頂管法施工技術(shù)實(shí)用文檔

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頂管法施工技術(shù)實(shí)用文檔(實(shí)用文檔，可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）頂管法施工1、技術(shù)簡(jiǎn)介頂管施工就是非開挖施工方法,是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù).頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計(jì)的坡度頂入土中,并將土方運(yùn)走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn).其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過(guò)土層一直推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后，埋設(shè)在兩坑之間.非開挖工程技術(shù)徹底解決了管道埋設(shè)施工中對(duì)城市建筑物的破壞和道路交通的堵塞等難題，在穩(wěn)定土層和環(huán)境保護(hù)方面凸顯其優(yōu)勢(shì)。這對(duì)交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復(fù)雜的城市是非常重要的，它將為城市創(chuàng)造一個(gè)潔凈、舒適和美好的環(huán)境。非開挖技術(shù)是近幾年才開始頻繁使用的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，它涉及的是利用少開挖，即工作井與接收井要開挖，以及不開挖，即管道不開挖技術(shù)來(lái)進(jìn)行地下管線的鋪設(shè)或更換，頂管直徑DN800—4500.通過(guò)工作井把要埋設(shè)的管子頂入土內(nèi)，一個(gè)工作井內(nèi)的管子可在地下穿行1500米以上，并且還能曲線穿行，以繞開一些地下管線或障礙物.它的技術(shù)要點(diǎn)在于糾正管子在地下延伸的偏差。特別適用于大中型管徑的非開挖鋪設(shè)。具有經(jīng)濟(jì)、高效,保護(hù)環(huán)境的綜合功能。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：不開挖地面;不拆遷，不破壞地面建筑物；不影響交通；不破壞環(huán)境；施工不受氣候和環(huán)境的影響；不影響管道的段差變形;省時(shí)、高效、安全，綜合造價(jià)低。該技術(shù)在我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)廣泛用于城市地下給排水管道、天燃?xì)馐凸艿?、通訊電纜等各種管道的非開挖鋪設(shè)。它能穿越公路、鐵路、橋梁、高山、河流、海峽和地面任何建筑物。采用該技術(shù)施工,能節(jié)約一大筆征地拆遷費(fèi)用、減少對(duì)環(huán)境污染和道路的堵塞，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2、技術(shù)原理頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來(lái)的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力,把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過(guò)土層一直推到接收井內(nèi)吊起.與此同時(shí),也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩井之間，以期實(shí)現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法。3、現(xiàn)狀分析經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，頂管技術(shù)在我國(guó)已得到大量地實(shí)際工程應(yīng)用，且保持著高速的增長(zhǎng)勢(shì)頭，無(wú)論在技術(shù)上、頂管設(shè)備還是施工工藝上取得了很大的進(jìn)步，在某些方面甚至達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。2001年上海隧道股份在江蘇省常州完成了長(zhǎng)2050m、直徑2m的鋼筋水泥管頂管工程，是目前已完成的我國(guó)最長(zhǎng)的頂管工程.2001年8月~12月嘉興市污水處理排海工程一次頂進(jìn)2050m超長(zhǎng)距離鋼筋混凝土頂管，由于選擇了合理的頂管機(jī)具型式、成功地解決了減阻泥漿運(yùn)用和軸線控制等技術(shù)難題，用約5個(gè)月完成全部頂進(jìn)施工，創(chuàng)造了新的頂管施工記錄。全長(zhǎng)3600m、管徑為1。8米的鋼管從23至25米深的地下于2002年9月成功橫穿黃河,無(wú)論從頂進(jìn)長(zhǎng)度、埋深、地質(zhì)條件,還是鋼管直徑在國(guó)內(nèi)尚屬首次。其中最長(zhǎng)的一段位于黃河主河床上，長(zhǎng)達(dá)1259米,還要穿越較厚的礫砂層與黃河主河槽，既是我國(guó)西氣東輸項(xiàng)目的關(guān)鍵工程，也是目前世界上復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑鋼管一次性頂進(jìn)距離最長(zhǎng)的頂管工程.2001年的上虞市污水處理工程中,玻璃纖維夾砂管首次成功地應(yīng)用于頂管。2021年在無(wú)錫長(zhǎng)江引水工程中中鐵十局十公司采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備直徑2200mm鋼管雙管同步頂進(jìn)2500米。以上工程均標(biāo)志著我國(guó)的頂管施工水平達(dá)到一個(gè)新的高度，與世界先進(jìn)水平日益靠近.然而與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本、德國(guó)等先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備及施工技術(shù)水平相比，我國(guó)仍然有著顯著的差距.4、發(fā)展方向隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，我國(guó)的地下管線的需求量也在逐年增加。加之人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)頂管技術(shù)將在我國(guó)地下管線的施工中起到越來(lái)越重要的地位和作用。非開挖技術(shù)的發(fā)展必將向規(guī)?；⒁?guī)范化、國(guó)際化的方向發(fā)展。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的支持下，頂管技術(shù)的發(fā)展將面臨前所未有的機(jī)遇，在加快引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基本上，努力消化創(chuàng)新，加強(qiáng)研發(fā)和人才培養(yǎng)，其前景是非常樂(lè)觀的?？v觀國(guó)內(nèi)外頂管技術(shù)的發(fā)展，發(fā)展方向?qū)⑹嵌嘣投鄻踊?在頂管直徑方面，除了向大口徑管的頂進(jìn)發(fā)展以外，也向小口徑管的頂進(jìn)發(fā)展.目前頂管技術(shù)最小頂進(jìn)管的口徑只有75mm，最大的已達(dá)到5m（德國(guó)),大口徑頂管有取代小型盾構(gòu)的趨勢(shì)。在適應(yīng)性方面，發(fā)展寬范圍、全土質(zhì)型頂管機(jī)是必然趨勢(shì)，適應(yīng)范圍將大為延伸,從N值為極小的土到N值為五十多的礫石，直至軸壓強(qiáng)度達(dá)兩百M(fèi)Pa的巖石。將微電子技術(shù)、工業(yè)傳感技術(shù)、實(shí)時(shí)控制技術(shù)和現(xiàn)代化控制理論與機(jī)械、液壓技術(shù)綜合運(yùn)用于頂管機(jī)械上是頂管技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)字化、信息化、智能型頂管機(jī)的研制將得到更多的關(guān)注，糾偏精度、自動(dòng)化程度也將得到大力提高。在不久的將來(lái)，一些全自動(dòng)、高精度的掘進(jìn)機(jī)會(huì)成為施工機(jī)械的主流。頂管的用途隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也將繼續(xù)擴(kuò)，從目前的主要用于管道鋪設(shè)將發(fā)展為管道鋪設(shè)、涵頂進(jìn)、地下人行通道管棚式施工等多用途型。現(xiàn)在的頂管截面形狀基本上都是圓形，今后的發(fā)展趨勢(shì)是圓形、矩形、圓拱形、多邊形等，以適應(yīng)箱涵頂進(jìn)等各種工程的需要,故截面形狀多元化是必然趨勢(shì)。