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大直径长距离顶管施工技术 杜殿锁 （中铁十八局集团第五工程有限公司 天津塘沽 300456） 内容提要：天津开发区体育会展排水工程，采用多刀盘土压平衡掘进机顶管技术，φ2000mm和φ2200mm四排管同时顶进。一次连续顶进284.5m，属全国最长，累计顶进3650m亦属全国之最。该技术应用，对管路控制满足设计和施工规范，对地表扰动小，同时取得了良好得经济及社会效益，值得推广应用。为长大顶管提供借鉴。 关 键 词：大直径 长距离 顶管 概述 1·1 国内外发展概况 顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工技术，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁路、河川，地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。它始于十九世纪末美国北太平洋铁路铺设工程施工中，我国在二十世纪五十年代才开始试验研究，当初为手掘式顶管，设备简陋。上世纪六十年代至七十年代，上海已经成功研制小口径土压式机械顶管机。1978年前后，上海又研制成功挤压法顶管，1984年前后，我国各地相继引进国外先进的机械顶管设备，同时引进了一些顶管理论、施工技术和管理经验。从此顶管技术和理论上升至一个新水平，简单的手掘式顶管施工由泥水土压平衡掘进机和多刀盘土压平衡掘进机等先进的顶管施工所代替，且一次顶进的距离越来越长，顶管口径越来越大。过去顶管大多只能顶直线，而现在发展成曲线顶管，自动测量、自动记录、自动纠偏技术逐渐成熟。 1·2 天津开发区体育会展排水工程概况 天津开发区体育会展排水工程，就是借助国内先进的多刀盘掘进机进行顶管施工的一成功典范。该工程起点为天津开发区泰达大街与太湖路交口，终点为五大街现状方涵，顶管为双向四排管，管径为Ф2000mm和Ф2200mm各两排，其中Ф2000mm顶管2×485m，Ф2200mm·．工程量大：共计顶管3650m，为天津市之最，在全国屈指可数；一次顶距长284.5m，在大管径施工一次连续顶距国内最长。管体埋深深浅不一，最深处9.6m，最浅处4.0m，地质条件差（全部为淤泥质软土，土体流动性大，土体的内摩擦角接近于零），周边建筑物、管线较多，且四排管并行，施工难度非常大。 天津开发区体育会展排水工程，原设计方案为大开挖施工，鉴于其地质条件差，大多管体埋置较深，周边建筑物多，管线多，明挖施工开挖量非常大，需要支护的工程量亦很大，且对地表周围建筑物安全影响也很大，因此此方案费用高且对周围建筑物不利。开工后经过多次方案论证变更为顶管施工。该顶管施工采用多刀盘全断面掘进机，顶管速度单机每天达到16～17m，顶管过程中，采用红外线经纬仪跟踪定位技术，在顶管过程中即时定位，纠偏调整，保证了顶管的设计线路方向，使顶管最大误差仅3cm，精度非常高，得到业主、监理与设计部门的一致好评。 1·3 天津开发区体育会展排水工程顶管施工技术特点 大直径顶管施工，且双向四排管同时顶进。 一次性顶进284.5米，且累计顶进距离达3650米。 在地质条件差，周围建筑物多的情况下，地面沉降控制满足规范和设计要求。 采用适用于本工程的多刀盘土压平衡掘进机，顶进速度快，单机16—17m/d. 通过各工序施工的严格控制，关键部位进行精确计算，利用自动测量、自动纠偏与红外线跟踪测量相结合，确保了施工安全和精度要求。 2 顶管施工 顶管施工是借助于主顶推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推至接收坑吊起，与此同时达到敷设地下管道的目的，它是一种非开挖式管道铺设施工方法。 2·1 工作坑和接收坑布置及受力分析 工作坑是顶进设备的安放场所，是顶管掘进的始发地，又是承受主顶油缸反作用力的构筑物，接收坑则是接收顶管掘进机或工具管的场所。工作坑比接收坑坚固、可靠，尺寸也较大。 工作坑和接收坑一般多采用沉井、地下连续墙、钢板桩、混凝土砌块、钢瓦楞板拼装及其他特殊施工方法构筑。本工程根据其土质特点，采用多排咬合深层搅拌桩作工作坑和接收坑维护，其形状采用矩形坑。 本工程选址与其他工程不同，它有其优缺点：其优点为排水工程相隔一定距离设有检查井，可以择其方便位置的检查井作其工作坑位置；同时设计检查井井位是确定的，不容改变的，因此又受其制约，在连续几个检查井不能作为工作坑的情况下，其一次连续顶管距离势必会增长，本工程一次顶管长度达到284.8m，就是因此而造成。在连续几个检查井有障碍的情况下，利用长284.8m外两个检查井作工作坑和接收坑。 采用多排咬合深层水位搅拌桩作坑壁维护，特别是工作坑后座，它承受所顶管最大推力的反作用力，因此其受力需经过严格检算，防止出现管子被顶坏或后座被顶翻的不良后果。 如图1所示，四台主顶油缸，呈左右对称布置，每边两台。假设这个合力ΣP作用在后座墙底边上高度H0的位置上，则有： ΣPH0＝2Pj（h1＋h2） 式中：ΣP—主顶油