復雜條件下一次頂進式電纜通道施工技術

中億豐建設集團股份有限公司 蘇州 215131

1 項目概述

蘇州軌交2號線旺吳路站電纜通道從西側的寶帶西路站主所引入，全長約1 150 m，其中逾200 m區段的周邊環境較為復雜，先后需穿越京杭運河二號橋、砂石場、中石油海星油庫（圖1）。

圖1 周邊環境

2 方案選擇

根據本工程的土層及環境特點，頂管施工可采用泥水平衡法或土壓平衡法。由于本工程選用Φ1.8 m管材，穿越土層以粉土層為主，綜合考慮周邊各種環境因素，采用泥水平衡法施工頂管，端部設置電纜井。沉井端部電纜井擬定設置3 個沉井（7#、8#、9#），后經過多次協商，砂場業主始終未同意在場內設置（8#），在與電力公司的緊急溝通后，確定了只設2 個沉井的方案（7#、9#），位置如圖2所示，該方案大大增加了頂管、排管、穿管的難度。

7#工作井為圓井，Φ8.5 m，深度為10.5 m；9#接收井為方井，平面尺寸為9.3 m×6.3 m，深度為8.0 m。

圖2 頂管段平面布置

3 沉井施工

3.1 施工流程

準備工作→磚胎模及素混凝土墊層拆除→鑿毛→取土下沉→下沉速度控制→沉井糾編→沉井封底、底板混凝土澆注

3.2 地下水控制

電纜井在下沉過程中遇粉土層，為防止冒砂，沉井四周采用樁體隔離法，因電纜井臨近運河，攪拌樁設備較大，改用旋噴樁施工止水帷幕，并設管井降水做應急處理（圖3）。

3.3 分段下沉施工技術

經過計算， 7#沉井采用“三次澆筑，二次下沉”的施工技術，分段高度分別為5.0 m、4.0 m和3.92 m；9#接收井采用“二次澆筑，二次下沉”，分段高度分別為5.4 m和4.8 m，達到100%設計強度后方可下沉。“二次下沉”階段，重點跟蹤下沉均勻性，“下沉到位”階段，必須要進行快速封底。

4 頂管施工[1-6]

4.1 系統介紹及施工流程

頂管系統包括機頭、控制室、泥水回路、主頂、攪拌池、壓漿等部位（圖4）。

圖3 沉井旋噴樁止水平面布置

圖4 頂管系統

頂管總體施工工序：測量翻樣→工作井設備安裝→出洞→循環（推進→排運泥漿→測量及方向糾正→下管、拼裝 ）→頂進到位→管內設備拆除

4.2 初始頂進要點

4.2.1 洞口止水環安裝

工作井洞口止水裝置應確保良好的止水效果。根據設計預留的法蘭，在法蘭上安裝2 道工作井洞口止水裝置。該裝置必須與導軌上的管道保持同心，誤差應小于2 mm。利用在橡膠止水法蘭之前預埋的注漿孔，壓注膨潤土泥漿。

4.2.2 初始頂進

本工程工作井外側采用旋噴樁止水，由于估計不足，一開始使用了小口徑排污泵，啟用后不久就堵泵了，后換用大口徑排污泵后，施工順利。

4.3 出洞要點

頂管機出洞前，對頂管機姿態采用勤測勤糾的方法，將出洞段頂管軸線控制到最好。

頂管機出洞時，正面加固土體強度較高，由于頂管機與地層間無摩擦力，頂管機易旋轉上飄，并易形成較大轉角，加強了頂管機姿態測量，采用刀盤正反轉等措施進行調整，出洞偏差控制在30 mm以內。出洞后，及時對管節進行了機械無損切割，澆筑了封門結構。

5 頂管過河控制分析

本工程頂管段需穿越河道，原計劃采用臨時圍堰封航法，后經多次協商，砂場不允許斷航，故采用河底穿越法。根據現場探測情況，河面高程為1.24 m，河底高程為－2.06 m，需加填沙袋，為慎重起見，把頂管位置繼續加深，保證2#河道現狀覆土深度達到3.74 m，滿足了要求（圖5）。