目前的頂管施工形式主要為土壓式、泥水加壓式，以后的發(fā)展將在進(jìn)一步吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用管套式、氣泡式等等各種形式的頂管施工技術(shù)。隨著高精度長(zhǎng)距離測(cè)量技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展應(yīng)運(yùn)，通風(fēng)系統(tǒng)的完善,中繼間技術(shù)、注漿減摩技術(shù)的進(jìn)步,排渣系統(tǒng)的發(fā)展、刀盤切削系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、出土輸送系統(tǒng)、供電液壓系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)向系統(tǒng),等一系列技術(shù)的突破，現(xiàn)有的一次性頂進(jìn)距離將不斷刷新,各種復(fù)雜曲線頂管也將陸續(xù)出現(xiàn).目前我國(guó)已成立北京、上海、廣州和武漢四個(gè)非開挖技術(shù)研究中心，我國(guó)國(guó)際非開挖技術(shù)協(xié)會(huì)單位會(huì)員已突破100個(gè),數(shù)量居世界第4、亞洲第1。形成了行業(yè)協(xié)會(huì)、科研單位、研究中心和設(shè)備生產(chǎn)和施工企業(yè)組成的強(qiáng)大的陣營(yíng)，而且每年不斷有很多人不斷加入到從事頂管等非開挖工作的行列，我國(guó)的頂管技術(shù)的必將迎來(lái)一個(gè)嶄新的階段。5、頂管法施工工藝頂管法敷管的施工工藝類型很多按照開挖工作面的施工方法可以分為敞開式和封閉式兩種。5。1敞開式施工工藝敞開式施工工藝一般適用于土質(zhì)條件穩(wěn)定無(wú)地下水干擾工人可以進(jìn)入工作面直接挖掘而不會(huì)出現(xiàn)大塌方或涌水等現(xiàn)象因其工作面常處于開放狀態(tài)故也稱為開放式施工工藝。根據(jù)工具管的不同可分為手掘式、擠壓式、機(jī)械開挖式、擠壓土層式掘進(jìn)頂管。（1手掘式頂管工人可以直接進(jìn)入工作面挖掘，施工人員可隨時(shí)觀察土層與工作面的穩(wěn)定狀態(tài),造價(jià)低便于掌握但效率低必須將水位降低至管基以下0。5m后方可施工。當(dāng)土質(zhì)比較穩(wěn)定的情況下首節(jié)管可以不帶前面的管帽直接由首節(jié)管作為工具管進(jìn)行頂管施工,也是常用的一種頂管施工方法，也稱為人工掘進(jìn)頂管.(2擠壓式頂管擠壓式掘進(jìn)頂管一般適用于大中口徑的管道對(duì)潮濕可壓縮的黏性土砂性土較為適宜該方法設(shè)備簡(jiǎn)單安全又避免了挖裝土的工序比人工挖掘提高效率1～2倍它是將工作面用胸板隔開后在胸板上留有一喇叭口形的錐筒，當(dāng)頂進(jìn)時(shí)將土體擠入喇叭口內(nèi)土體被壓縮成從錐筒口吐出的條形土柱待條形土柱達(dá)到一定長(zhǎng)度后再用鋼絲將其割斷由運(yùn)土工具吊運(yùn)至地面其結(jié)構(gòu)形式如圖8—2所示。(3機(jī)械開挖式頂管機(jī)械開挖式頂管是在工具管的前方裝有由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的刀盤鉆進(jìn)挖土被挖下來(lái)的土體由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出從而代替了人工操作一般適用于無(wú)地下水干擾、土質(zhì)穩(wěn)定的黏性土或砂性土層。其結(jié)構(gòu)形式如圖8—3所示。(4擠壓土層式頂管擠密土層式頂管前端的工具管可分為錐形和管帽形,僅適用于潮濕的黏土、砂土粉質(zhì)黏土頂距較短的小口徑鋼管鑄鐵管且對(duì)地面變形要求不甚嚴(yán)格的地段這種工具管安裝在被頂管道的前方頂進(jìn)時(shí)工具管借助千斤頂?shù)捻斄⒐茏又苯訑D入土層里管子周圍的土層被擠密實(shí)常引起地面較大的變形其結(jié)構(gòu)形式如圖8—4所示。5.2封閉式施工工藝封閉式施工工藝一般適用于土質(zhì)不穩(wěn)定地下水位高工人不能直接進(jìn)行開挖的施工條件為防止工作面塌方涌水對(duì)人身造成危害常將機(jī)頭前端的挖掘面與工人操作室之間用密封艙隔開并在密封艙內(nèi)充入空氣泥漿泥水混合物等借助氣壓土壓泥水混合物的壓力支撐開挖面以達(dá)到穩(wěn)定土層防止塌方、涌水以及控制地面沉降的目的.(1水力掘進(jìn)頂管法水力掘進(jìn)頂管的挖土是利用高壓水槍的射流將頂進(jìn)前方的土沖成泥漿，再通過(guò)泥漿管道輸送至地面儲(chǔ)泥場(chǎng)整個(gè)工作是由裝在混凝土管前端的工具管來(lái)完成的，其結(jié)構(gòu)形式如圖8—5所示。工具管的前端為沖泥艙。掘進(jìn)時(shí)先開動(dòng)千斤頂，由刃腳將土切入沖泥艙，然后用人工操縱水槍操作把將土沖成泥漿泥漿經(jīng)過(guò)格柵進(jìn)入真空室由泥漿管吸入工作坑再由泥漿泵排至儲(chǔ)泥場(chǎng)沖泥艙是完全密封的其上設(shè)有觀察孔和小密封門,用于操作和維修。管道的掘進(jìn)方向由中間部位的校正管控制。工具管的后端是氣閘室。氣閘室是作為維修人員進(jìn)出高壓區(qū)時(shí)的升壓和降壓之用.當(dāng)前端工具管出現(xiàn)故障時(shí)，維修人員可通過(guò)小密封門進(jìn)入沖泥艙,為防止小密封門打開后涌入大量泥水可先封閉氣閘室經(jīng)升壓后再進(jìn)行操作保證氣壓和泥水壓力的平衡.維修完畢后,再逐漸降壓，恢復(fù)正常掘進(jìn).水力切削式機(jī)頭生產(chǎn)效率高其沖土排泥連續(xù)進(jìn)行可改善勞動(dòng)條件減輕勞動(dòng)強(qiáng)度但需耗用大量的水且需要有較大的存泥漿場(chǎng)地故在某些缺水地區(qū)受到限制。(2土壓平衡式頂管法土壓平衡就是將刀盤切削下來(lái)的土砂中注入流動(dòng)性和不透水性的“作泥材料”然后在刀盤強(qiáng)制轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌下使切削下來(lái)的土變成流動(dòng)性的不透水的特殊土體使之充滿密封艙，并保持一定壓力來(lái)平衡開挖面的土壓力。此法的密封艙設(shè)置在工具管的前方工作人員可在密封艙外通過(guò)操作電控開關(guān)來(lái)控制刀盤切削和頂進(jìn)速度。螺旋輸送器的出土量和頂進(jìn)速度應(yīng)與刀盤的切削速度相配合以保持密封艙內(nèi)的土壓力與開挖面的土壓力始終處于平衡狀態(tài)。土壓平衡式頂管法常用于含水量較高的黏性砂性土以及地面隆陷值要求控制較嚴(yán)格的地區(qū)。其結(jié)構(gòu)形式如圖8—6所示。（3泥水平衡式頂管法泥水平衡頂管常用于控制地面變形小于3cm工作面位于地下水位以下滲透系數(shù)大于10—1cm/s的黏性土、砂性土、粉砂質(zhì)土的作業(yè)條件。其特點(diǎn)是挖掘面穩(wěn)定地面沉降小可以連續(xù)出土但因泥水量大棄土的運(yùn)輸和堆放都比較困難.此法和土壓平衡式頂管法一樣都是在前方設(shè)有密封艙刀盤螺旋輸送器等設(shè)備。施工時(shí)，隨著工具管的推進(jìn)，刀盤不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)泥管不斷地進(jìn)泥水，而拋泥管則不斷地將混有棄土的泥水拋出密封艙在密封艙內(nèi)常采用護(hù)壁泥漿來(lái)平衡開挖面的土壓力即保持一定的泥水壓力以此來(lái)平衡土壓力和地下水壓力。管道頂進(jìn)方法的選擇應(yīng)根據(jù)管道所處土層的性質(zhì)管徑地下水位附近地上與地下建筑物構(gòu)筑物和各種設(shè)施等因素確定本章將重點(diǎn)介紹手掘式頂管法的施工工藝.6、頂管工作坑的布置頂管工作坑又稱豎井是頂管施工起始點(diǎn)終結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)向點(diǎn)的臨時(shí)設(shè)施工作坑內(nèi)安裝有導(dǎo)軌、后背及后背墻、千斤頂?shù)仍O(shè)備。6.1工作坑的種類及設(shè)置原則根據(jù)工作坑頂進(jìn)方向可分為單向坑雙向坑多向坑轉(zhuǎn)向坑和交匯坑等形式，如圖8-7所示。工作坑的位置根據(jù)地形管線位置管徑大小地面障礙物種類等因素來(lái)決定排水管道頂進(jìn)的工作坑通常設(shè)在檢查井位置單向頂進(jìn)時(shí)應(yīng)選在管道下游端以利排水根據(jù)地形和土質(zhì)情況盡量利用原土后背工作坑與穿越的建筑物應(yīng)有一定的安全距離，并應(yīng)考慮6。2工作坑的尺寸工作坑應(yīng)具有足夠的空間和工作面方能保證頂管工作順利進(jìn)行其尺寸和管徑大小管節(jié)長(zhǎng)度埋置深度操作工具及后背形式有關(guān)工作坑的尺寸可按圖8-8所示由公式進(jìn)行計(jì)算。1—管子；2-掘進(jìn)工作面；3—后背；4—千斤頂;5—頂鐵;6—導(dǎo)軌；7-內(nèi)漲圈；—基礎(chǔ)（1工作坑的寬度：式中W-—工作坑底部寬度,m；D1——管道外徑,m；W=D1+2B+2b（1）2B+2b——管道兩側(cè)操作空間及支撐厚度,一般可取2.4～3.2m。(2工作坑的長(zhǎng)度：L=L1+L2+L3+L4+L5（2)式中L——矩形工作坑的底部長(zhǎng)度，m;L1-—工具管長(zhǎng)度，m.