徐玉夏

(1.上海市基础工程集团有限公司,上海 200002； 2.上海城市非开挖建造工程技术研究中心,上海 200002)

1 概述

在顶管施工中常突遇掘进机机头前方有较为坚硬的土石，经过多次顶推效果甚微，反而将掘进机刀盘磨损破坏，导致后续无法顶进，造成施工停滞，既影响工期，也增大工程成本。基于此，目前还未有切实可行的施工方法进行处理，继续维持原路径进行顶进施工难度大，且效果极差，严重影响工程建设，因此需要一种针对性施工方法来解决该问题。基于此，本文提出一种基于临时套筒的清障及对接的钢顶管穿越基岩层的施工方法，为背景工程顺利实施提供技术支撑。

2 工程概况

本文依托的背景工程为对澳供水管道工程16号井～17号井顶管区间段，顶管距离406 m，管外径1 820 mm，壁厚20 mm。顶管工程穿越的主要地质情况为②2淤泥层，其中在进洞前30 m处存在抛石层，在224.8 m～261.2 m处存在岩山，长36.4 m，岩山主要为微风化、未风化花岗岩，土质坚硬。

3 工艺选型确定

在钢顶管施工过程中遭遇障碍物导致无法正常顶进施工，首先进行清障作业，采用在顶管掘进机头部位置打设钢套管，完成清孔、封底及注浆加固后形成临时工作井，通过测量定位进行洞门开孔，将正向掘进机施工进洞，同时从管道设计线路终端反向进行顶管施工，直至顶进钢套管，最终与正向顶进管道完成对接。

3.1 打设钢套管

钢套管内径采用1.5倍管道直径尺寸，管壁预留有注浆孔。钢套管打设至管底以下1 m，边距离机头刀盘最外缘350 mm。管壁预留注浆孔共布置3道，每道对称布置4个～6个孔，孔距500 mm，采用交错布置方式。

3.2 洞门开孔

洞门开孔采用中心位置开孔，把刀盘实际中心位置定位准确，先开出400 mm～600 mm直径孔，然后逐步扩大范围，孔径比掘进机头直径一边大3 cm～5 cm。

3.3 向掘进机施工进洞

顶进前在第一道中间环位置增加2只50 t千斤顶及反力板，以满足顶力要求。顶管进洞采取连续顶进的方式，进洞长度根据现场拆卸要求进行。若洞口存在渗漏的情况，则需要进行临时封堵，必要时利用注浆孔再次进行注浆处理。待顶进长度符合后续拆除长度后，立即进行封“月亮板”封堵，封好后再进行最后一次割除处理。

3.4 反向顶进

在原顶管进入钢套管的同时，在设计线路终端反向进行顶进，掘进机头可采用原有改进机头，降低工程成本。

4 施工关键技术研究

4.1 清障

1)φ2 600全套管机设备选用。

全套管机计划采用RT-260型全回转钻机参数见表1。

表1 RT-260型全回转钻机参数

2)清障要求。

利用RT-260全套管钻机进行清障作业，在下套管的过程中，在套管边缘的块石及回填砂浆由套管底部的刀具切碎，当套管切削到一定深度难以下沉后，用150 t专用吊车提升大抓斗将套管内泥土及砂浆取出。套管钻孔深度低于设计标高1 m～2 m，清孔深度低于顶管管底10 cm～20 cm，防止顶管切土不均匀，造成管道上浮，同时避免机头磕头。

清孔到标高后，进行验孔，验孔合格后，进行回填施工，孔底及顶管范围4 m～6 m内回填优质黏土，黏土内不得含块石，并进行分层夯实；上部回填原状土，原状土内不得含大块石，回填土高度要高于地面1 m～2 m，回填到位后方能进行拔管施工。