圖5 頂管過河示意

6 頂管穿越油庫區控制分析

6.1 方案優化

本工程頂管段必須穿越油庫區域，為安全起見，電纜通道中心線距油罐外壁最小距離為9 m，電纜通道中心線距離裝卸碼頭最小距離為9 m。

6.2 泥漿減阻控制

本工程采用機頭的外徑比管徑大30 mm，即管外與土體可形成15 mm的觸變泥漿膜，可減小管節外壁和土層間的摩擦力，從而減小頂進時的頂力。

頂管注漿系統分為機頭同步注漿和管道補漿。泥漿通過設置在地面上的調整槽處理后，用泥漿輸送泵加壓后經輸送管道送至開挖面和土壓力艙。

（a）機頭同步注漿[7]：由地面液壓注漿泵通過Φ50 mm管路壓送到機頭處儲箱內，再由螺桿泵定量壓入機頭殼體外，在機頭處應安裝隔膜式壓力表，以檢驗液是否到達指定位置，并在所有注漿孔內要設置單向閥和球閥，軟管和接頭的耐壓力5 MPa，支管通徑為Φ25 mm。

（b）管道補漿：在整個管道中每間隔2 個管子設1 個補漿斷面（共4 個注漿孔），補漿應按順序依次進行，每班不少于2 次循環，定量壓注。

同步注漿和管道補漿分別選用A漿和B漿2 種不同配方的漿液（表1）。

表1 漿液配置技術指標參數表

6.3 沉降監測

本工程重點對油庫區域建筑物、地面、管道等主要監測對象進行了沉降監測，通過監測記錄，發現注漿后地面會小幅隆起，隨后注漿壓力逐漸減小，頂進后由于管壁與土體間存在的空隙，引起地面的下沉，油庫建筑物最大累計沉降量為－11.48 mm，油庫地表最大累計沉降量為－10.40 mm，變形速率及累計變量均處于控制指標內。

7 排管裹固混凝土施工要點

（a）由于設計布管數量較多，人無法站立施工，為保證施工質量，采用了預排專用泵管、分段灌注自密實細石混凝土的施工工藝。由于各層排管間隙較小，對管內排管經過了多次模擬排布，并通過實驗段優化了排管布局，各層排管盡量做到對縫排布，以確保混凝土灌注密實（圖6）。

（b）考慮人員操作的安全性、泵送的壓力及泵管的暢通，將整段頂管劃分為40～60 m左右的施工段，并用自制留孔鋼板隔開，鋼板與頂管內壁緊密連接固定。

（c）頂管內管道排布較為困難，先把預制管運輸到頂管內，操作工人逐根自下先上排布，并用含連接螺栓的扁鐵固定件分割、固定預制管，確保澆筑混凝土時不飄浮，澆筑前用木塞臨時封堵，避免管內灌入混凝土。

（d）每個施工段排管完成后，利用剩余上部空間，逐段焊接鋼管用于泵送混凝土，第1段自制混凝土灌注泵管長度設置為施工段長度的2/3（即30 m左右）。首先澆筑管內30～45 m內混凝土，通過外接泵管的壓力分析及施工人員的洞內觀察后，利用另外排設的1道長12 m左右的管道，灌注12～30 m段的混凝土，最后澆筑剩余段混凝土。

8 結語

本工程頂管段總長228 m，2.5 m為1節，合計共92 節管節，自2012年11月12日開始頂管的施工，至2012年11月21日頂管順利結束，在頂管施工時24 h做到歇人不歇機，正常頂進平均每天30 m左右。通過各道工序認真把關，目前，該工程頂管段已成功完成穿線工作，為年底2號線順利通車奠定了堅實的基礎。

圖6 排管布局調整

頂管法應用在電纜管道施工并裹固混凝土較為少見，目前軌道項目越來越多，通過本工程的施工實踐，為復雜環境下順利實施電纜穿線提供了一個經濟可行的施工思路。同時也要注意到，泥漿減阻理論計算與實際效果存在一定差異，需根據現場實際情況及時調整施工參數，制定經濟合理的施工方案。