當(dāng)采用管道第一節(jié)管作為工具管時(shí),鋼筋混凝土管不宜小于0.3m，鋼管不宜小于0.6m；L2—-管節(jié)長(zhǎng)度，m;L3——出土工作間長(zhǎng)度，m；L4——千斤頂長(zhǎng)度，m;L5——頂管后背的厚度，m.(3工作坑的深度：當(dāng)工作坑為頂進(jìn)坑時(shí)，其深度按式(8-3）計(jì)算。H1=h1+h2+h3（3）當(dāng)工作坑為接收坑時(shí),其深度按式（8-4)計(jì)算。H2=h1+h3(4）式中H1——頂進(jìn)坑地面至坑底的深度，m；H2——接收坑地面至坑底的深度，m；h1-—地面至管道底部外緣的深度，m；h2——管道外緣底部至導(dǎo)軌底面的高度,m；h3——基礎(chǔ)及其墊層的厚度。但不應(yīng)小于該處井室的基礎(chǔ)及墊層厚度，m.6。3工作坑的施工工作坑的施工方法有兩種一種方法是采用鋼板樁或普通支撐用機(jī)械或人工在選定的地點(diǎn)按設(shè)計(jì)尺寸挖成坑底用混凝土鋪設(shè)墊層和基礎(chǔ)該方法適用于土質(zhì)較好地下水位埋深較大的情況頂進(jìn)后背支撐需要另外設(shè)置另一種方法是利用沉井技術(shù)將混凝土井壁下沉至設(shè)計(jì)高度用混凝土封底混凝土井壁既可以作為頂進(jìn)后背支撐又可以防止塌方當(dāng)采用永久性構(gòu)筑物作工作坑時(shí)也可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等.頂進(jìn)系統(tǒng)7。1基礎(chǔ)工作坑的基礎(chǔ)形式取決于地基土的種類、管節(jié)的輕重以及地下水位的高低。一般的頂管工作坑，常用的基礎(chǔ)形式有三種：(1土槽木枕基礎(chǔ)土槽木枕基礎(chǔ)適用于地基土承載力大又無(wú)地下水的情況將工作坑底平整后在坑底挖槽并埋枕木枕木上安放導(dǎo)軌并用道釘將導(dǎo)軌固定在枕木上施工操作簡(jiǎn)單，用料不多且可重復(fù)使用，造價(jià)較低。(2卵石木枕基礎(chǔ)卵石木枕基礎(chǔ)適用于雖有地下水但滲透量不大，而地基土為細(xì)粒的粉砂土,為了防止安裝導(dǎo)軌時(shí)擾動(dòng)基土,可鋪一層卵石或級(jí)配砂石,以增加其承載能力,并能保持排水通暢在枕木間填粗砂找平這種基礎(chǔ)形式簡(jiǎn)單實(shí)用較混凝土基礎(chǔ)造價(jià)低，一般情況下可代替混凝土基礎(chǔ)。（3混凝土木枕基礎(chǔ)混凝土木枕基礎(chǔ)適用于地下水位高地基承載力又差的地方在工作坑澆筑混凝土，同時(shí)預(yù)埋方木作軌枕。這種基礎(chǔ)能承受較大荷載，工作面趕超無(wú)泥濘，但造價(jià)較高.7.2導(dǎo)軌導(dǎo)軌設(shè)置在基礎(chǔ)之上其作用是引導(dǎo)管子按照設(shè)計(jì)的中心線和坡度頂進(jìn)保證管子在即將頂進(jìn)土層前位置正確因此導(dǎo)軌的安裝是保證頂管工程質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)。導(dǎo)軌有鋼導(dǎo)軌和木導(dǎo)軌兩種施工中應(yīng)首先選用鋼導(dǎo)軌鋼導(dǎo)軌一般采用輕型鋼軌，管徑較大時(shí),也可采用重型鋼軌。(1軌距計(jì)算如圖8-9所示兩根鋼軌的距離控制在管徑的0。45～0。6倍之間軌距可按（8-5）式計(jì)算。式中D——管子內(nèi)直徑，mm；t——管壁厚度，mm；h-—鋼導(dǎo)軌高度，mm；（5）c——管外壁與基礎(chǔ)面的間隙,一般取30mm；A0——兩導(dǎo)軌中距，m;a—-導(dǎo)軌頂面寬度，m。(2導(dǎo)軌的安裝方法及技術(shù)要求由于導(dǎo)軌是一個(gè)定向軌道其安裝質(zhì)量對(duì)管道頂進(jìn)工作影響很大一般的導(dǎo)軌都采取固定安裝，但有一種滾輪式的導(dǎo)軌，如圖8-10所示，具有兩導(dǎo)軌間距調(diào)節(jié)以減少導(dǎo)軌對(duì)管子摩擦適用于鋼筋混凝土管頂管和外設(shè)防腐層的鋼管頂管.安裝后的導(dǎo)軌應(yīng)當(dāng)牢固不得在使用中產(chǎn)生位移并且要求兩導(dǎo)軌應(yīng)順直平行、等高，其縱坡應(yīng)與管道設(shè)計(jì)坡度相一致，導(dǎo)軌的安裝精度必須滿足施工要求。7。3后背與后背墻后背與后背墻是千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu),在管子頂進(jìn)過(guò)程中所受到的全部阻力，可通過(guò)千斤頂傳遞給后背及后背墻為了使頂力均勻地傳遞給后背墻在千斤頂與后背墻之間設(shè)置木板方木等傳力構(gòu)件稱為后背后背墻應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，當(dāng)最大頂力發(fā)生時(shí),不允許產(chǎn)生相對(duì)位移和彈性變形.常用的后背形式有原土后背墻人工后背墻等當(dāng)土質(zhì)條件差頂距長(zhǎng)管徑大時(shí)，也可采用地下連續(xù)墻式后背墻、沉井式后背墻和鋼板樁式后背墻。（1原土后背墻后背墻最好采用原土后背墻這種后背墻造價(jià)低修建方便適用于頂力較小，土質(zhì)良好，無(wú)地下水或采用人工降低地下水效果良好的情況。一般的黏土、亞黏土、砂土等都可做原土后背墻。原土后背墻安裝時(shí)緊貼垂直的原土后背墻密排15cm×15cm或20cm×20cm的方木，其寬度和高度不小于所需的受力面積，排木外側(cè)立2~4根立鐵,放在千斤頂作用點(diǎn)位置,在立鐵外側(cè)放一根大剛度橫鐵,千斤頂作用在橫鐵上。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)當(dāng)頂力小于400t時(shí)原土后背墻的長(zhǎng)度一般不小于7.0m就不致發(fā)生大位移現(xiàn)象(墻后開槽寬度不大于3.0m），其結(jié)構(gòu)形式如圖8-11所示。（2人工后背墻原土后背墻當(dāng)無(wú)原土作后背墻時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、就地取材、拆除方便的人工后背墻人工后背墻做法很多其中一種是利用已頂進(jìn)完畢的管道作后背墻時(shí)修筑跨在管道上的塊石擋土墻作為人工后背墻其結(jié)構(gòu)形式如圖8—12所示。7。4頂進(jìn)設(shè)備頂進(jìn)設(shè)備主要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、下管及運(yùn)土設(shè)備等.（1千斤頂和油泵千斤頂又稱為“頂鎬"是掘進(jìn)頂管的主要設(shè)備目前多采用液壓千斤頂千斤頂在工作坑內(nèi)常用的布置方式為單列、并列和環(huán)周等形式，如圖8-13所示。當(dāng)采用單列布置時(shí)應(yīng)使千斤頂中心與管中心的垂線對(duì)稱采用并列或環(huán)周布置時(shí)，頂力合力作用點(diǎn)與管壁反作用力合力作用點(diǎn)在同一軸線上，防止產(chǎn)生頂進(jìn)力偶,造成頂進(jìn)偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，采用人工挖土，管上半部管壁與土壁有間隙時(shí),千斤頂?shù)闹c(diǎn)作用在垂直直徑的1/4～1/5為宜。油泵宜設(shè)在千斤頂附近油路應(yīng)順直轉(zhuǎn)角少油泵應(yīng)與千斤頂相匹配并應(yīng)有備用油泵。油泵安裝完畢,應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。（2頂鐵頂鐵是為了彌補(bǔ)千斤頂行程不足而設(shè)置的是管道頂進(jìn)時(shí)在千斤頂與管道端部之間臨時(shí)設(shè)置的傳力構(gòu)件其作用是將千斤頂?shù)暮狭νㄟ^(guò)頂鐵比較均勻的分布在管端同時(shí)也是調(diào)節(jié)千斤頂與管端之間的距離起到伸長(zhǎng)千斤頂活塞的作用.因此頂鐵兩面要平整厚度要均勻要有足夠的剛度和強(qiáng)度以確保工作時(shí)不會(huì)失穩(wěn).頂鐵是由各種型鋼拼接制成，有U形、弧形環(huán)形幾種，如圖8-14所示。其中U形頂鐵一般用于鋼管頂管使用時(shí)開口朝上弧形內(nèi)圓與頂管的內(nèi)徑相同；弧形頂鐵使用方式與U形相似一般用于鋼筋混凝土管頂管環(huán)形頂鐵是直接與管段接觸的頂鐵，它的作用是將頂力盡量均勻的傳遞到管段上.頂鐵與管口之間的連接,無(wú)論是混凝土管還是金屬管，都應(yīng)墊以緩沖材料,使頂力比較均勻的分布在管端避免應(yīng)力集中對(duì)管端的損傷當(dāng)頂力較大時(shí)與管端接觸的頂鐵應(yīng)采用U形頂鐵或環(huán)形頂鐵以使管端承受的壓力低于管節(jié)材料的允許抗壓強(qiáng)度.緩沖材料一般可采用油氈或膠合板.（3下管和運(yùn)土設(shè)備工作坑的垂直運(yùn)輸設(shè)備是用來(lái)完成下管和出土工作的運(yùn)輸方法應(yīng)根據(jù)施工具體情況而定,通常采用三角架配電葫蘆、龍門吊、汽車吊和輪式起重機(jī)等。8、頂管接口8.1鋼管接口鋼管接口一般采用焊接接口。頂進(jìn)鋼管采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿和肋板保護(hù)層時(shí)，焊接后應(yīng)補(bǔ)做焊口處的外防腐處理.8。