降低长距离顶管轴线偏差的方法

□文 /胡朝晖

1 工程概况

蓟运河过河顶管工程是汉沽营城污水处理厂污水管网部分最关键的环节。工程位于汉沽区河西五经路蓟运河大桥中心线以西50.25m，顶管距离437m，顶管管径2000mm，管道埋深12.7m，为华北地区一次顶进距离最长的顶管工程。

由于蓟运河过河顶管工程长度达437m，河底地质情况复杂，顶管过程中需穿越不同土层，因此顶管机姿态控制难度较大；另外由于顶管接收井预留洞口直径仅仅比顶管机外径大40cm，在顶管过程中任何细小的偏差累积都会导致顶管不能顺利进入接收井预留洞口，因此监控测量控制和纠偏调整控制的效果直接决定了顶管是否顺利完成。

2 施工难点

针对以往超过100m的长距离顶管施工经验，顶管机姿态控制、监控测量控制和纠偏调整控制的效果直接决定了顶管轴线偏差的大小，在长距离顶管且下穿蓟运河这一特殊工况条件下，为了降低顶管轴线偏差，确保顶管质量优良，必须要做到顶管机姿态平稳、监控测量及时有效、纠偏调整方法得当。

3 关键控制点实施方案

3.1 顶管机姿态控制

1）根据以往经验，顶管机在进出洞口期间，由于顶进速度减缓，在自重作用下，容易引起顶管机及连接管下沉。为防止这种现象发生，一方面在沉井预留洞口外侧施工水泥搅拌桩，加固井周5m范围的土体，提高土的承载力；另一方面在沉井底板上按照设计高程焊接钢制导轨，引导顶管机顺利进出沉井预留洞口。

2）为确保顶管高程符合设计要求且顶管机能够姿态平稳的进出沉井预留洞口，将顶速放缓，控制在10mm/min左右；当顶管机进入河底后，提高顶进速度，控制在30mm/min左右。

3）以往顶管施工中，顶管机机身与导轨之间的摩阻力不足以抵抗刀盘转矩的反力，容易导致顶管机偏转。由于蓟运河河底土质为淤泥质粉质粘土，为防止偏转现象发生，一方面在顶管机和随其后2～3节管子内壁前后两端均匀布置8块预埋钢板，将各预埋钢板之间通过M30高强螺栓连接在一起，使顶管机和其随后的2～3节管材形成整体；另一方面采用大刀盘的反力来校正这种偏转，即顶管机刀盘采用顺时针和逆时针两种旋转方式间隔出土，从而避免由单一旋转方向产生的偏转。

3.2 监控测量

1）建立地上地下测量监控系统，地上采用2台徕卡全站仪布设顶管中线和顶管方向并将测设的点位放样至沉井底部工作平台，地下通过激光指向设备进行轴线控制。本次顶管长度437m，普通的定向设备不能满足精度要求，测量误差较大。为提高顶管精度，经过技术经济分析，选用YBJ-1000型激光指向仪，有效射程为1000m，其斑点直径在400m处为15mm，在600m处为20mm，在1000m处为40mm，满足长距离顶管施工对于测量仪器的精度要求。

2）井下安排专人负责顶管轴线的测量工作。

3）每完成一节管子的顶进，测量一次管中心线和高程并做好测量记录。

4）吊装管道过程中，为了防止导轨振动对测量平台上定向仪的影响，在管道安装完毕顶进开始前，参照沉井顶部和底部测设的顶管中线方向桩，重新对定向仪器进行整平对中，以降低测量误差，保证顶管中线始终与设计中线相符合。

5）对顶管轴线进行测量应安排在工作间隙进行，若发生偏移倾向，应增加测量次数。

3.3 纠偏调整控制

1）在顶管机作业前，若发现中线和高程有微小偏差，暂不纠偏，因为此时纠偏，机头连接管尚位于导轨上，起不到纠偏效果。

2）顶管机在顶进过程中，以激光靶十字线原点为标准值，当轴线偏差在±2cm以内，不进行纠偏，当高程或中线超出标准值2cm以上时，根据监视器内的光点位置变化趋势进行纠偏，遵循“先纠高程，后纠中线，小角度连续纠偏”的原则。

3）用于纠偏的千斤顶伸出量一次不得太大，以不超过2cm为宜；当光点位置有反向移动趋势或移动速度放缓时，可将千斤顶缩回，停止纠偏。

4 结语

GB50268—2008《给水排水管道工程施工及验收规范》规定，当300m≤顶管长度＜1000m时，直线顶管水平轴线允许偏差为100mm，直线顶管内底高程允许偏差为（+60，-80）mm。本次蓟运河过河顶管过程中，通过加强顶管机姿态控制、监控测量控制和纠偏调整控制，顶管全过程水平轴线位移最大偏差为25mm，内底高程最大偏差为（-20，+35）mm，均符合规范要求。

本次顶管施工质量优良，创造了华北地区一次顶进距离最长的施工纪录。

［1］余彬全，陈传灿.顶管施工技术［M］.北京：人民交通出版社，2003.