狭窄空间浅覆土人工手掘式顶管施工纠偏技术总结

苟毅,黄世尘

中交二航局（成都）建设工程有限公司 

四川省成都市  610000

摘要：顶管施工是目前市政工程管网新建或改迁普遍采用的一种施工方式，顶管施工具有占地面积小、绿色环保、对外部环境影响较小等优点，尤其是在配合城市轨道交通及水电工程方面，人工手掘式顶管施工有着重大辅助作用；人工手掘式顶管施工过程中极易出现因地质较软、顶进压力不均等因素而导致顶管轴线出现偏差，因此本文主要以狭窄空间浅覆土人工手掘式顶管施工纠偏技术为重心进行叙述。

关键词：人工手掘式顶管施工  富水浅覆土软土地层    轴线纠偏

引文：

城市轨道交通已经成为各大城市出行必不可少的一种交通方式，不仅为广大人民出行提供便利，还为减少大气污染做出突出贡献，但由于部分地铁车站施工是在老旧小区或重要场所施工，部分市政管网复杂且影响地铁车站结构施工，因此在部分区域需要使用顶管施工来进行市政管网改迁，然而在一些狭窄空间且覆土较浅区域无法使用顶管机施工的地方，只能使用人工手掘式顶管施工方法进行顶管作业。顶管施工是在地下施工，部分施工场地土质较软、覆土较浅，地表水比较丰富，因此在手掘式顶管过程中，由于没有相关导向系统辅助，极易造成开挖轴线出现较大偏差。本文主要结合成都轨道交通30号线一期工程惠王陵站DN1000污水管改迁现场实例，对人工手掘式顶管施工过程中出现轴线偏差时如何进行纠偏进行叙述。

1、工程概述：

1.1区间概况： 

成都轨道交通30号线一期工程惠王陵站站点位于陵川路与规划玉竹路交叉口，陵川路现状DN1000雨水合流管，与车站主体结构冲突，按规划新建一根DN1000污水管和一根DN600雨水管。原DN1000雨污水管道位于陵川路中央位置距离地表约4～5m, 受站场周边环境及管线埋藏深度影响，既有管线不具备开槽明挖施工条件，设计采用顶管法不开槽施工。。

1.1.1地质情况：

顶管施工地层主要为第四系全新统人工填土层、第四系中、下更新统冰水沉积、冲积层、白垩系上统灌口组泥岩。

1.1.2施工现场情况：

1#-2#工作井顶管区间施工至29m左右时，经过测量检查发现，掌子面管口轴线偏离设计轴线15cm，且顶进过程中油缸压力超过设计油压，无法顶进。随即停止施工，召开偏差分析会并制定纠偏措施。

2、顶管轴线偏差原因分析：

2.1工序衔接不紧凑：

顶进过程中出现设备故障，长时间未顶进，土体垮塌沉降，导致再次顶进时无法顶进的情况；

2.2地层变化：

地层出现软硬交界、塌方严重情况，导致管道偏向较软地层及垮塌空洞较大位置；

2.3洞门尺寸偏差：

洞门破除尺寸、轴线及与设计轴线出现偏差，导致首节管顶进及后续管道顶进出现偏差；

2.4千斤顶安装轴线与设计轴线有偏差：

千斤顶安装轴线与后背墙设计中心线位置不一致，且后背墙钢板未填实，导致顶进受力不均衡，造成偏差；

2.5五线仪测量安放位置不稳定且距离掌子面偏远：

使用五线仪在顶进过程中进行轴线控制时，五线仪安放位置不稳定及距离掌子面位置距离的越远，光线出现散光不聚集，造成测量误差，从而导致顶进轴线的偏差；

2.6工作井之间间距过大：

工作井与工作井之间距离过长，测量误差导致顶进轴线偏差；

2.7顶进坡向选择：

顶进的坡向选择时未考虑地下水浮力以及施工过程中排水问题未有效解决，导致施工过程中工人为避免掌子面积水影响开挖，从而未按照设计轴线进行开挖，造成轴线的偏差；

2.8后背墙钢筋及混凝土强度不满足顶进压力要求：

后背墙钢筋及混凝土强度不满足千斤顶顶进需要的反作用力强度要求，从而出现后背墙开裂、破碎等情况，造成千斤顶轴线与设计中心轴线出现偏差，从而导致顶进压力方向出现偏差；

