高清汇 上海铁路局经营开发处

1 工程概况

京沪线K1314+321处1-Φ250 cm 钢筋砼套管工程系配合无锡锡澄自来水建设管理有限公司供水工程建设，经上海东华地方铁路开发有限公司、建设单位及有关单位现场勘察，根据路局文件要求，在京沪线K1314+321处增设1-Φ250 cm钢筋砼套管（内穿1-Φ180 cm 自来水管）以保护自来水管。本工程位于京沪线洛社—无锡北区间，线路情况为无缝线路。根据现场踏勘、铁路两侧铁路电缆位置要求及路局管理规定，钢筋砼套管埋置深度即京沪线K1314＋321（下行）处轨底至钢筋砼套管顶4.0 m，设计长度为36 m，两端设置检查井。套管中心线与京沪线铁路斜交28°，套管断面尺寸按施工技术要求确定。

2 施工准备

（1）本工程位于超长无缝线路区段，施工前后须分别进行无缝线路应力放散及回收，委托设备管理单位进行施工。

（2）进点后首先要摸清地下管线后开挖顶进基坑，并及时联系电务、铁通以及地方等有关部门进行地下管线的探测和监护。

（3）在顶进基坑开挖时，如发现土壤地基与设计不符或有其他不确定因素，并造成施工困难的，应及时联系技术和设计部门，及早处理，消除隐患，确保安全。由于处于粘土层，轻型井点无降水效果，因此要做好基坑的地表排水，开挖好后及时按设计图进行后背滑板混凝土的浇筑。

（4）京沪正线轨道架设便梁加固线路，采用触变泥浆减阻顶进施工。施工期间，列车需限速，客车速度应控制在80 km/h，货车60 km/h，并且施工部门要加强对便梁的监测检查及养护，保证轨道几何状态完好。

（5）顶进工作坑设在铁路北侧。顶进坑及接收坑开挖较深，基坑围护采用钢板桩实施防护。开挖施工前，先埋设轻型井点，待井点产生作用后实施开挖。

3 测量放样

测量方法多种多样，通常使用导线法。

（1）用线锤法将预留孔中心引至井上口。

（2）利用已知导线点，测出预留孔中心坐标，并计算出中心点方位角。

（3）根据方位角，并利用已知坐标即可定出顶管中心线。

4 施工方案

4.1 顶进设备安装

（1）把地面上建立的测量控制网络引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，然后进行工作井内测量放样，精确测放出顶进轴线。

（2）安装顶进后靠。顶进后靠的平面应垂直于顶进轴线，后靠与井壁结构砼之间的空隙要用砂浆或砼填塞密实。

（3）安装主顶装置和导轨。先将它们大致固定，然后在测量的监测下，精确它们的位置及坡度，直至满足要求为止，随即将它们牢固。

（4）工作井内的平面布置。搭建井内工作平台、安装配电箱、主顶动力箱、控制台等，铺设各种电缆、管线、油路等。井内平面布置要求布局合理，保证安全，方便施工。

（5）地面辅助设备的安装及平面布置。辅助设备主要有搅拌系统、供电系统、充电设备等的安装调试，此外还有轨道拼接、管节堆场、临时弃土场的安排以及吊车泊位、安全护栏等的布置。

（6）地面辅助工作及井内安装结束后。吊放顶管工具管，接通电气、液压等系统，进行出洞前的调试。

4.2 顶管进出洞地基加固措施

顶管施工中的进出洞口工作十分关键的工作，由于顶管所处的土层含水量较大，为防止机头进出洞时地下泥水的涌入，确保机头进出洞时的安全性和可靠性，采取压密注浆技术对机头进出洞口地基和洞口土体进行门式加固措施，也就是对所顶管道外径两侧和顶部的一定范围内的土体进行加固，使这一部分土体具有一定的牢固性，使其在工具管进、出洞时，不发生土体塌方现象。

