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超长距离砼顶管施工技术

摘要嘉兴污水处理排海顶管工程一次顶进2050m，属于超长距离顶管。由于很好解决了超长距离顶进施工中的减阻泥浆、中继间运用、轴线控制等技术难题，仅用了144天就完成了全部顶进施工如管，创造了同类工程的世界记录。

关键词排海工程超长距离顶管技术措施

一、工程概况

排海管道工程是嘉兴市污水处理工程的一个重要组成部分。正常排放管总长2050m，管道内径Φ2000mm，从高位井向大堤外顶进，出洞口管内底标高-20.23m，前747.5m为下坡顶进，坡度-2.5‰，最后302.5m为平坡顶进，终点管内底标高-24.60m。采用F-B型钢承口式钢筋砼管，楔形橡胶圈接口，多层胶合板衬垫。在平坡段内设有16根内径Φ380mm的扩散上升管，用垂直顶升工法施工。

二、地质资料

第④层，砂质粉土夹粉砂。灰色，饱和，稍密~中密，中等压缩性土，强度较高。顶板高程-13.70~-11.10m，层厚4.90~6.60m；

第④a层，粉质粘土。饱和，流塑，局部分布，中等偏高压缩性土，强度一般。顶板高程-16.20m，层厚2.00m。

第⑤层，淤泥质粉质粘土~淤泥质粘土。灰色，饱和，流塑，高压缩性土，强度低，渗透系数K10-6cm/s。顶板高程-19.50m~-13.60m，层厚7.30m~9.40m，浅滩区未钻穿；

第⑥层，粘土-粉质粘土。灰绿~黄色，硬塑~可塑，中等偏低压缩性土，强度较高。顶板高程-23.00~-22.60m，层厚0.60~1.80m。

三、工具管选型

正常排放管在出洞后的150m~200m范围内将遇到④层砂质粉土夹粉砂、④a层粉质粘土、⑤层淤泥质粉质粘土~淤泥质粘土中进行，随后的顶进主要在⑤层淤泥质粉质粘土~淤泥质粘土中进行。土层变化大，地质状况不理想，由于一次顶进距离2050m，在国内是绝无仅有的，目前在世界上也是顶程最长的一条顶管，施工难度极大。经多次比选论证，最终决定采用密封式大刀盘泥水加压平衡工具管施工。

混凝土管节堆场

(1)泥水加压平衡工具管工作原理

泥水加压平衡工具管设有可调整推力的浮动式大刀盘进行切削和支承正面土体。推力设定后，刀盘随土压力大小变化前后浮动，始终保持对土体的恒定支撑力，使土体保持稳定，即刀盘的推力与开挖面的土压力保持平衡。机头泥水仓中加入有一定含泥量的泥水，保持一定的压力，一方面对切削面地下水起平衡作用，另一方面又能起到运载切削下来的泥土作用，加入泥水仓中的泥水压力，通过旁通阀来调节。

(2)结构特点

本机采用二段一铰承插式结构，在铰接处设置二道密封装置，并设有4只注浆孔，便于施工时同步注浆，泥浆套厚度20mm。有4只双作用油缸编组进行纠偏，纠偏角度α=±2o。浮动的大刀盘由4台液压马达驱动，二段壳体之间设有止转装置，可防止壳体相对转动。设有3只土压传感器，显示正面土体压力值，工具管的运转情况、各种仪表值，测量信息、纠偏油缸动作状况均通过电视摄象机反映到操作台屏幕上，操作人员可以根据这些信息进行遥控操作。

(3)适用范围

泥水加压平衡工具管与其他工具管相比，具有平衡效果好，结构紧凑，技术先进，由于出土方式是用水力机械化连续出土，所以顶进速度快，对土质的适应性强。无论是粘性土还是砂性土，均能收到良好的效果。

四、顶进技术措施

1、出洞的技术措施

由于出洞出覆土很厚，且地下水位高，此次出洞特采用了井内外封门。出洞时将封门里的密封槽钢一根根拔出，然后将封门上口及时封闭，拔完槽钢后工具管即可安全出洞。采用这种出洞措施确保了出洞是的安全，并提高了工具管在出洞阶段的稳定性。

2、泥浆减阻技术长距离顶进必须保证信息交换渠道的畅通，同时对施工操作人员要进行监护，防止发生安全事故，因此需要设置通讯、监控系统。

通讯采用数字程控交换机，各联络点之间可以通过电话联系，由于管道内空气潮湿，应使用防潮、防爆的矿用电话机，以保证通话质量。

监控采用了两台监视器，分别对工具管操作面和主顶操纵台进行监控。这样地面人员能及时了解施工情况，发生问题可以及时解决。为了解决传输信号长距离输送衰减的问题，将信号通过放大器放大后再送上地面，保证图像的清晰。

七、超长距离通风、气体监测

为了改善管道内的工作环境，施工时对管道进行强制通风，由地面空压机提供的经过滤清、除湿、降温的新鲜空气通过气管送到施工作业面，管道内的浑浊空气则由作业面向工作井自然流通。

实行强制通风后，管道内的环境有很大改善，改善了工作环境，保证了各种机械设备的正常运行。

由于顶进是在海底进行，地层中可能存在远古海洋生物遗体形成的沼气等可燃性气体，在施工中，这些气体可能会从管道的缝隙处渗入管道内，危及施工人员的安全。为此，每次下井时，都由施工人员携带便携式可燃性气体监测仪器进行测试，确保安全才能进行施