后期顶管偏差的有效控制。但是需注意，若前期纠偏方向空盒子不合理，不仅影响到后期管道纠正效果，甚至会增大管道出现脱焊、变形等问题的几率。对此，在实际施工中，该工程针对方向的纠偏，利用千斤顶设备在洞口5~15m范围内进行偏心顶力的设置，并将初期顶进速度控制在10~15mm/min，确保在偏心顶力纠偏寻找时由有充足的时间。
结束语：
综上，得益于长距离过江顶管技术应用，促使工程建设规避诸多不利因素和风险。但现阶段长距离过江顶管技术应用仍停留于初步阶段，仍需在遵循其发展规律的前提下加深对其关键技术的研究与开发，以期促进过江顶管技术作用的最大程度发挥。
参考文献：
[1] 高海东, 史鹏飞, 刘应亮,等. 复杂地层中长距离曲线顶管及管幕施工设备选型研究[J]. 施工技术, 2015, v.44(S2):408-411.
[2] 王新荣. 长距离大断面过海段顶管穿越孤石地层施工技术[J]. 中国标准化, 2018, No.526(14):98-100.
[3] 黎轩, 王啟铜, 王道伟,等. 高水压复杂地质条件下管幕顶管接收技术优选[J]. 地质科技情报, 2016, v.35;No.167(02):63-66.