4.3 工具管出洞技术方案

待顶管设备全部安装调试完毕后，准备推进前，采取如下措施：

（1）将工具管推进至离洞口1 m 处停止。

（2）在工作井外侧顶管道范围内，依次从一侧向另一侧密插钢板桩，并在确保安全的情况下，用空压机凿除砖墙，将凿除物清理完毕。

（3）为防止掘进机出洞时产生叩头现象，可以采用延伸导轨，并将前3 节钢筋混凝土管与机头做成可调节钢性联接。

（4）将工具管推进至距外插钢板桩10 cm 处，依次从一侧向另一侧拔除钢板桩。

（5）推进工具管，直至洞口止水圈能起作用为止，静候3～4 h，测出静止土压力，结合理论数据，定出推进土压力控制系数。

（6）继续推进工具管，在安装第一节管前，应将工具管与导轨之间进行限位焊接，以免在主顶缩回后，由于正面土压力的作用将工具管弹回。

4.4 工具管进洞技术方案

（1）当工具管推进至距接收坑井壁10 cm 时，停止推进。

（2）在确保安全的前提下，用空压机凿开井壁洞口，立即将工具管推进至接收井。

（3）继续推进，直至推进至设计要求为止，将工具管与后混凝土管脱离。

（4）将工具管吊起，将井内杂物清理完毕，然后将管外壁与预留孔之间间隙堵住，并安插好内径为2 cm 的出水管，使水能有节制地从管内流出，以免造成土体塌方及第一节管节沉降。此外，应立即设置洞口止水圈。

4.5 顶进施工主要流程

（1）出洞工作结束后，即可进行正常的顶进施工。正常顶进时，一节管节顶进结束后，缩回主千斤顶，拆除洞口处的管线，吊放下一节，然后连接洞口处的管线，再继续顶进。

（2）顶进施工期间，管道内的动力、照明、控制电缆等均应结合中继间的布置分段接入，接头要可靠。管道内的各种管线应分门别类地布置，并固定好，防止松动滑落。

（3）在工具管处应放置应急照明灯，保证断电或停电时管道内工作人员能顺利撤出。

（4）管道内的设备安装和管线布置，可采用预埋件或膨胀螺栓固定，凡采用预埋件固定的应在混凝土管节生产前，将预埋件图纸提交给混凝土生产厂家。

（5）顶进中还需注意地层扰动，顶进引起的地层形变的主要因素有：工具管开挖面引起的地层损失；工具管纠偏引起的地层损失；工具管后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失；管道在顶进中与地面摩擦而引起的地层扰动；管道接缝及中继间缝中泥水流失而引起的地层损失。所以在顶管施工中要根据不同土质、覆土厚度及地面建筑物等，配合监测信息的分析，及时调整土压平衡值，同时要求坡度保持相对的平稳，控制纠偏量，减少对土体的扰动。根据顶进速度，控制出土量和地层变形的信息数据，从而将轴线和地层变形控制在最佳状态。

4.6 减阻泥浆的运用

顶进施工中，减阻泥浆的运用是减少顶进阻力的主要措施，顶进时通过管节上的压浆孔，向管道外壁注入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套的好坏，直接关系到减阻的效果。

为了做好压浆工作，在工具管尾部环向均匀布置四只压浆孔，用于顶进时跟踪注浆。混凝土管节上布置四只压浆孔，其后每三节管节里有一节管节上有压浆孔，压浆总管用2＃耐压橡胶管，除工具管及随后的三节混凝土管节外，压浆总管上每隔6 m 装一只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。顶进时，工具管尾部的压浆孔要及时有效地跟踪压浆，确保能形成完整有效的泥浆环套。混凝土管节上的压浆孔用来供补压浆，补压浆的次数及压浆量根据施工时的具体情况确定。

顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层的特征，一般按管壁空隙的5 cm 计算理论压浆量。由于泥浆的流失及地下水的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达理论值的4～5 倍，但在施工中还要根据土质情况、顶进情况调整用量。

