穿淮河入海水道和蘇北灌溉總渠頂管施工方案淺析

張衛

【摘要】本文主要結合工程實踐，對穿淮河入海水道和蘇北灌溉總渠頂管施工工藝進行了詳細地闡述和分析，以供同行參考。

【關鍵詞】淮河入海水道;施工計劃;頂管施工

1、工程概況

本工程為淮安市淮安區清水互通工程S237沿線過淮河入海水道和蘇北灌溉總渠頂管工程。過入海水道和蘇北灌溉總渠段采用鋼管頂管施工，頂管采用雙路DN1400涂塑復合鋼管，單線長度約1144m，管頂標高-12.20m，設兩座工作井、一座接收井，工作井尺寸為12*8m，接收井尺寸均為8*8m，井深22.9m;井四周高壓水泥旋噴樁，雙排樁，樁直徑600mm，咬合200mm，總根數約900根。地面標高最大值13.50m，最小值0.02m，地表相對高差13.48m，管頂高程-12.2米，管底高程-13.6米，頂管管道在未穿透的③-4層粘土中。工程經專家論證為復雜性工程。

2、施工計劃的編制

2.1質量目標

施工中嚴格執行國家相關規范進行驗收，單位工程質量合格，接受業主、監理工程師、工程質量監督部門監督審核。

2.2職業健康安全目標

⑴杜絕傷亡事故;⑵無職業病發生，并符合國家“職業病防治法”和相關法律法規要求。

2.3環境目標

⑴資源、能源消耗量實現定額要求;⑵污水、固廢、廢氣排放量符合國家有關法律法規及淮安市有關規定;⑶有噪音的機械避開在夜間施工，噪音符合有關法律法規要求。

2.4施工段的劃分及施工順序

結合本工程施工特點分南北兩段，G1-J1（北段）和G2-J1（南段），先施工南段，再施工北段，沉井、頂管工作井G1、G2接收井J1制作采用沉井施工，接收井在封底完成后，即可進行頂管施工。泥水平衡頂管設備安裝每次需4天，頂管開始后就連續頂進，鋼管焊接接口約50米每天，兩套頂管設備同時進行形成強有力的專業化施工組織體系，全面、優質、按期完成本工程施工任務。

3、施工工藝技術分析

本工程工作井、接收井采用沉井，頂管采用泥水平衡，防滲采用高壓旋噴樁止水帷幕。

3.1沉井施工

因本工程沉井高度22.65米，因此采用4次預制2次下沉的方式，第1次預制刃腳高度為2.5米，第2次預制井壁高度4.3米，第3次預制井壁高度8米，第4次預制井壁高度4.0米，下沉采用內排水下沉，混凝土井壁強度達到設計強度70%后進行下沉。

⑴沉井施工工藝

放線定位→開挖換填→第1次刃腳預制高→第2次預制井壁高度→養護→下沉→封底→底板澆筑→養護。

⑵基坑開挖

位于農田中的沉井，只需清除耕植土，清除到原地面，并在原有地面下挖基坑，在基坑中預制的方法制作井筒。對刃腳下采用粗砂換填，澆C15混凝土墊層。基坑邊坡比例為1：1，為便于腳手架搭設和基坑排水，井筒外壁工作面寬度不小于2m。

⑶地基處理

換填粗砂墊層需根據地勘報告提供的數據進行計算，地基承載力為140KPa。

⑷井筒制作

刃腳底模采用木模，自刃腳向上分4次澆筑完成，第1次澆筑刃腳高度為2.5米，第2次澆筑井壁高度4.3米，第3次澆筑井壁高度8米，第4次澆筑井壁高度3.8米，施工縫采用厚度3mm止水鋼板作止水處理，模板采用木模。

⑸井筒下沉

井筒下沉采用不排水下沉挖土，最初利用高壓水槍射出的高壓水泥沖刷土層，使其形成一定稠度的泥漿匯流至集泥坑，然后采用吸泥砂泵，借助水力沖刷將泥砂吸出井外，沉淀處理，沉淀后泥漿全部外運。

