摘要：简要探讨了大口径双排平行顶管施工技术措施，通过计算确定双排平行钢管顶管的中心间距和错位纵距，保证了施工过程中两排顶管无不良影响。通过对顶进测量及沉降等控制，保证了顶进工作的顺利进行。
关键词：顶管；施工技术措施
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
天津市北塘地区某泵站进水管道顶管工程采用2Φ2400mm预应力钢筒混凝土管双排平行顶管施工工艺，双排平行顶管管中心距离分别4.5m，管顶覆土深度为5m 左右，施工中需穿越现状道路和道路两侧绿化及两侧的配套管线，最大顶距为50m，施工条件复杂，施工工期较短，施工难度大，对地面沉降要求较高。
二、顶管施工技术措施
2.1顶管设备选择
根据地质报告，整个管线在淤泥质粉质粘土中顶进，结合管道口径大和顶管区内的施工环境，选用了2台国内自行研制的多刀盘土压平衡顶管机。
理论上讲工具管管顶扰动宽度如小于或等于两孔中心距即为安全，即：Be≤L
Be=D{[1+Sin(45°-ψ/2)]/Cos(45°-ψ/2)}
式中：Be为管顶土体扰动宽度（m）；D为工具管的等效外径（m）， 对于土压式平衡式顶管：D=D0；ψ为土的内摩擦角D0为工具管外径（m）
内摩擦角ψ取14°，经计算Be =4.19m，中心间距工=4．5m，满足要求。
2.2双排平行顶管间距的控制
由于本工程工期紧迫，采用双排平行前后同步顶进的先进技术，因此两管前后错位纵距的合理确定，对于减少两管相互干扰和影响及管间土体的扰动至关重要。
在土压平衡式工具管的施工中，其正面对土体的施力状况是按（45°+ψ/2）向前方360°扩散，其纵向影响距离推算如下：
P=F
P= PpπD2/4
P=P0π[D/2+dtg(45°+ψ/2)]2
Pp=rhtg2(45°+ψ/2)+2ctg(45°+ψ/2)=178 kPa
P0=K0rh=43.75 kPa
则：d=0.7
式中：D为工具管外径（m）；Pp、P0为土的被动土压力、静止土压力 (KPa)； r为土的容重，取17.5KN/M3；h为深度，取5.0m；ψ为内摩擦角，取14°；c为土的粘聚力，取9.0kPa；K0为静止土压系数，取0.5
同时，考虑到前方管因纠偏所引起对侧向土体的扰动因素，以及工具管无注浆孔，其侧壁摩擦剪力对侧向土体的扰动因素，取γ系数来解决，则双排管前后最小纵距为：
Lmin=γ×(d+H)=1.5×（0.7+7.5）=12.3m
式中：H为前方工具管管长，因本工程施工中，机头与前一个柔性接头是刚性连接，所以H为机头长度+第1个柔性接头长度（m）；γ为由土质性质决定的系数，取1.5
2.3顶进过程中轴线控制
测量是顶进轴线沿着设计路线顶进的保证。测量分静态测量和动态测量。静态测量是采用放置在工作井的经纬仪，根据设计坡度、预顶进轴线、机头内的标靶定位后，24h跟踪测量。操作人员参照标靶上的激光点移动进行纠偏，校正顶进方向。动态测量是在顶进过程中，不断地复核预顶进轴线。在顶管施工中，当顶力达到一定值时，工作井会产生一定位移，这样，预顶进轴线会不断地产生微小变化。所以动态测量就成为静态测量的必要补充。主要措施如下：
1、布设在工作井后方的仪座应避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。
2、顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10ˊ—20ˊ,不得大于1°，并设置偏差警戒线。
3、管进入土层过程中，每顶进30cm，测量不应少于一次；管道进入土层后正常顶进时，每顶进100cm，测量不应少于一次，纠偏时应增加测量次数。
2.4注浆减阻
