电力管廊顶管施工技术要点分析

电力管廊顶管施工技术要点分析

侯乐毅

郑州中原铁道工程有限责任公司

摘要：顶管施工技术是电力管廊施工过程中最重要的一个环节，应进行严格的施工控制。本文结合实际工程案例，介绍了土压平衡顶管施工方法，希望为相应的工程提供技术参考。

关键词：电力管廊；顶管施工技术；要点分析

1工程概况

拟改建电力管廊与陇下货联线交叉点铁路里程K10+602，管道线位与陇下货联线交角78°，交叉处陇下货联线和京上货联线线间距约5.40m。电力隧道与陇下、京上货联线两股铁路交叉处铁路位于上到场～马砦区间，平曲线段（曲线半径R=400m），两条线均为电气化铁路，60型标准钢轨，钢筋混凝土Ⅱ型枕，陇下、京上货联线货车行车对数分别为68对/日、50对/日，最高行车速度均为70km/h。节点处铁路路基与地面基本持平，铁路西侧为林地围墙、B5线，距离B5线约为79m。东侧与南环线铁路距离约22m，顺铁路向南约15m为金水路西延3#箱桥，顺铁路向北约40m为郑州市金水路西延(西站路)高压输电线路架空入地改造电力隧道。

2顶管施工技术要点

本次顶管施工选用土压平衡法。套管主体采用1-3.5m《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T640）Ⅲ级管，内径3.5m，壁厚32cm，外径4.14m，管节长度2.5m，共101节。

土压平衡顶管与传统的圆管涵顶进施工工艺相比，该工艺的优势在于无需开挖路基，施工工程可有效地保持挖掘面的稳定，对管道周围路基土扰动小，顶进距离长，施工周期短，占地少，工艺成熟，安全性高等。结合现有地质情况及管线埋深情况，为尽量减少施工过程铁路路基沉降，确保铁路运营安全，本次顶管施工采用土压平衡顶进法施工。

图1土压平衡顶管示意图

2.1土压平衡法施工对路基的影响

根据《铁路线路修理规则（铁运【2006】146号}）》要求，工程地处铁路运行速度为70Km/h（南环线为50Km/h），属其他正线，对于经常保养的线路，水平、高低变化按6mm控制，由计算可知，本次工程最大轨面沉降为7.76mm，故线路巡检时需随时整修（委托桥工段实施）。为确保铁路运营安全，施工至铁路范围内时京上、陇下货联线需慢行，限速60Km/h，并对路基沉降进行动态观测。顶进施工应采用最佳顶进参数，严格控制施工质量，控制土体隆沉。施工前，利用维修天窗将线路整修达到维修作业标准。

2.2土压平衡盾构机技术参数

盾构机的各项参数应符合设计的各项指标要求，具体参数应符合下面的条件限制：

（1）掘进机外径4.15m（＞4.14m）；

（2）掘进机总长<6.5m；

（3）最大纠偏角度不小于5°；

（4）刀盘切削外径4.18m（大于4.14m）。

（5）整机重量80t；

（6）最大顶力2500t；

（7）最大顶进行程320m

2.3地面设备及顶进设备的安装

该工程地面设备主要是：吊车、操作间、油泵车。顶进设备的安装如下：

（1）导轨安装：轨底和型钢焊接成一体，并用型钢支撑。导轨安装前要先复核管道中心位置，确保导轨的高程、轴线位置准确。

（2）后靠背安装：该工程采用钢筋混凝土作承压壁，顶管时安装一块钢靠背，钢后背的安装要确保其受力平面与顶进方向垂直。

（3）主顶千斤顶安装：整体吊装主顶液压动力站应平稳安装在工作平台上。油缸固定在拼装式油缸架上。安装在油缸架的油缸水平误差控制在5mm以内。

2.4掘进机穿墙进洞

顶管机等是否能正确显示其进入工作状态，然后进行联动调试，确认没有故障后，方可准备进洞。

2.5管道顶进施工

开始顶进时的启动顺序:

（1）合上总电源开关。

（2）开启注油泵。

（3）开启顶进千斤顶。

（4）启动纠偏油泵站。

（5）启动触变泥浆泵。

（6）主顶系统进入随时顶进状态。

（7）随时观测掘进机顶进的姿态和趋势。

（8）随时将纠偏千斤顶进行微调纠偏，以控制机头方向。

暂停顶进时的停止顺序:

（1）停止主顶系统的顶进。

（2）关闭纠偏系统。

（3）关闭触变泥浆泵

（4）停止泥土运输装卸。

出土方式:

土压平衡顶进施工出土方式为：顶管机自动切土后，人工装进小斗车中，由斗车运输到管道外面，堆积一定方量后由铲车配合自卸车运出工地处理。

2.6管道顶进的有效减阻措施

减阻增长措施：为了减少顶进阻力，确保后座墙稳定安全，增加顶进长度，提高顶进质量，减少地表变形，施工中采取如下措施：

（1）顶进施工连续作业，减少中间停顿时间。

（2）进行信息化施工，合理选用施工的管理参数，调整处理好掘进机正面压力和排土量，顶进速度和顶力，机头纠偏量和偏转角。

（3）采用触变泥浆进行地层支撑与减摩。

顶进注浆对于机头前部注浆是为了增加被开挖土体的粘度和和易性来改善开挖面的状况，对于机身和管节注浆是为了利用触变泥浆减小管道外壁与其周围土层的摩擦系数以降低阻力，从而达到大幅度降低顶力的效果，同时注浆及时充填了土壁与管壁间的孔隙还起到控制地面沉降的作用。前部切削面注浆是通过主轴中心孔进行注浆，管道注浆分同步注浆和补浆二部分，各设独立管路。

①对机头尾端的注浆要紧随管道顶进同步注浆。在每次顶进中必须对顶管机头后的第一个注浆面上压注足够的泥浆，以使其形成完整的泥浆套。

②其他断面则按顺序作定压量的跟踪补浆。补浆每班不少于2次循环。

③机头后的连续4只管子均设注浆孔，以后根据土质情况一间一或一间二设注浆孔。

④注浆用浆液可以购置膨润土、纯碱、CNC(工业浆糊)等材料加水配置，其比例依据土质条件和注浆位置不同而定。如机头尾部同步压浆材料要求粘滞度高、失水量小、稳定性好，对管道补浆则要求粘滞度较小、流动性较大以适于补充管道外周泥浆的损失。

⑤注浆材料要经过加水搅拌，在泥浆池静停12小时以上才能使用。

⑥注浆量为建筑空隙的1.5~2倍。

⑦注浆压力：大于地下水压力。

⑧压浆机械：用洞口的螺杆泵通过管路压注。

⑨浆机具设专人操作并详细填写压浆的原始记录和当班工作情况。

中继间数量根据顶段长度设置，接力顶进，以分担对后座墙的顶进压力。采用设置中继间接力顶进，以分担对后座墙的顶进压力。

2.7顶进测量：

（1）顶管工作井内安置激光经纬仪，用其测量机头、顶进过程中的中线高程变化，以便采取纠偏措施。

（2）顶进过程中，激光经纬仪的激光时刻追随机头靶标，通过显示靶显示机头姿态及顶进趋势。

（3）顶进完成后及时用水准仪测量每个管端高程并详细记录。整个工程完工后重新对以上点位进行复测分析沉降情况。

2.8安装管节

管节下坑前先进行外观检查，包括管端面是否平直、管壁表面是否光洁、管体上有无裂缝、防水层是否涂刷等等。管节安放完成后，注意管节与管节间的橡胶圈和衬垫胶合板放置情况，一切准备就绪后进行顶进。

（1）管节在下井前再次作外观和尺寸检查，若发现有管端破损，管端面不平整，尺寸误差较大时，不应下井。

（2）将检查过的管节安装橡胶圈。

（3）在管节端部涂上粘合剂后安装木衬板。

（4）用吊车将管节平稳吊入井底轨道上。

（5）安装环型顶铁。

2.9机头出洞

机头推进到距接收坑约2米处，拆除接收坑洞口处的墙壁，仔细测量机头上、下、左、右的四个方向，启动主顶油缸继续推进，至中心刀露出时，停止推进。安置机头接收托架，然后，慢慢将机头推入接收坑内。

2.10顶进施工时的行车条件

施工地段南环线运营速度为50Km/h，京上、陇下货联线运营速度为70Km/h，顶管施工至陇下线西侧20m范围内时京上、陇下货联线需慢行，限速60Km/h（设计要求），慢行时间为19天。。

穿越进铁路前，应对设备前期顶进施工数据进行分析，结合现场情况和设计要求对顶进参数进行调整，确保顶进施工匀速、稳定通过铁路路基，将对路基的扰动减小到最小程度。

参考文献：

[1]武兆玉.谈矩形顶管施工技术在城市管廊中的应用[J].山西建筑，2018（06）.