⑹測量、下沉控制和異常情況處理

采用專業設備（全站儀、水準儀）對中心控制線、下沉高度和傾斜度隨時檢測，發現異常情況及時糾偏。

⑺沉井下沉速度控制

嚴格控制下沉速度，設專人進行觀測并做好記錄。

⑻沉井封底

水下砼封底的澆筑順序須從低處開始，逐漸向導管周圍擴大。每根導管的砼須連續澆筑，直到完成不間斷。

3.2頂管施工

頂管施工是穿越入海水道和蘇北灌溉總渠段，頂管采用雙路DN1400涂塑復合鋼管，鋼管壁厚22mm，管道中心距離4米，單管長度約1144m，管頂標高-12.20m，管頂覆土12.20--26.20米，設兩座工作井、一座接收井，分兩段進行頂進，長度分別是361米和783米。

⑴頂管施工工藝及設備配置

本工程管道頂進主要穿越③-4粘土層。根據本工程的特點及頂管經驗，本工程頂管需穿越地面道路、入海水道、蘇北灌溉總渠和河道，對地面的沉降要求較高，頂管進出洞時需穿越高壓旋噴樁土體加固區，對掘進機機頭的切削能力也有一定的要求。綜合以上因素，為有效保護周圍構（建）筑物及地下管線，本工程頂管掘進機采用對地面沉降影響較小的大刀盤泥水平衡式頂管掘進機。

⑵安裝洞口止水圈

頂管過程中，管子從工作井出洞時，管道外壁與洞口之間預留一定的間隙。如果該間隙未能夠采取有效的密封措施，地下水和泥砂就會從該間隙中流到工作井中。

⑶基坑導軌安裝

基坑導軌是安裝在工作坑內為管道出洞時提供一個基準的設備，導軌底部用預埋螺栓固定在工作井底板上，安裝調整完畢后導軌下用混凝土進行填充。

⑷后靠背安裝

后靠背的平面必須與頂進軸線相垂直，以防頂管施工過程中管道出現紐轉。

⑸頂管機安裝調試

管機安放在導軌上后，測定前后端的中心方向偏差和相對高差，做好記錄。

⑹頂管機出洞

頂管出洞是歷來是頂管施工的重點。工程項目組將對頂管出洞制定安全技術方案，細化安全措施，對進出洞作業班組進行詳細的交底，在進出洞過程中，確定安全員進行全過程的監控。由于出洞考慮到鑿除洞口混凝土的危險性，指令人員站位安全可靠，以防混凝土的坍落傷人。

頂管機出洞過程中，要密切監測頂管機軸線偏差的發展變化，以及正面土壓力和洞口上方的土體穩定性變化，發現異常應該立即采取措施暫停推進。

⑺出泥系統

采用泥水平衡式掘進機，通過進水管進入泥水倉稀釋，攪拌泥漿，并將泥漿水通過排泥管帶到地面的泥漿池內，泥漿經過沉淀后用罐車及時運出安全處置，上層清水回用。

⑻注漿減阻

注漿分為機頭同步壓漿和沿線及洞口補漿。

⑼拼管、焊管、防腐

本工程DN1400mm，頂管鋼管制作總長2288m，采用螺旋焊接管，壁厚22mm，鋼板材質為Q235B，加工制作的單根管節長度為8.5m。機頭后有三節過渡鋼管，每節長度2m，最后一節根據最后實際需要長度定制，也作為特殊管節處理。現場頂管接管工藝采用單面V形坡口，氣體保護焊填充和蓋面，單面焊接雙面成形形式，單面V形坡口可以減少頂進時頂鐵對管壁的損傷。

⑽通風系統

采用抽風機從管口向井上抽風，使井內空氣與井外空氣形成對流。

⑾頂管頂進時的精度保證措施

地面引至工作井及接收井的導線點均采取強制歸心，以避免因對中誤差而帶來的精度影響。地面至洞口導向測量導線及工作井內水準點每頂進200m就進行一次復測。掘進機頭部測量光靶中心的三維坐標每頂進300m復測一次，頂管內做導線實測。

3.3高壓旋噴樁施工

沉井四周采用止水圍護，高壓旋噴樁施工前，按旋噴樁外緣尺寸開挖，挖深2米，暴露出地下管線，不影響施工的管線。旋噴樁避開打設。為防止坍塌，基坑四周采用磚砌體進行支護，磚體采用M10水泥砂漿砌Mu10磚。

4、蘇北灌溉總渠和入海水道堤壩防護措施

加固堤壩強度，在管線穿越的三個堤壩上從堤頂澆筑單排Φ800高壓旋噴樁，間距600，樁底標高-15.0m，長度為管線中心垂直向兩側各30m合計60m長。

結語：

總之，穿淮河入海水道和蘇北灌溉總渠頂管工程施工，必須對每道施工工序嚴格把關，確保工程質量、進度和施工安全。