2鋼筋混凝土管接口鋼筋混凝土管接口分為剛性接口與柔性接口采用鋼筋混凝土管時(shí)在管節(jié)未進(jìn)入土層前接口外側(cè)應(yīng)墊以麻絲油氈或木墊板管口內(nèi)側(cè)應(yīng)留有10~20mm的空隙。頂緊后兩管間的空隙宜為10～15mm；管節(jié)入土后，管節(jié)相鄰接口處安裝內(nèi)漲圈時(shí)應(yīng)使管節(jié)接口位于內(nèi)漲圈的中部并將內(nèi)漲圈與管端之間的縫隙用木楔塞緊。鋼筋混凝土管常用鋼漲圈接口、企口接口、“T”形接口等幾種方式進(jìn)行連接。(1鋼漲圈連接常用于平口鋼筋混凝土管管節(jié)穩(wěn)好后在管內(nèi)側(cè)兩管節(jié)對(duì)口處用鋼漲圈連接起來(lái)形成剛性口以避免頂進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)口鋼漲圈是用8mm左右的鋼板卷焊成圓環(huán)，寬度為300～400mm。環(huán)的外徑小于管內(nèi)徑30~40mm.連接時(shí)將鋼漲圈放在兩管節(jié)端部接觸的中間然后打入木楔使鋼漲圈下方的外徑與管內(nèi)壁直接接觸待管道頂進(jìn)就位后將鋼漲圈拆除內(nèi)管口處用油麻石棉水泥填打密實(shí)，如圖8—15所示。圖15鋼漲圈接口1—麻辮；2-石棉水泥;3—木楔；4-鋼漲圈（2企口連接企口連接通?？梢圆捎脛傂越涌诤腿嵝越涌?，如圖8—16、8—17所示.采用企口連接的鋼筋混凝土管不宜用于較長(zhǎng)距離的頂管。圖16企口剛性連接圖17企口柔性連接(3“T形接口“T”形接口的做法是在兩管段之間插入一鋼套管,鋼套管與兩側(cè)管段的插入部分均有橡膠密封圈，如圖8-18所示。采用T形鋼套環(huán)橡膠圈防水接口時(shí)混凝土管節(jié)表面應(yīng)光潔平整無(wú)砂眼氣泡接口尺寸符合規(guī)定橡膠圈的外觀和斷面組織應(yīng)致密均勻無(wú)裂縫孔隙或凹痕等缺陷安裝前應(yīng)保持清潔無(wú)油污且不得在陽(yáng)光下直曬鋼套環(huán)接口無(wú)疵點(diǎn)，焊接接縫平整，肋部與鋼板平面垂直,且應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行防腐處理；木襯墊的厚度應(yīng)與設(shè)計(jì)頂力相適應(yīng).圖18“T"形接口9、頂進(jìn)管道頂進(jìn)的過(guò)程包括挖土頂進(jìn)測(cè)量糾偏等工序從管節(jié)位于導(dǎo)軌上開始頂進(jìn)起至完成這一頂管段止始終控制這些工序就可保證管道的軸線和高程的施工質(zhì)量.開始頂進(jìn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：軸線位置3mm,高程0~+3mm.9.1挖土與運(yùn)土管前挖土是保證頂進(jìn)質(zhì)量及防止地面沉降的關(guān)鍵由于管子在頂進(jìn)中是順著已挖好的土壁前進(jìn)的所以管前挖土的方向和開挖形狀直接影響頂進(jìn)管位的正確性因此管前周圍超挖應(yīng)嚴(yán)格控制在允許超挖的穩(wěn)定土層中正常頂進(jìn)時(shí)管端上方允許有≤15mm的空隙,以減少頂進(jìn)阻力。管端下部135中心角范圍內(nèi)不得超挖保持管壁與土壁相平也可以留10mm厚土層不挖在管子頂進(jìn)時(shí)切去，防止管端下沉.在不允許頂管上部土下沉地段如鐵路、重要建筑物等，頂進(jìn)時(shí),管周圍一律不準(zhǔn)超挖。管前挖土深度應(yīng)視土質(zhì)情況和千斤頂?shù)墓ぷ餍谐潭ㄒ话銥榍Ы镯數(shù)某鲦€長(zhǎng)度如果超挖過(guò)大土壁開挖形狀不易控制容易引起管位偏差和上方土坍塌特別對(duì)松軟土層應(yīng)對(duì)管頂上部土進(jìn)行加固或在管前安裝管檐操作人員工作時(shí)，要警惕土方坍塌傷人。管前挖出的土應(yīng)及時(shí)外運(yùn)，一般通過(guò)管內(nèi)水平運(yùn)輸和工作坑的垂直提升送到地面。9。2頂進(jìn)頂進(jìn)是利用千斤頂出鎬在后背不動(dòng)的情況下將管子推入土中其操作過(guò)程如下：安裝U型頂鐵或環(huán)形頂鐵并擠牢,待管前挖土滿足要求后，啟動(dòng)油泵,操縱控制閥，使千斤頂進(jìn)油,活塞伸出一個(gè)行程，將管子推進(jìn)一段距離.(2)操縱控制閥，使千斤頂反向進(jìn)油，活塞回縮。（3)安裝頂鐵，重復(fù)上述操作，直到管端與千斤頂之間可以放下一節(jié)管子為止。(4）卸下頂鐵,下管，在混凝土管接口處放一圈油麻、橡膠圈或其它柔性材料,管口內(nèi)側(cè)留有適當(dāng)間隙，以利于接口和應(yīng)力均勻。(5）在管內(nèi)口安裝內(nèi)漲圈。如設(shè)計(jì)有外套環(huán)時(shí)，可同時(shí)安裝外套環(huán)。（6)重新裝好U型頂鐵或環(huán)形頂鐵，重復(fù)上述操作.頂進(jìn)時(shí)應(yīng)遵照“先挖后頂隨挖隨頂”的原則應(yīng)連續(xù)作業(yè)盡量避免中途停止工程實(shí)踐證明在黏性土層中頂進(jìn)時(shí)因某種原因使連續(xù)施工中斷重新起頂時(shí)頂力將會(huì)增加50％～100％但在飽和砂土中頂進(jìn)中斷后重新起頂時(shí),頂力會(huì)比中斷前的頂力小.這一點(diǎn)施工中應(yīng)引起注意.另外在管道頂進(jìn)中發(fā)現(xiàn)管前方坍塌后背傾斜偏差過(guò)大或油泵壓力表指針驟增等情況，應(yīng)停止頂進(jìn)，查明原因，排除障礙后再繼續(xù)頂進(jìn)。9。3測(cè)量頂管施工時(shí)為了使管節(jié)按設(shè)計(jì)的方向頂進(jìn)除了在頂進(jìn)前精確地安裝導(dǎo)軌、修筑后背及布置頂鐵還應(yīng)在管道頂進(jìn)的全部過(guò)程中控制工具管前進(jìn)的方向這些都需要通過(guò)測(cè)量來(lái)保證。管道頂進(jìn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)工具管的中心和高程進(jìn)行測(cè)量測(cè)量工作應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確以便管節(jié)正確地就位于設(shè)計(jì)的管道軸線上測(cè)量工作應(yīng)頻繁地進(jìn)行以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道的偏移當(dāng)?shù)谝还?jié)管就位于導(dǎo)軌上以后即進(jìn)行校測(cè)符合要求后開始進(jìn)行頂進(jìn)一般在工具管剛進(jìn)入土層時(shí)應(yīng)加密測(cè)量次數(shù)常規(guī)做法每頂進(jìn)30cm，測(cè)量不少于1次進(jìn)入正常頂進(jìn)作業(yè)后每頂進(jìn)100cm測(cè)量不少于1次每次測(cè)量都以測(cè)量管子的前端位置為準(zhǔn).一般情況下可用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量經(jīng)緯儀進(jìn)行軸線測(cè)量采用垂球進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量較先進(jìn)的測(cè)量方法有激光經(jīng)緯儀測(cè)量測(cè)量時(shí)在工作坑內(nèi)安裝激光發(fā)射器，按照管線設(shè)計(jì)的坡度和方向?qū)l(fā)射器調(diào)整好,同時(shí)管內(nèi)裝上接收靶，靶上刻有尺度線，如圖8-19所示。當(dāng)頂進(jìn)的管道與設(shè)計(jì)位置一致時(shí)激光點(diǎn)直射靶心說(shuō)明頂進(jìn)質(zhì)量良好沒(méi)有偏差，如圖8—20所示。全段頂完后應(yīng)在每個(gè)管節(jié)接口處測(cè)量其軸線位置和高程有錯(cuò)口時(shí)應(yīng)測(cè)出相對(duì)高差.測(cè)量記錄應(yīng)完整、清晰。9.4糾偏在頂管過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)首節(jié)管子發(fā)生偏斜必須及時(shí)給予糾正否則偏斜就會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重甚至發(fā)展到無(wú)法頂進(jìn)的地步出現(xiàn)偏斜的主要原因有管節(jié)接縫斷面與管子中心線不垂直工具管迎面阻力的分布不均多臺(tái)千斤頂頂進(jìn)時(shí)出鎬不同步等.工程中通常采用以下方法進(jìn)行糾偏校正。(1挖土校正法一般頂進(jìn)偏差值較小時(shí)可采用此法當(dāng)管子偏離設(shè)計(jì)中心一側(cè)時(shí)可在管子中心另一側(cè)適當(dāng)超挖而在偏離一側(cè)少挖或留臺(tái)這樣繼續(xù)頂進(jìn)時(shí)借預(yù)留的土體迫使管端逐漸回位。該法多用于黏土或地下水位以上的砂土中,如圖8-21所示。根據(jù)施工部位的不同可分為管內(nèi)挖土校正和管外挖土校正兩種當(dāng)采用管內(nèi)挖土校正時(shí)開挖面一側(cè)保留土體另一側(cè)開挖頂進(jìn)時(shí)土體的正面阻力移向保留土體的一側(cè)，管道向該側(cè)校正。如采用管外挖土校正,則管內(nèi)的土被挖凈，并挖出刃口,管外形成洞穴。