4.7 主要安全技术措施

（1）刚顶进时管子要防止反弹，因刚顶进管子还没有一定距离和摩阻力，很容易被洞外泥土压力挤出，因此在顶进到位收泵时，要注意观察反弹现象，如有反弹停止收泵，采取止回措施，方可收泵。

（2）管道内的防火措施：管道内，未经许可不得动用明火；管道内任何人都不准吸烟；用于管道内的所有材料，都应是非燃材料或具有延迟起火的性能；管道内的气体含量需经常检测，发现可燃气体超标，应立即停机，加强通风。

（3）用电安全必须注意：电加热器和散热器，如果线圈和零部件外露，不允许在管道内使用；电源线和电缆都需是铠装软电缆；电力配电板和接线板需有密封柜罩住，并且输入输出插座需有经认可的密封套完全套住。

（4）电缆、钢管、通风管、高压油管等在施工过程中应避免造成损伤。

（5）管子吊装安全措施：吊机驾驶必须持有有效证件（特殊工种操作证）；吊管必须有人指挥，并持有有效证件；吊机停放要平稳，在基实牢固的位置；吊管钢丝绳要选择标准规定的材质，吊管时管内与钢丝绳接触点要垫好木块，以免擦伤钢丝绳和管口钢套环；在吊装管子时，井下垂直点不准站人，与管体平衡点不准站人，防止悬空惯性而碰撞伤人。

5 顶管施工偏差的原因分析及纠偏措施

5.1 产生偏差原因分析

（1）工作坑内导轨偏差；

（2）顶管段地下水状况变化；

（3）顶管推进速度过快或过慢的影响；

（4）主油缸油封漏油，顶进力不均衡；

（5）顶管长度越长，产生偏差的可能性增加；

（6）顶管段土层类型变化引起土层承载力变化；

（7）后背墙变形严重或顶铁或顶环发生扭曲变形现象；

（8）顶管施工方法不妥，或遇上软土或流砂，使顶管施工产生偏差；

（9）顶管施工过程中遇着大石块、桩基础或其他障碍物，造成偏差；

5.2 顶管施工偏差的纠偏

当顶管施工轴线和高程偏差达到20 mm 时就应偏差校正。若设计有规定时，则按设计文件的要求执行。

（1）挖土校正法。对于逐渐积累的偏差，可采用挖土方法纠正，即从顶管施工的高程偏差上看，顶管正偏差多挖，负偏差少挖或不挖；从顶管施工轴线偏差上看，偏差一侧少挖，另一侧多挖。挖土校正法适用于积累偏差30 mm 内的纠偏和含水量低的粘性土类，或地下水位以上的砂土层中，或者适用于开挖工作面土层是稳定的土类。

（2）工具管校正法。工具管靠尾部圆周均匀布设四个校正千斤顶（纠偏油缸），纠偏油缸一端与工具管连接，另一端与后节钢筋混凝土管的端面为后座，以调节工具管的方向。最大纠偏角度按接缝宽度不大于30 mm 为宜。

（3）主压千斤顶校正法。当顶距较短（小于15 m）时，如发现管轴线有偏差，可以利用主压千斤顶进行校正。例如：管轴线向右偏时，可将管口处右侧的顶铁比左侧顶铁加长10～15 mm，当千斤顶向前推进时，右侧顶力大于左侧，从而校正右侧的偏差。

6 结束语

本工程顶管施工中，项目部能严格按照施工工艺流程进行过程控制，认真分析顶管施工偏差的影响因素，勤检查、勤检测、勤纠偏，保证了工程安全优质，工程质量达到设计和规范要求。当然在长距离顶管、曲线顶管上有许多问题还需进一步探讨和研究，这需要我们在施工中继续总结完善，使在各种条件下的顶管施工均达到安全优质的目的。