降低長距離頂管軸線偏差的方法

□文 /胡朝暉

1 工程概況

薊運河過河頂管工程是漢沽營城污水處理廠污水管網部分最關鍵的環節。工程位于漢沽區河西五經路薊運河大橋中心線以西50.25m，頂管距離437m，頂管管徑2000mm，管道埋深12.7m，為華北地區一次頂進距離最長的頂管工程。

由于薊運河過河頂管工程長度達437m，河底地質情況復雜，頂管過程中需穿越不同土層，因此頂管機姿態控制難度較大；另外由于頂管接收井預留洞口直徑僅僅比頂管機外徑大40cm，在頂管過程中任何細小的偏差累積都會導致頂管不能順利進入接收井預留洞口，因此監控測量控制和糾偏調整控制的效果直接決定了頂管是否順利完成。

2 施工難點

針對以往超過100m的長距離頂管施工經驗，頂管機姿態控制、監控測量控制和糾偏調整控制的效果直接決定了頂管軸線偏差的大小，在長距離頂管且下穿薊運河這一特殊工況條件下，為了降低頂管軸線偏差，確保頂管質量優良，必須要做到頂管機姿態平穩、監控測量及時有效、糾偏調整方法得當。

3 關鍵控制點實施方案

3.1 頂管機姿態控制

1）根據以往經驗，頂管機在進出洞口期間，由于頂進速度減緩，在自重作用下，容易引起頂管機及連接管下沉。為防止這種現象發生，一方面在沉井預留洞口外側施工水泥攪拌樁，加固井周5m范圍的土體，提高土的承載力；另一方面在沉井底板上按照設計高程焊接鋼制導軌，引導頂管機順利進出沉井預留洞口。

2）為確保頂管高程符合設計要求且頂管機能夠姿態平穩的進出沉井預留洞口，將頂速放緩，控制在10mm/min左右；當頂管機進入河底后，提高頂進速度，控制在30mm/min左右。

3）以往頂管施工中，頂管機機身與導軌之間的摩阻力不足以抵抗刀盤轉矩的反力，容易導致頂管機偏轉。由于薊運河河底土質為淤泥質粉質粘土，為防止偏轉現象發生，一方面在頂管機和隨其后2～3節管子內壁前后兩端均勻布置8塊預埋鋼板，將各預埋鋼板之間通過M30高強螺栓連接在一起，使頂管機和其隨后的2～3節管材形成整體；另一方面采用大刀盤的反力來校正這種偏轉，即頂管機刀盤采用順時針和逆時針兩種旋轉方式間隔出土，從而避免由單一旋轉方向產生的偏轉。

3.2 監控測量

1）建立地上地下測量監控系統，地上采用2臺徠卡全站儀布設頂管中線和頂管方向并將測設的點位放樣至沉井底部工作平臺，地下通過激光指向設備進行軸線控制。本次頂管長度437m，普通的定向設備不能滿足精度要求，測量誤差較大。為提高頂管精度，經過技術經濟分析，選用YBJ-1000型激光指向儀，有效射程為1000m，其斑點直徑在400m處為15mm，在600m處為20mm，在1000m處為40mm，滿足長距離頂管施工對于測量儀器的精度要求。

2）井下安排專人負責頂管軸線的測量工作。

3）每完成一節管子的頂進，測量一次管中心線和高程并做好測量記錄。

4）吊裝管道過程中，為了防止導軌振動對測量平臺上定向儀的影響，在管道安裝完畢頂進開始前，參照沉井頂部和底部測設的頂管中線方向樁，重新對定向儀器進行整平對中，以降低測量誤差，保證頂管中線始終與設計中線相符合。

5）對頂管軸線進行測量應安排在工作間隙進行，若發生偏移傾向，應增加測量次數。

3.3 糾偏調整控制

1）在頂管機作業前，若發現中線和高程有微小偏差，暫不糾偏，因為此時糾偏，機頭連接管尚位于導軌上，起不到糾偏效果。

2）頂管機在頂進過程中，以激光靶十字線原點為標準值，當軸線偏差在±2cm以內，不進行糾偏，當高程或中線超出標準值2cm以上時，根據監視器內的光點位置變化趨勢進行糾偏，遵循“先糾高程，后糾中線，小角度連續糾偏”的原則。

3）用于糾偏的千斤頂伸出量一次不得太大，以不超過2cm為宜；當光點位置有反向移動趨勢或移動速度放緩時，可將千斤頂縮回，停止糾偏。

4 結語

GB50268—2008《給水排水管道工程施工及驗收規范》規定，當300m≤頂管長度＜1000m時，直線頂管水平軸線允許偏差為100mm，直線頂管內底高程允許偏差為（+60，-80）mm。本次薊運河過河頂管過程中，通過加強頂管機姿態控制、監控測量控制和糾偏調整控制，頂管全過程水平軸線位移最大偏差為25mm，內底高程最大偏差為（-20，+35）mm，均符合規范要求。

本次頂管施工質量優良，創造了華北地區一次頂進距離最長的施工紀錄。

［1］余彬全，陳傳燦.頂管施工技術［M］.北京：人民交通出版社，2003.