浅谈长距离曲线顶管在污水治理三期工程中的应

摘　要：该文通过上海市污水治理三期工程UWW1.11标大场老镇地区雨污水管及泵站土建工程Φ2400顶管为实例，介绍长距离曲线顶管在市政雨水管道中的施工情况，对施工中的技术措施和质量控制进行了阐述。

关键词：长距离； 曲线顶管； 施工技术
近几年随着上海市城市基础建设的不断发展，地下空间也越来越趋于复杂化、立体化，很多情况下在重要路段不允许大开挖施工，因此许多大口径的给排水工程也更多采用对道路交通及周边环境影响较小的顶管法施工。同时由于这些施工地点和所处的交通环境较为复杂，一般不允许较多的开挖地面作为顶管工程的工作井设置。因此在这种情况下更多的采用减少顶管工作井数量，增加两个工作井间顶管长度的办法，并且采用曲线顶管的方法以解决实际施工中所碰到的制约。本文以上海市污水治理三期工程UWW1.11标Φ2400长距离曲线顶管为例，对长距离曲线顶管在市政雨水管道施工技术进行探讨和总结。
1. 工程概况
　　大场老镇地区雨污水管道及雨水泵站土建工程（UWW1.11标）属于上海市污水治理三期工程的一个组成部分，该部分工程位于大场老镇地区，涉及到该地区的雨、污水管道埋设和雨水泵站土建工程。工程Φ2400雨水管道承担着大场地区周边雨水的纳入和最终汇入雨水泵站的重担，同时该管道设计位于沪太路下，由于沪太路为市级主干道，是进出上海的主要门户之一，交通繁忙。因此根据现场实际情况该段Φ2400雨水管道设为长距离加曲线顶管430米，管节采用钢筋砼管，“F”型接口，管道净覆土深4.18m～4.26m。
　　工程所处地质情况：该工程Φ2400管道所经区域管底标高为-1.71m～-2.4m，顶管基本穿越③层灰色淤泥质粉质粘土、③T层灰色砂质粉土层。
2. 曲线顶管施工及控制
2.1 工具管选型
　　根据地质情况正确选好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的，由于③层和③T层具有土质不均匀，渗透系数大，物理力学性质差的特点，工程选用了国内较先进且适用于本地区土质，较易于控制沉降量
的Φ2400泥水平衡式顶管机，由于泥水平衡式顶管掘进机具有双重功能，既能自动平衡顶进正面的土体的压力，又能同时对泥水室进行加压，平衡地下水压力，因此在掘进过程中既安全可靠又能对地表隆沉有较高的控制精度。
2.2曲线顶管管材选择
　　本工程曲线顶管为S形三线顶管，选用“F”型接口管，曲率半径分别为600m、850m和350m，故针对所采用的“F”管需特殊加工。
　　(1)由于R=350m曲线段曲率半径较小，为合理控制开口量，工程采用80节长度为1.5m的特殊管节，每节预埋8块300*300*16mm钢板，限制管节进入曲线段后，在张开过程中因相邻管节承插口松紧不一造成开口累积。
　　(2)为保证曲线顶管得到适当的开口量，对全部“F”管的承插口加长20mm。
　　(3)对所使用管材要求厂家预埋压浆孔，由于本段为长距离曲线，为保证顶进中浆套的形成和补充浆套损失，在曲率R=350曲线段长1.5m的特殊管每4.5m布置4孔注浆孔，即每三节管材设置一组注浆孔，其余管段每5米布置4孔注浆孔，即每两节管材设置一组注浆孔。
2.3曲线段顶进
　　顶管管道在曲线段顶进时，利用工具管纠偏油缸作为机头一侧伸展形成曲线。这种伸展后形成的曲线较为稳定可靠，但后续管道接口易发生张开量不均匀的问题，并易产生管道接口破损。为保证后续管节张开量均匀，工程采用专用起曲油缸控制管口开口量，当管口张开后，选用特制松木垫嵌入开口处，保证管口张开恒定。
2.4中继环布置
　　当顶管计算顶力达到工作井最大承受力60%时，需安置中继环， 由于本顶管段为曲率半径较小距离较长的S形曲线顶管，覆土较浅，管节开口量较大，受力面减小，经计算后布置4套中继环，布置间距为距切口里程25m、100m、200m、300m。
2.5曲线顶管技术措施
2.5.1 曲线顶管开口量控制
　　顶管顶进中，若管道顶进轨迹符合设计要求，即进入曲线段后，每节管道曲线侧均应有符合曲率半径数值的的开缝。由于本工程有两段小曲率半径的顶程，其管节开口量近似计算如下：
　　①管节外径=2.9m  管节长度=2.5m  曲率半径R=600m 
　　 开口量=2.9/600*2.5=0.012m
　　②管节外径=2.9m  管节长度=1.5m  曲率半径R=350
    开口量=2.9/350*1.5=0.012m
经计算两段曲线顶管处开口量基本相等，开口处统一采用20mm厚、压缩性始终的松木垫板。
　　为此本工程采用专用起曲油缸控制管材开口量。首先将起曲油缸放置于机头第一、二、三节管节内， 当接口张开后放入松木垫板，同时为确保张开量均匀，保证曲线的线性质量，在小曲率R=350m段通过管材内预埋件用螺杆将管节连接，防止不均匀开口。
2.5.2 曲线顶管测量技术
　　对于采用泥水平衡的机械顶管而言，由于推进速度很快，顶进作业又是连续的，因此要求测量工作也必须是连续和自动的。在本工程顶管中，由于管内从头至尾无法通视，而且在顶管测量中，顶进时整个管道都处于运动中，在管道内不可能找到一个固定不变的参考点作为测量基准点。传统测量通常采用工作井内的测量基准点，向管道内进行传递测量的方法对本工程长距离曲线难以更好的保证质量。所以在本工程中采用了长距离顶管测量导向系统，对顶管机头跟踪测量，对顶管线性和标高进行随测随纠，对工程质量的保证起到了明显效果。
3.曲线顶管沉降控制
　　顶管施工过程中，难免会对施工作业区周边的土体产生扰动，进而引起沉降。曲线顶管也是为了避让在顶管范围内存在重要的交通节点或者建筑物而采用的技术措施，所以将沉降控制在周边环境能够承受范围内是非常重要的。
3.1触变泥浆配置和注浆工艺
　　为了能更好的控制顶管范围内的沉降，顶管过程采用的泥浆和注浆工艺尤为重要。
　　①选择优质的膨润土配置触变泥浆，根据试验选择合适的配合比，以保证减小顶进的摩阻力并具有足够的支撑力。
　　②压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中经常检查各推进段的浆液形成情况。
　　③由于曲线段成曲过程中，对土体扰动和摩阻力都会增大，所以对曲线外侧增加注浆量，以形成完整泥浆套。
　　④严格控制注浆压力，防止浆体流到工具管前段进入顶管内。
　　⑤顶管贯通后，及时利用注浆孔对管壁外触变泥浆进行纯水泥浆置换，以减少顶管后期沉降。
4.结语
　　长距离曲线顶管具有对周边环境影响小，工作井设置较少，全线施工周期短的特点，特别是对于现有城市老旧地区的收集输送管网改造升级具有一定帮助，为在交通流量大，道路弯曲，管线密集和建筑物毗邻地区的管道敷设提供了新的施工途径。
参考文献：
[1] DG/TJ08-2049-2008.上海市顶管工程施工规程.
[2] DBJ08-220-96. 上海市政排水管道工程施工及验收规程.
[3] 范明星，葛金科等，大口径小半径钢筋混凝土顶管施工技术与运用.