洞穴的邊緣,一邊在刃口內(nèi)側(cè)，一邊在刃口外側(cè),頂進(jìn)時(shí)管道順著洞穴方向移動(dòng)。(2斜撐校正法當(dāng)偏差較大或采用挖土校正無(wú)效時(shí),可采用斜撐校正法.如圖8-22所示，用圓木或方木一端頂在偏斜反向的管子內(nèi)壁上另一端支撐在墊有木板的管前土層上開動(dòng)千斤頂利用頂木產(chǎn)生的分力使管子得到校正此法也適合管子錯(cuò)口的校正。（3襯墊校正法對(duì)于在淤泥或流砂地段施工的管子因地基承載力較弱經(jīng)常出現(xiàn)管子低頭現(xiàn)象這時(shí)在管底或管子一側(cè)添加木楔使管道沿著正確的方向頂進(jìn)如圖8—23所示.10、長(zhǎng)距離頂管措施頂管中一次頂進(jìn)長(zhǎng)度受管材強(qiáng)度頂進(jìn)土質(zhì)后背強(qiáng)度及頂進(jìn)技術(shù)等因素限制，一般一次頂進(jìn)長(zhǎng)度最大達(dá)60～100m.當(dāng)頂進(jìn)距離超過(guò)一次頂進(jìn)長(zhǎng)度時(shí)，可采用中繼間頂進(jìn)觸變泥漿套頂進(jìn)等方法以提高在一個(gè)工作坑內(nèi)的頂進(jìn)長(zhǎng)度，減少工作坑數(shù)目。10.1中繼間頂進(jìn)法中繼間頂進(jìn)就是把管道一次頂進(jìn)的全長(zhǎng)分成若干段在相鄰兩段之間設(shè)置一個(gè)鋼制套管套管與管壁之間應(yīng)有防水措施在套管內(nèi)的兩管之間沿管壁均勻地安裝若干個(gè)千斤頂，該裝置稱為中繼間，如圖8-24所示。中繼間以前的管段用中繼間頂進(jìn)設(shè)備頂進(jìn)中繼間以后的管段由工作坑的主千斤頂頂進(jìn)如果一次頂進(jìn)距離過(guò)長(zhǎng)可在頂段內(nèi)設(shè)幾個(gè)中繼間這樣可在較小頂力條件下進(jìn)行長(zhǎng)距離頂管。采用中繼間頂管時(shí)頂進(jìn)一定長(zhǎng)度后即可安設(shè)中繼間之后繼續(xù)頂進(jìn)當(dāng)工作坑主千斤頂難以頂進(jìn)時(shí)開動(dòng)中繼間千斤頂以后邊管子為后背向前頂進(jìn)一個(gè)行程然后開動(dòng)工作坑內(nèi)的千斤頂使中繼間后面的管子和中繼間一同向前推進(jìn)一個(gè)行程而后再開動(dòng)中繼間千斤頂如此連續(xù)循環(huán)操作完成長(zhǎng)距離頂進(jìn).管道就位以后應(yīng)首先拆除第一個(gè)中繼間開動(dòng)后面的千斤頂將中繼間空檔推攏接著拆第二個(gè)第三個(gè)直到把所有中繼間空檔都推攏后頂進(jìn)工作方告結(jié)束。中繼間的特點(diǎn)是減少頂力效果顯著操作機(jī)動(dòng)靈活可按照頂力大小自由選擇分段接力頂進(jìn)但也存在設(shè)備較復(fù)雜加工成本高操作不便及降低工效等不足。10。2觸變泥漿套法觸變泥漿套法是將觸變泥漿注入所頂進(jìn)管子四周形成一個(gè)泥漿套層用以減小頂進(jìn)的管子與土層的摩擦力并能防止土層坍塌一次頂進(jìn)距離可較非泥漿套頂進(jìn)增加2～3倍。長(zhǎng)距離頂管時(shí)，常和中繼間配合使用。觸變泥漿是由膨潤(rùn)土加一定比例的堿(一般為Na2CO3)、化學(xué)漿糊、高分子化合物及水配制而成膨潤(rùn)土是觸變泥漿的主要成份它有很大的膨脹性很高的活性吸水性和基因的交換能力堿主要是提供離子促使離子交換改變黏土顆粒表面的吸附層，使顆粒高度分散,從而控制觸變泥漿。一般觸變泥漿由攪拌機(jī)械拌制后儲(chǔ)于儲(chǔ)漿罐內(nèi)由泵加壓經(jīng)輸泥管輸送到工具管的泥漿封閉環(huán)內(nèi)再由封閉環(huán)上開設(shè)的注漿孔注入到坑壁與管壁間的孔隙中，形成泥漿套，如圖8-25所示。工具管應(yīng)具有良好的密封性,防止泥漿從工具管前端漏出。在長(zhǎng)距離或超長(zhǎng)距離頂管中由于施工工期較長(zhǎng)泥漿的失水將會(huì)導(dǎo)致觸變泥漿失效因此必須從工具管開始每隔一定距離設(shè)置補(bǔ)漿孔及時(shí)補(bǔ)充新的泥漿.管道頂進(jìn)完畢后，拆除注漿管路，將管道上的注漿孔封閉嚴(yán)密.11、存在問(wèn)題頂管技術(shù)在我國(guó)的存在的主要問(wèn)題是，機(jī)械設(shè)備技術(shù)比較落后,地區(qū)差異明顯，水平參差不齊，缺乏規(guī)范化,人才不足，尚待進(jìn)一步宣傳推廣。目前而言，對(duì)頂管機(jī)械設(shè)備我國(guó)主要依賴于進(jìn)口,雖然國(guó)內(nèi)也有生產(chǎn)企業(yè),但技術(shù)仍落后于國(guó)際先進(jìn)水平,掘進(jìn)機(jī)型號(hào)種類不足以適應(yīng)工程需要，我國(guó)尚無(wú)適于中強(qiáng)度巖層以上的巖盤掘進(jìn)機(jī)，適應(yīng)土質(zhì)范圍不寬，且耐用性、機(jī)械化、自動(dòng)化水平不夠。從地域上說(shuō),頂管技術(shù)的發(fā)展與我國(guó)地域經(jīng)濟(jì)水平相適應(yīng)，我國(guó)東部的頂管技術(shù)發(fā)展水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中西部地區(qū)，僅廣東、上海、浙江、江蘇和山東五省市就占到了非開挖鋪管工作量的75%.而西部地區(qū)僅在西氣東輸項(xiàng)目下有為數(shù)不多的頂管穿越工程,中西部地區(qū)與東部沿海地區(qū)差距非常顯著。頂管施工技術(shù)在城市之間的發(fā)展不平衡,在上海,北京、廣州等大城市技術(shù)水平比較高,應(yīng)用比較普遍，但在中小城市應(yīng)用較少，在中西部地區(qū)的城市應(yīng)用更少。在同一城市發(fā)展也不平衡，據(jù)廣州市建委2004年對(duì)廣州市頂管現(xiàn)狀的有關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該市的頂管技術(shù)發(fā)展極不平衡，機(jī)械化的頂管施工不很多，手掘式頂管仍占最大比例，對(duì)頂管施工技術(shù)的采用不積極，往往不是管線鋪設(shè)的首選,被看作是無(wú)法開挖的無(wú)奈之舉.不同施工企業(yè)的施工水平也不平衡，有些還處在比較原始的階段，也有一些應(yīng)用失敗的工程，客觀上阻礙了頂管技術(shù)的推廣發(fā)展。影響頂管技術(shù)應(yīng)用的另一個(gè)因素是,行業(yè)規(guī)范化不夠,存在同行低水平惡性競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象，專業(yè)人才缺乏，現(xiàn)有的從業(yè)人員大多是從事一般的土木工程施工中轉(zhuǎn)化而來(lái)，缺少專業(yè)訓(xùn)練。今后仍需加強(qiáng)管理，努力推廣先進(jìn)技術(shù)，提高施工水平和改善施工工藝。砂卵石地層淺埋暗挖隧道近橋樁施工注漿加固技術(shù)--——即砂卵石地層淺埋暗挖法快速施工技術(shù)參考文獻(xiàn)References［1］黃樹爐.砂卵石地層淺埋暗挖隧道近橋樁施工注漿加固技術(shù)研究［D]。北京：北京交通大學(xué)，2006HuangShanglu.ResearchofGroutingConsolidationTechnologyofShallowCoverTunnelnearBridgePileinSandyGravelGround[D］。Beijing:BeijingJiaotongUniversity,2006［2］吳江濱.大粒徑砂卵石地層小導(dǎo)管成孔技術(shù)試驗(yàn)研究［J］.建筑技術(shù),2021，40（11）:1018—1WuJiangbin.TestandResearchonPore—formingTechniquesonDuctuleLargeParticleSandyCobbleStratum[J］.ArchitecturTechnology,2021,40（11):1018-1[3]楊本偉。砂卵石富水地層注漿加固技術(shù)［J］?？萍寂c生活,2021，(12):56—57YangBenwei。TheInjectingReinforcementTechniqueofSandyGravelsWateryStrata［J]。TechnologyandLife，2021，（12）：56-57[4］孔恒，黃明利,李元暉,等。砂卵石地層淺埋暗挖隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究[R].北京:北京市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,2021KongHeng,HuangMingli,LiYuanhui,et.KeyConstructionTechnologyofShallowExcavationTunnelinSandyGravelStrata［R].Beijing:BeijingMunicipALGroup，2021［5］劉明.砂卵石地層淺埋暗挖地鐵隧道施工關(guān)鍵技術(shù)［J］.市政技術(shù)，2021，29(2）：82-83，86LiuMing。KeyConstructionTechnologyofShallowSubwayTunnelinSandyGravelStratum［J］。MunicipalEngineeringTechnology，2021，29(2）：82—83,86