2.9工人更换频繁：

作业人员频繁更换，现场管理人员松懈，未及时对管道轴线进行检查、复核，导致管道轴线与设计轴线出现偏差。

3、针对上述问题制定纠偏方案：

3.1制定方案：

3.1.1、施工过程中，如果没有特殊情况，必须保证连续顶进作业，若因故停止，可使用模板、钢管等材料对上部土体进行支撑加固，防止上部土体下沉；

3.1.2、地质软硬不均、塌方等情况出现时，首先使用10*10木方或者钢管对地质较软或空洞较大的位置进行支撑（见示意图1），然后对反方向位置进行超挖，超挖控制在10cm-15cm左右，因为使用的是圆形管道，因此超挖范围至少不低于一半管外径；

3.1.3、工作井洞门破除前，可使用垂线法、五线仪来控制轴线，“三点一线”控制洞门中心线，确定洞门中心点位置后，在破除时可适当放大5cm左右；破除前以洞门中心点画十字线延长至洞门外径外，确定两个控制点；洞门破除完成后，根据洞门外控制点进行复核以及导轨安装；

3.1.4、在施工工作井护壁与后背墙时，应根据顶进轴线确定位置，并且尽量避免在该位置使用弧形模板；若后期钢板与后背墙出现空隙时，空隙部分应采用后背墙同标号混凝土进行填充；

3.1.5、顶管顶进过程中安装五线仪时，可以采用Φ16以上的钢筋制作五线仪安放支架，保证其稳定性，该支架宽度应大于千斤顶尺寸10-15公分左右，避免千斤顶工作时震动引起五线仪位置变动，导致测量误差；

3.1.6、根据施工过程中使用五线仪测量经验来看，五线仪光束在超过25米后，光线焦点会出现散光，光线焦点会由之前的一个3mm左右的光点变成一个3公分左右的光团，导致测量读数不精确；因此工作井与工作井之间的距离设置在30米以内；

3.1.7、由于地下水渗透量较大，在下坡顶进时，水全部聚集在掌子面，严重影响掌子面的开挖，增加施工难度，因此在施工工作井以及顶进前，确定好顶进方向，尽量使顶进轴线为上坡，利于排水及轴线控制；

3.1.8、施工过程中，现场管理人员应在每节管道顶进前测量开挖面尺寸及轴线，顶进后复核管道轴线，在塌方较严重的位置，应该控制每次进尺不超过30cm，每天必须使用全站仪对新顶进管道轴线进行复核，根据全站仪测量数据及时纠偏；对塌方位置记录并进行二次注浆加固；

3.1.9、管道纠偏受管道重心影响，因此在纠偏时，纠偏长度要大于每节管道三分之二长度，每节管道纠偏所需超挖量控制在10-15cm，避免超挖量小纠偏无效，超挖量过大，导致管道连接口脱开及破裂，后期通水后发生漏水情况；

5、结语：

城市轨道交通已经成为出行必不可少的部分，顶管施工是城市轨道交通中应用比较多的辅助工序，同时也是保证城市管网正常运行的必备条件，因此在施工过程中，我们要十分重视顶管施工的过程控制，也是为我们城市地下空间有序运行提供基本保障。

六：附示意图：

示意图1：

参考文献：

【1】《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008；

【2】《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008)；

【3】《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246-2008）；

【4】《顶管施工技术及验收规范（试行）》（中国非开挖技术协会行业标准）；