沿江大直径顶管轴线控制研究

沿江大直径顶管轴线控制研究

张巍王智友

中建三局第一建设工程有限责任公司宜昌中央商务区滨江项目配套设施工程

摘要：在沿江顶管施工过程中，复杂地层、丰富地下水及地下障碍物等多种因素都会对顶管施工轴线产生的影响，特别是大直径顶管，轴线更加难以控制。本文以宜昌中央商务区顶管工程背景为例，分析顶进过程中顶管轴线易产生偏移的原因，并对纠偏措施进行总结，确保工程顺利进行。

关键词：沿江；大直径顶管；轴线

1、工程概况

宜昌中央商务区3米大直径污水顶管的建设是为了服务沿江大道（江景一街~柏临河路）区块建设，汇集周边污水、排入洋坝泵站。顶管总长度1532m，埋深为7~8m，顶进采用泥水平衡式施工工艺，具体井位布置如图1：

图1顶管工区平面示意图

2、地层条件

①杂填土：厚度1.40m～10.40m，平均厚度6.95m，杂色，松散～稍密状，具高压缩性，低强度，未完成自重固结，勘察时漏水，易塌孔。

②粉质粘土：厚度0.00m～12.20m，平均厚度8.79m，可塑状，含有少量的云母片、长石颗粒及铁锰质氧化斑点，干强度及韧性中等，层底夹少量粉砂，中等压缩性土。

③粉土：厚度0.00～6.80m，平均厚度4.35m。稍湿，呈稍密状，具中压缩性。

④卵石：最大揭示厚度为5.10m。硬质含量60%以上，骨架成分主要为石英砂岩、砂岩、花岗岩和灰岩，该层具低压缩性，较高强度。

顶管主要是穿越杂填土和粉质粘土层，局部位置穿越粉土和卵石层。

3、地下水条件

顶管工区距离长江最小距离约50m，地表水主要为长江水；地下水类型主要为赋存于上部填土层中的上层滞水和卵石层中的孔隙潜水。

4、控制测量

平面控制：在两端头井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场，采用双井定向测量。利用空导点和地面导线点建立平面控制网。

图2双井定向示意图

高程控制：利用施工区域附近的已知高级水准点，布设四等水准路线，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点。水准测量采用水准仪配合塔尺进行，往返观测。

5、顶管轴线偏移原因

①地质条件变化

顶进地层刚好处于岩层的过渡段，其岩性发育具有强非均质性，特别是卵石层，含有花岗岩和灰岩，其硬度较大，极容易使机头受力不平衡，导致顶管轴线偏差。

②地下水影响

工区地下水与长江水有直接水力联系及相互补给的关系，其水位高低及水量大小受长江水的控制。同时，流动的长江水，使工区地下水产生一定的水压，对顶管产生相应的应力，影响顶进轴线。

③千斤顶不匹配

由于仪器本身的安装精不够，造成顶力合力线偏移，使管道轴线偏移。

④周围管线的影响

工区部位位于市中心闹市区段，地下管线发育错综复杂，施工过程中，不能对其他管线造成破坏，导致其轴线控制的难度加大。

⑤大直径顶管施工

工区顶管直径为3m，直径过大，施工工艺复杂，轴线控制难度较大。

⑥后座墙位移

混凝土后靠背浇筑不平整，钢后靠安装精度不够，造成顶力偏移，影响管道轴线。

6、顶管轴线纠偏措施

本工区顶管采用4组纠偏系统，可控制4个油缸的的动作和油压，根据纠偏需要调整纠偏千斤顶的伸缩量，进而达到纠偏的目的。

第一步：找出偏差最大的方向进行纠偏，纠偏千斤顶在原基础上的伸出量3mm左右，此时误差虽在继续增加，但顶管轴线呈现回归趋势；

第二步：顶进2节管道后，顶管轴线与设计中心线平行时，可继续顶进，使轴线稳妥回归；

第三步：将千斤顶继续伸出2mm左右，每顶一节管道，可向设计中心靠近5mm，当误差校正一半时，反向纠偏千斤顶开始伸出2mm，使轴线向设计中心线靠近。

7、注意事项

确保工程顺利开展，需注意以下几点：

①顶管施工之前，对管道通过的区域，地质情况需做详细调查；

②沿江顶管施工过程中，需严格监测长江水位，优化施工组织安排；

③大直径顶管施工，需深刻分析偏差原因，改进施工工艺；

④千斤顶行程、顶速、顶力需一致，安装精度满足要求；

⑤后座墙需足够的刚度和强度及平整度，施工过程中，不出现偏移。

参考文献：

[1]于洪涛.大口径长距离顶管施工轴线控制[J].河南水利与南水北调，2015（14）

[2]杨杰.大直径顶管施工偏差及其防治.河南建材，2008（5）