1依托工程情況1。1工程概況

北京地鐵四號(hào)線三期土建工程第12＃標(biāo)段由西直門車站改造、新街口車站、西直門站—?jiǎng)游飯@站區(qū)間、新街口站-西直門站區(qū)間四部分組成，其中區(qū)間部分采用淺埋暗挖法施工。本工程起點(diǎn)為西內(nèi)大街與趙登禹大街丁字路口北側(cè)，向西沿西內(nèi)大街北側(cè)至西直門立交橋，正交下穿2號(hào)線西直門車站往西沿西外大街下方直至動(dòng)物園.本標(biāo)段暗挖隧道工程左右線計(jì)大于4.1km，90％為穿越砂卵石地層，并且要穿越西直門高粱橋等一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源。1。2工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

(1)地質(zhì)條件

根據(jù)勘測(cè)資料，隧道所處地層為第四紀(jì)沉積層.區(qū)間隧道頂板主要位于卵石圓礫⑤層中下部，礫石為亞圓形，級(jí)配較好,含細(xì)砂約30％，含圓礫約10％。卵石部分粒徑大于9cm，一般為2～4cm；礫石成份為輝綠巖、砂巖等，屬于Ⅴ~Ⅵ級(jí)圍巖。區(qū)間隧道邊墻穿過(guò)的巖土層上部主要為粉質(zhì)粘土⑥層、粉土⑥2層、卵石圓礫⑤層及中粗砂⑤1層；下部為卵石圓礫⑦層、中細(xì)砂⑦1層，均屬Ⅴ～Ⅵ級(jí)圍巖。區(qū)間隧道底板主要位于飽和的卵石圓礫⑦層中部、局部為中細(xì)砂⑦1層、粉土⑦3層、粉質(zhì)粘土⑦4層,屬于Ⅴ～Ⅵ級(jí)圍巖.

