大口径钢顶管穿越磁悬浮施工技术方案的确定
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摘要：本文主要从施工工艺、施工要点、施工措施等角度详细介绍了顶管穿越磁浮段的施工方案，以及风险管理等方面采取的措施，为以后类似工程的施工具有借鉴意义。
关键词 ：钢顶管 ；磁悬浮保护 ；施工工艺；风险管理
Abstract: This article mainly introduces the construction scheme of the pipe jacking through magnetic paragraph from the construction process, construction key points, construction measures and risk management measures, to draw lessons from the future construction of similar projects.
Key words: steel pipe jacking; magnetic protection; construction technology; risk management
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
1. 工程概况
青草沙严桥支线C10标设计为DN3600钢管双排顶管，其中J41～J40-1段833m、J41～J40-2段830m顶管受磁悬浮轨道墩台支撑跨距的影响，双管平行在一跨内无法穿越，因此，两条管道分别从磁悬浮的两跨内穿越。穿越处管道中心标高为-13.50，路面标高4.5m。管道离桩承台最近为4.5m；离桩最小净距为3.00m。为减小穿越后土体沉降，两条管道穿越墩台向东41m即进入顶管接收井。
2. 施工控制要点
2.1顶管穿越磁悬浮前模拟试验
为确保顶管顺利穿越磁悬浮轨道，将顶管到达前100米开始作为穿越磁悬浮的模拟试验顶进段。通过在范围内的试顶进，来摸索顶进施工参数和地面沉降变形规律，以保证顶管穿越磁悬浮期间，采取最合理的施工参数，将磁悬浮的沉降控制在允许的变化范围内。
2.1.1模拟试验段监测点布设
根据现场实际情况，在模拟试验段地面100米内，每20米设一横断面20个监测点（其中两排布设深层沉降点），以便获得更多的监测数据，因罗山路交通繁忙，布设点位考虑布置在罗山路两侧绿化带及中央分隔带中。
2.1.2摸索施工参数
在顶管顶进过程中，以模拟穿越磁悬浮为中心内容，每班进行二次沉降监测，根据监测数据调整施工参数，指导顶管顶进。这样通过一段距离的反复监测和施工参数的调整，掌握该区域推进时的土压力、出土量、顶进速度、注浆量及纠偏量等参数的最优化配置，能将地面沉降量控制在很小的范围内。
2.1.3顶管机的检修保养
逐步将管道轴线及顶管机调整到最佳状态，同时要对顶进设备及同步注浆等设备进行仔细地检查和保养，确保顶管机以最佳状态进入穿越区域。
2.2顶管施工方案
当顶管机完成试推进段推进后，即进入正式穿越磁悬浮阶段。I号管与磁悬浮轨道交通高架桥交叉区段（X=-4450.854，Y=10296.185）～（X=-4475.228，Y=10230.566），长度为70m，II号管与磁悬浮轨道交通高架桥交叉区段（X=-4498.072，Y=10237.873）～（X=-4475.375，Y=10304.092）之间，长度为70m。
2.3施工工艺
2.3.1施工设备
组合刀盘式土压平衡顶管机，主要由顶管机机头、大刀盘、纠偏装置、螺旋机、主顶装置、动力装置、压浆系统、电气控制系统及监测系统等组成。
配套设备：行车，拌浆系统，注浆泵，电焊机、空压机等。
2.3.2 施工顺序:
①工作井清理、测量及轴线放样。
②出洞口密封安装及检查，并进行出洞辅助技术措施如：井点降水或地基加固处理。
③井口行车、井上辅助设施的布置和安装。
④顶管机就位。
⑤后座顶进装置及井下辅助设施的布置和安装。
⑥顶管机下井、就位。
⑦顶管机井下安装、调试，作好开顶准备。
⑧顶管机开门出洞后开顶。
⑨钢管就位。
⑩顶管循环顶进。
2.4施工要点
2.4.1出洞施工及密封
① 对全套顶进设备作一次系统调试，应特别注意刀盘刀具在穿越加固层时的切削性能。在确定顶进设备运转情况良好后，把机头顶进洞圈内距加固层10cm左右。
② 洞门密封圈的制作：为了防止泥浆从管节外壁和工作井之间的间隙中流出，而使水土流失造成地面沉降，同时影响触变泥浆套的形成而降低减摩效果，在洞圈上预设阻浆密封装置。
③ 机头穿墙顶进：在拔除钢封门后，应立即开始顶进机头，由于正面为全断面水泥土，为保护刀盘和仿形刀，顶进速度应适当减慢，使刀盘能对水泥土进行对矩形断面彻底切削;另外由于此段土体过硬，螺旋机出土时可加适量清水来软化和土体。
2.4.2触变泥浆的应用
在顶管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。
在压浆时还着重控制以下4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,尤其是在穿越磁悬浮阶段,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,在穿越过磁悬浮轨道后的后续顶进中,不断地补浆有助于减少管道前移时对管道上方土体的摩擦扰动。 为了保证注浆效果，注浆量应取理论值的2～3倍。
2.4.3顶管后靠及机座安装
为保证顶管工作井的后壁能均匀受力，加工一刚度较大的刚性后靠。整体吊装，放在顶进装置与井壁之间，进行定位固定。
①把地面上建立的测量控制网引致工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时复测。引测临时水准点至永久建筑物上。
②安装后背铁，后背铁的平面应垂直于顶进轴线。
③安装主顶设备，先将它们大致安放就位，在测量人员的监测下精确安装调试。
④吊放顶管掘进机，接通电源、液压系统进行入洞前的调试。
2.4.4 顶进
本工程采用大刀盘土压平衡顶管掘进机，顶进分为初始顶进和正常顶进两个阶段，掘进机从顶进开始到第一节管子接上并与掘进机连接好之前的顶进称为初始顶进，在此之后的顶进称为正常顶进。
初始顶进阶段不可以进行纠偏，要始终注意观察掘进机与基坑导轨的接触情况是否正常，还要注意观察倾斜仪显示数据有无大的变化，如果不正常或有大的变化，必须停止顶进，经原因分析后，在决定是否顶进。
在正常顶进中，当任何一只土压表达到控制土压力的上限（或下限），应视为土压力达到了上限（或下限），当任何一只土压力表所显示力大于掘进机所处土层的压力下限时，应打开螺旋输送机排土，当土斗车盛满后，把螺旋输送机关掉。在顶进过程中，操作者应始终注意观察各电流表及电压表是否在正常范围内，应通过改变推进速度、推土速度使土体压力始终控制在上下限之内。