在顶管施工中顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，减阻的方法有打蜡和注浆。此工程采用注浆减阻，即在管节外壁与土层之间形成良好性能的触变泥浆套,不仅可使顶进阻力成倍的下降,而且对控制地表沉降、减少土体的扰动有很好效果。因此为了确保完整泥浆套的形成,严格控制泥浆质量并选用优质膨润土,并根据顶进情况,不断优化泥浆配比。在控制好泥浆配比的同时,控制泥浆拌制质量;拌制好的泥浆静置24h 后,要求漏斗粘度时间大于26s,并使用前再次搅拌。其次,在压浆时还着重控制以下几个方面:
1、出洞口的止水装置要确保不渗漏,管节接口和中继间的密封性能良好,是形成泥浆套的先决条件;
2、从出洞口开始压浆,出洞口的压浆可以避免管子进入土体后被握裹,进而引起“背土”的恶果;管道在“背土”条件下的运动将对土体产生很大的扰动;
3、机尾的同步压浆,使泥浆套随机头不断延伸,若不及时压浆,机壳外面也很容易产生背土现象,尤其是在穿越地铁隧道阶段,确保机尾处泥浆套形成对减少土体扰动非常重要;
4、对管道沿线定时补浆,不断弥补浆液向土层的渗透量,在穿越过地铁隧道后的后续顶进中,不断地补浆有助于减少管道前移时对地铁隧道上方土体的摩擦扰动。
2.5顶管出洞的控制
大口径顶管在刚出洞口时，由于洞口外沉井下沉后土体扰动，破坏了原来的土体平衡，并且洞口外地质经常出现淤泥质软流塑地层，承载力低；当工具管重量超过地层承载力时，常发生顶管出洞口后，产生“叩头”现象，导致顶管失败；另外，出洞一定距离内，由于正面土压力大于摩擦阻力，千斤顶回缩吊放管节时，常发生工具管“后退”现象，使出洞口土体遭到大范围、大幅度沉降，造成再次推进工具管偏向，给顶管施工带来了很大的困难。原因是工具管正面土体主动土压力大，机头与管壁间的磨擦系数小，在深覆土、工具管断面大面积受力情况下，不可避免地常发生工具管出洞“后退”现象。针对以上情况分析，总结经验措施如下：
1、大口径顶管出洞“叩头”的控制措施：
⑴、出洞口处事先注浆，并辅以井点降水，提高洞外土体整体强度。
⑵、工具管出洞时，将工具管与后续砼管进行刚性连结，提高其整体稳定性。
⑶、控制好出洞顶进速度与注浆量。
2、顶管出洞，工具管“后退”情况的控制措施：
⑴、采用在导轨上焊接活动防退支架；
⑵、利用井壁两侧预埋件，架设活动斜顶撑。
2.6双排顶管减少扰动的措施
为了减小顶管施工对邻近管线的扰动影响，可以采取以下控制措施。
( 1) 合理控制注浆工艺，做到注浆孔布设均匀，以使注浆压力沿管道周边均匀分布; 及时补充压浆，力求使地层与管道结构间的缝隙始终由浆液密实充填; 及时调整注浆压力，力求使其与管段所在位置的水土压力值相等。
( 2) 管道顶进速度对相邻管道有较大影响。所以，施工中应控制施工速度。
( 3) 合理控制掘进机的开挖量、掌子面的注浆压力以及顶推力，使得这些因素引起的土体应力变化达到平衡，减小施工扰动。
2.7沉降控制措施
在顶管穿越的路段，不是有建筑物、公路、河浜，就是有地上、地下公用管线、及地下构筑物等，所以控制土体沉降，减少施工引起的财产损失就成了至关重要的控制目标。
1、在掘进机的轴线上方，每隔2米设一个沉降控制监测点，在顶进时精心组织地表监测，通过测得地表沉降资料与相对应的掘进机主要参数进行比较，从而优化掘进机参数，控制地表沉降。
2、严格控制纠偏量，以减少纠偏对土体的扰动而产生的沉降。
3、控制工具管推进速度与出土体积，保持连续施工。
4、控制好顶进时的注浆量，顶进结束后，不要急于撤除注浆设备，要清洗注浆减摩设备系统，并且进行水泥浆置换，以填充管外触壁泥浆固结后体积缩小产生管外周空隙。
3、结束语
在施工中严格控制合理的横向、纵向间距，减少双管相互干扰，把握住顶管施工中出洞工序等关键的工作，为城市双排平行顶管施工积累了经验。随着城市化的发展，人民生活质量的日益提高，为减少土地占用和加快施工速度，双排顶管的施工方法将在许多城市的地下管线工程中得到运用，有着广阔的发展前景。在今后的顶管施工中，我们将进一步科学组织、精心施工，摸索出一整套大口径顶管的施工工艺，为大口径顶管在工程建设中的普通应用提供完整的经验。相信顶管法施工必将越来越成为一种大趋势。