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室篩分試驗(yàn)表明,隧道穿越地層為卵石—圓礫層，多數(shù)粒徑為20～70mm，最大粒徑達(dá)到150mm，含砂率為11%～30%,平均內(nèi)摩擦角為35°左右，N值為27～50,施工中遇到過(guò)最大的卵石達(dá)250mm。

（2)水文條件

地下水主要分為三層：上層滯水、潛水和承壓水，具體情況見(jiàn)表1。1.3工程風(fēng)險(xiǎn)

(1）隧道頂部以卵礫石地層為主，圍巖穩(wěn)定性差,在暗挖隧道開挖時(shí)無(wú)法形成自然力拱，易發(fā)生塌落現(xiàn)象。

(2）隧道結(jié)構(gòu)邊墻下部以碎石土和粉砂類土為主，自穩(wěn)能力差，且含有潛水賦存水，容易發(fā)生坍塌現(xiàn)象，隧道結(jié)構(gòu)底部也需注意底鼓和涌砂。

(3）區(qū)間沿線局部表層人工填土以下為新近沉積層,厚度為0。5~7.3m,位于結(jié)構(gòu)頂板以上5～7m，土體尚未密實(shí)，施工時(shí)的擾動(dòng)可能會(huì)使尚未密實(shí)的土體發(fā)生自沉，變化大的甚至?xí)暗降孛?，?duì)地面及地表建筑物產(chǎn)生影響，特別是隧道上方西直門高粱橋是交通主干道，施工過(guò)程必須控制高粱橋橋樁下沉和傾斜，確保橋梁和道路的安全。

2砂卵石地層設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化2.1初始設(shè)計(jì)參數(shù)

本段工程初始設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮砂卵石特點(diǎn),按一般地層進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）小導(dǎo)管初始設(shè)計(jì)參數(shù)

將φ42×3.25mm無(wú)縫鋼管按每3m截成一段，在鋼管的一端做成100mm長(zhǎng)的圓錐狀,以便于插打.在距另一端100mm處焊接φ6mm鋼筋箍，防止打設(shè)小導(dǎo)管時(shí)端部開裂，影響注漿管路連接。距鋼筋箍一端800mm內(nèi)不開孔，以防漏漿，剩余部分每隔200mm梅花型布設(shè)φ8mm溢漿孔，以用于泄?jié){，防止注漿出現(xiàn)死角。

小導(dǎo)管加工成形見(jiàn)圖1。

初始設(shè)計(jì)每2榀格柵一打。小導(dǎo)管沿開挖輪廓從格柵腹部穿過(guò)，環(huán)向間距300mm，仰角及外插角10°~15°,在拱形段范圍內(nèi)布設(shè)，前后兩排小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度不小于1m.

具體小導(dǎo)管注漿見(jiàn)圖2。

（2）注漿參數(shù)初始設(shè)計(jì)

注漿材料按以下原則選取：對(duì)于無(wú)水粗砂及砂礫（卵）石地層選擇單液水泥漿；對(duì)于有水的粗砂及礫石地層，選擇水泥－水玻璃雙液漿。初始注漿參數(shù)如下：注漿初壓0。3MPa，注漿終壓0。5MPa;漿液擴(kuò)散半徑0。25m；注漿速度≤30L/min.2.2遇到的困難和出現(xiàn)的問(wèn)題

按以上設(shè)計(jì)參數(shù)加工小導(dǎo)管進(jìn)行施工，遇到了以下困難：

（1)在砂卵石地層進(jìn)行超前導(dǎo)管鉆孔過(guò)程中,不易成孔，卵石卡夾鉆頭，鉆進(jìn)難度很大；鉆桿在取出時(shí)易發(fā)生塌孔，造成導(dǎo)管注漿無(wú)法正常進(jìn)行。

(2)在砂卵石地層中施工超前小導(dǎo)管由于成孔難度大,施工速度慢，對(duì)地層擾動(dòng)很大，常常塌方[1］。

（3）由于導(dǎo)管打入深度達(dá)不到設(shè)計(jì)深度，常造成地層難以注漿成拱,超挖量較大,工作面穩(wěn)定性難以保證。

（4)由于小導(dǎo)管打設(shè)困難，一般需要一個(gè)工班才能完成全部小導(dǎo)管打設(shè)，同時(shí)難以保證施工質(zhì)量，導(dǎo)致工效非常低，每天有時(shí)只能進(jìn)行一個(gè)循環(huán)，常常進(jìn)尺小于1m/d，月進(jìn)度為20~30m。2.3設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化

（1）小導(dǎo)管設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化

分析砂卵石地層按初始設(shè)計(jì)施工帶來(lái)的困難，主要原因就是注漿小導(dǎo)管參數(shù)設(shè)計(jì)不合理引起的。通過(guò)地層預(yù)加固機(jī)理和原則分析,對(duì)小導(dǎo)管參數(shù)提出了優(yōu)化方案[2］.

小導(dǎo)管采用φ32×3。25mm熱軋無(wú)縫鋼管,管長(zhǎng)L=1.8m，環(huán)向間距250mm.小導(dǎo)管采用一榀一打，仰角及外插角為10°～15°。為了便于漿液擴(kuò)散,溢漿孔采用φ5@200、梅花形布置的小孔(圖3）.通過(guò)施工實(shí)踐，優(yōu)化設(shè)計(jì)可以滿足施工安全、快速、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

（2）注漿設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化

注漿漿液采用水泥-水玻璃雙液漿,注漿初壓為0.1MPa，終壓為0.2~0。3MPa,注漿壓力不宜超過(guò)0。3MPa。進(jìn)漿速度控制每根導(dǎo)管漿液總進(jìn)量在30L/min以內(nèi).導(dǎo)管注漿采用定量注漿，可按地層吸漿量計(jì)算，如達(dá)不到定量漿液，但孔口壓力已達(dá)到0。5MPa時(shí),即結(jié)束注漿[3］。

3砂卵石地層區(qū)間隧道淺埋暗挖法施工3。1砂卵石地層淺埋暗挖法施工原則

在區(qū)間隧道的開挖支護(hù)施工中，除應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行淺埋暗挖法“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的十八字施工原則外，針對(duì)砂卵石地層中施工出現(xiàn)的困難情況，結(jié)合工程實(shí)踐,提出了在砂卵石地層中應(yīng)遵循的原則［4，5］：

早封面—-—在打設(shè)注漿小導(dǎo)管前,首先噴射較薄混凝土層，以穩(wěn)定工作面，避免小導(dǎo)管打設(shè)時(shí)震動(dòng)坍塌。

管細(xì)短———針對(duì)砂卵石地層小導(dǎo)管打設(shè)困難,相對(duì)一般地層而言，超前注漿小導(dǎo)管參數(shù)選擇時(shí)盡量選用“短"、“細(xì)"鋼管.“短”指的是在保證1m重疊基礎(chǔ)上每榀一打,榀距視小導(dǎo)管打設(shè)難易進(jìn)行調(diào)整；“細(xì)”指的是小導(dǎo)管在保證剛度要求的前提下盡量減小管徑，以減少打設(shè)摩擦阻力，方便打設(shè)。

少擾動(dòng)———在打設(shè)導(dǎo)管和開挖時(shí)盡量少擾動(dòng)地層,防止卵石滑塌。

快凝固—-—因砂卵石地層漿液易于滲透，且有遇水易塌方特點(diǎn),在小導(dǎo)管注漿漿液選擇時(shí)盡量選擇早凝固型漿液，以凝固膠結(jié)地層，促拱早形成。

固拱腳——-砂卵石地層一般在臺(tái)階法施工時(shí)，較粘土地層臺(tái)階長(zhǎng)度要稍長(zhǎng),因而成環(huán)相對(duì)滯后，對(duì)上部格柵一定要打設(shè)鎖腳注漿錨管，以穩(wěn)固拱腳,改善受力條件，減小地層變形。

中拉槽———由于砂卵石地層自穩(wěn)性差，下部臺(tái)階很難像粘土地層那樣形成規(guī)則臺(tái)階，需要在臺(tái)階中部拉槽，以保證下臺(tái)階處于穩(wěn)定狀態(tài)，確保施工安全。3.2砂卵石地層暗挖地鐵區(qū)間隧道施工工藝3。2.1工藝流程