4.2 φ2 600套管施工

1)测量定位。

根据机头位置，将机头刀盘轴线、标高翻至地面，根据机头位置放出套管中心，套管边距离机头刀盘最外缘350 mm，确保套管位置准确。

2)预留注浆孔。

在套管上开设1寸注浆孔，注浆孔共3道，每道注浆孔孔距500 mm，采用交错布置方式，严禁布置在同一轴线上，布置好后用闷头拧紧，防止套管施工时，孔口堵死，以备后续注浆使用，具体如图1所示。

3)打设套管。

套管打设深度按照管底以下1.0 m控制，施工时套管及全回转钻机位置须准确，配重应均衡，用150 t履带吊将反力叉定死，防止钻机移动。

初期钻进利用套管自重下沉，采用低转速，控制套管垂直度为主，当下压力过大时，用抓斗将套管内泥土取出，然后继续下压钻进，每个下压行程均应检查钻机垂直度。

进入管顶1 m范围时，应时刻观察套管钻进情况和机头情况，是否存在异常。

在钻进过程中，施工人员应随时跟踪钻进情况，对钻进情况进行分析，对套管垂直度、标高做好实时控制。

待孔内清理干净后，对标高进行复测，满足要求后及时灌注水下混凝土，灌注时，应控制好混凝土标高，严禁超灌。

4.3 顶管进洞

1)土体加固。顶管进洞前先进行土体加固。首先排除孔内积水，并进行清理，通过预留注浆孔布置注浆阀，注浆阀每道对称布置4个～6个孔，其他孔位用于在开门洞施工中渗漏时使用。注浆压力控制在0.1 MPa～0.15 MPa，以注浆量控制为主，注浆压力不能过大。待注浆达到一定强度后，再进行开门口施工。

2)洞门开孔。利用观测孔观察土体是否渗漏，如有渗漏，应采取补注浆措施，无渗漏后方可进行开孔施工。开孔依据测量定位找出机头中心，根据中心位置开孔，开孔采取由小及大，先开出400 mm～600 mm直径孔，把刀盘实际中心位置找准确，然后逐步扩大范围，孔径比机头直径一边大3 cm～5 cm，同时兼顾刀盘超挖刀范围。

割除采用分块割除，先割下口，待钢板吊起、固定牢固后，方可全部割除，防止钢板掉落伤人。割除时，控制好洞口尺寸，根据顶管机头刀盘尺寸要求控制，同时又要尽量防止大范围超出洞口范围，见图2。

3)砂浆层凿除。开孔后对机头前部水泥砂浆进行凿除，凿除同样采取由小及大的方式，在小范围内无渗漏时，扩大凿除范围，直至机头正面水泥砂浆全部凿除。凿除时应先凿除上部水泥砂浆，防止砂浆块掉落伤人。

4)顶推进洞。为确保顶推过程中有足够顶力，在第一道中间环位置适当增加千斤顶和相应反力板。顶管进洞应采取连续顶进的方式，进洞长度根据现场拆卸要求进行。如洞口存在渗漏的情况，则可采用维斯、木楔、快速水泥进行临时封堵，必要时利用注浆孔再次进行注浆处理。待符合拆除长度后，立即进行封“月亮板”封堵，封好后再进行最后一次割除处理。

4.4 反向顶管顶进

在正向顶管机头进入钢套管的同时，可进行反向顶管施工准备。对反向顶进顶管机进行优化，安装3 cm超挖刀，对刀头及刀盘开口率适应性改造，以满足在砂浆层中的顶进、纠偏要求，顶进过程中对超挖部分进行注粉煤灰、膨润土、高分子化学浆液填充，防止管道在砂浆层中握裹，以减少摩阻力。

当反顶顶管机机头顺利进入钢套管后，保证对接区域安全情况下进行正反顶管管道的对接。

5 结语

本文结合对澳供水管道工程16号～17号区间段顶管工程，详细阐述了利用临时钢套筒完成顶管清障与对接的施工工艺，解决顶管施工中由于刀盘损坏等原因无法正常顶进时的难题。整套工艺的便捷性与高效性有效避免了工程停滞导致的经济损失，保证了管道的顺利顶进同时也丰富了顶管工程中地下清障的施工方法，为相关工程提供借鉴。