（1）砂卵石地層淺埋暗挖施工流程見(jiàn)圖4。

（2）砂卵石地層淺埋暗挖施工方法概述

暗挖隧道共分為二步臺(tái)階進(jìn)行施工，臺(tái)階長(zhǎng)度取3～5m。上下臺(tái)階的分界線在格柵連接點(diǎn)位置,先開挖上臺(tái)階土方并噴射混凝土支護(hù)，再開挖下臺(tái)階土方并支護(hù)，支護(hù)封閉成環(huán)。

①上臺(tái)階開挖及支護(hù)

中間留核心土，開挖上臺(tái)階的弧形導(dǎo)洞，弧形導(dǎo)洞完成后即初噴混凝土3～5cm，然后架立格柵鋼架，掛鋼筋網(wǎng)，噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度.核心土留成臺(tái)狀，上臺(tái)階開挖高度在3.0m左右，核心土高度1.7m，上口寬1.5m左右,核心土沿掘進(jìn)方向長(zhǎng)度為0.75～1.5m，核心土的形狀在保證維持掌子面穩(wěn)定的前提下,兼作為工作平臺(tái),以便于進(jìn)行格柵安裝、噴混凝土操作（圖5）。格柵設(shè)計(jì)間距0。5m，故循環(huán)開挖距離為0。5m，但在土體不穩(wěn)定地段格柵需加密，開挖步距相應(yīng)減小。

上臺(tái)階施工順序：封閉掌子面→超前小導(dǎo)管打入→超前小導(dǎo)管注漿加固地層→留核心土開挖上臺(tái)階土方→測(cè)量開挖斷面輪廓→初噴混凝土3～5cm→安裝格柵鋼架→掛鋼筋網(wǎng)→搭設(shè)注漿鎖腳錨管→復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度.

②下臺(tái)階開挖及支護(hù)

下臺(tái)階采用邊墻單側(cè)交錯(cuò)方式開挖，先按倒圓臺(tái)形式開挖中間核心土，隨后開挖一側(cè)的邊墻,開挖步距0。5m，即一個(gè)格柵間距;挖至設(shè)計(jì)輪廓后,立即安裝格柵鋼架、噴混凝土；該側(cè)的邊墻支護(hù)完畢后再進(jìn)行另一側(cè)邊墻的開挖及支護(hù)。兩邊墻均支護(hù)完畢后，開挖底板土方，安裝仰拱格柵，噴射仰拱混凝土，封閉成環(huán)（圖6)。之后再進(jìn)行下一循環(huán)的施工.

下臺(tái)階施工順序：開挖中間核心土→左側(cè)邊墻土方開挖→測(cè)量開挖斷面輪廓→初噴混凝土3～5cm→安裝格柵鋼架→掛鋼筋網(wǎng)→復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度→右側(cè)邊墻土方開挖→測(cè)量開挖斷面輪廓→初噴混凝土3～5cm→安裝格柵鋼架→掛鋼筋網(wǎng)→復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度→底板土方開挖→測(cè)量開挖斷面輪廓→初噴混凝土3～5cm→安裝格柵鋼架→掛鋼筋網(wǎng)→復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。3.2.2施工方法要點(diǎn)

（1）超前小導(dǎo)管注漿施工

①超前小導(dǎo)管施工工藝流程（圖7）

在導(dǎo)洞作業(yè)面開挖前，噴混凝土封閉掌子面，沿結(jié)構(gòu)拱部初期支護(hù)內(nèi)輪廓線通過(guò)已安裝好的鋼格柵腹部打入帶孔小導(dǎo)管，然后通過(guò)小導(dǎo)管向圍巖壓注漿,對(duì)砂層進(jìn)行加固封堵，防止施工時(shí)涌水、涌砂、坍塌，并在結(jié)構(gòu)輪廓線外形成一個(gè)0。4~1。0m厚的弧型加固圈，在此加固圈的保護(hù)下安全地進(jìn)行開挖作業(yè)。

②注漿材料

施工時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況和試驗(yàn)確定施工配合比。

③注漿工藝

小導(dǎo)管安設(shè)采用引孔打入法，安設(shè)步驟如下:用YT-28風(fēng)鉆吹孔,開孔直徑為60mm,風(fēng)壓為0.5～0.6MPa，深度為2m。

用帶沖擊的YT-28風(fēng)錘將小導(dǎo)管頂入孔中，然后檢查導(dǎo)管內(nèi)有無(wú)充填物,如有充填物,用吹管吹出或掏勾勾出，也可直接用錘擊插入鋼管。

用塑膠泥（40Be’水玻璃拌合P32.5水泥)封堵導(dǎo)管周圍及孔口。

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求打入導(dǎo)管，管端外露20cm,外露部分焊接在鋼格柵上，并可以安裝注漿管路。

（2）注漿漿液配制、攪拌

①水泥漿采用拌合機(jī)攪拌，根據(jù)拌合機(jī)容量大小，嚴(yán)格按要求投料,根據(jù)地層情況和凝膠時(shí)間要求一般水泥漿和水玻璃比例為0。8∶1~1。5∶1.

②攪拌水泥漿的投料順序?yàn)椋涸诩铀耐瑫r(shí)將緩凝劑一并加入并攪拌，待水量加夠后繼續(xù)攪拌1min,最后將水泥投入并攪拌3min.

③緩凝劑摻量根據(jù)所需凝膠時(shí)間而定,控制在水泥用量的2％～3%。

④制備水泥漿時(shí)，嚴(yán)防水泥包裝紙及其它雜物混入，注漿時(shí)設(shè)置濾網(wǎng)過(guò)濾漿液，未經(jīng)濾網(wǎng)的漿液不進(jìn)入泵內(nèi)。

（3）鎖腳錨管施工

暗挖初期支護(hù)開挖的過(guò)程中,在拱腳部位打入兩根錨管，可以有效地減少初期支護(hù)拱頂下沉,從而減小地表沉降量。鎖腳錨管采用φ42鋼管，長(zhǎng)度2.0m。

鎖腳錨管施工步驟如下：

①用錨管鉆機(jī)鉆孔。

②將安裝好錨頭的錨管插入錨孔。

③用注漿接頭將錨管體與注漿泵相連.

④開動(dòng)注漿泵，使水泥漿充盈錨孔。

為提高錨固效果,水泥漿水灰比為0.5～1,注漿壓力應(yīng)為0.15MPa。錨管施工程序見(jiàn)圖8。3.2。3施工效果分析

（1）在砂卵石地層淺埋暗挖施工中，合理的選擇小管徑的超前注漿小導(dǎo)管,控制打設(shè)長(zhǎng)度及間距，與常規(guī)使用的φ42小導(dǎo)管相比具有可操作性強(qiáng)、施工周期短等特點(diǎn),有效地解決了砂卵石地層暗挖施工的超前支護(hù)問(wèn)題。

（2）下臺(tái)階反核心土開挖技術(shù)，有效地減小了臺(tái)階高度。

（3）與常規(guī)作法相比，本工法施工安全系數(shù)高、土層沉降數(shù)值小。

（4)通過(guò)實(shí)踐,依照本工法參數(shù)和原則進(jìn)行施工,施工效率大為提高,可使每天進(jìn)尺達(dá)到2～2。4m/d，月進(jìn)度達(dá)到60～70m。

4結(jié)論

本文針對(duì)北京西直門地區(qū)砂卵石地層區(qū)間隧道施工，實(shí)現(xiàn)了一系列的創(chuàng)新，總結(jié)出了一套適合于砂卵石地層的淺埋暗挖快速施工技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)滿足安全、快速、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

（1）對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,小導(dǎo)管采用φ32×3。25mm熱軋無(wú)縫鋼管，管長(zhǎng)L=1。8m，環(huán)向間距250mm；小導(dǎo)管采用一榀一打,實(shí)現(xiàn)了安全快速施工。

（2）總結(jié)提出了砂卵石地層淺埋暗挖施工技術(shù)原則，即“早封面”、“管細(xì)短”、“少擾動(dòng)”、“快凝固”、“固拱腳"、“中拉槽”。

（3)提出了一套適合于砂卵石地層的淺埋暗挖臺(tái)階法施工工藝，創(chuàng)新性地采用了下臺(tái)階反核心土施工技術(shù)。

（4)詳細(xì)介紹了砂卵石地層小導(dǎo)管注漿和鎖腳錨管的施工工藝.

（5）在砂卵石地層中采用創(chuàng)新的淺埋暗挖法施工技術(shù),效果明顯,每天進(jìn)尺達(dá)到2～2.4m/d,