一、工程概況��

　　φ2000mm排海管道工程是嘉興市污水處理工程的一個(gè)重要組成部分。正常排放管總長(cháng)2060m，管道內徑2000mm，從高位井向大堤外頂進(jìn)，埋深9.30～21.81m，出洞口管內底標高為-20.23m，前1747.5m為下坡（-2.5‰）頂進(jìn)，最后302.5m為平坡頂進(jìn)，終點(diǎn)管內底標高為-24.60m.頂進(jìn)施工采用F-B型鋼承口式鋼筋混凝土管、楔形橡膠圈接口、多層膠合板襯墊。��

　　二、地質(zhì)資料��

　　頂進(jìn)軸線(xiàn)上方覆土為粉土層；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，局部夾少量薄層粉土；粉質(zhì)粘土。地質(zhì)剖面見(jiàn)圖1。

　　三、工具管選型��

　　正常排放管在出洞后的150～200m范圍內是④層砂質(zhì)粉土夾粉砂，然后穿過(guò)④a層粉質(zhì)粘土、⑤層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土～淤泥質(zhì)粘土。經(jīng)多方論證，最終決定采用大刀盤(pán)泥水平衡式工具管。

　　四、主要技術(shù)措施��

　　1.減阻泥漿��

　　頂進(jìn)施工中，減阻泥漿的應用是減小頂進(jìn)阻力的重要措施。頂進(jìn)時(shí)，通過(guò)工具管及混凝土管節上預留的注漿孔，向管道外壁壓入一定量的減阻泥漿，在管道外圍形成一個(gè)泥漿套，減小管節外壁和土層間的摩阻力，從而減小頂進(jìn)時(shí)的頂力。泥漿套形成的好壞，直接關(guān)系到減阻的效果。��

　　為了保證壓漿的效果，在工具管尾部環(huán)向均勻地布置了4只壓漿孔，頂進(jìn)時(shí)及時(shí)進(jìn)行壓漿。工具管后面的3節混凝土管節上都有壓漿孔，以后每隔2節設置1節有壓漿孔的管節�；炷�土管節上的壓漿孔有4只，呈90°環(huán)向交叉布置。壓漿總管用φ50mm白鐵管，除工具管及隨后的3節混凝土管節外，壓漿總管上每隔6m裝1只三通，再用壓漿軟管接至壓漿孔處。��

　　頂進(jìn)時(shí)，工具管尾部的壓漿要及時(shí)，確保形成完整、有效的泥漿套�；炷�土管節上的壓漿孔供補壓漿用，補壓漿的次數及壓漿量需根據施工時(shí)的具體情況而確定。�ビ捎陧斶M(jìn)距離長(cháng)，一次壓漿無(wú)法到位，需要接力輸送，因此在管道內共設置5只壓漿接力站，平均每隔300m左右設1站。壓漿接力站的作用有兩個(gè)，一是運輸作用；二是承擔至前面壓漿接力站管道部分的補壓漿。��

　　減阻泥漿的性能要穩定，施工期間要求泥漿不失水、不沉淀、不固結，既要有良好的流動(dòng)性，又要有一定的稠度。頂進(jìn)施工前要做泥漿配合比試驗，找出適合于施工的最佳泥漿配合比。表1是本工程所采用的減阻泥漿控制參數，表2是減阻泥漿的配合比。

　　表1減阻泥漿的控制參數

　　表2減阻泥漿配合比（kg/m³）

　　拌制減阻泥漿要嚴格按操作規程進(jìn)行，催化劑、化學(xué)添加劑等要攪拌均勻，使之均勻地化開(kāi)，膨潤土加入后要充分攪拌，使其充分水化。泥漿拌好后，應放置一定的時(shí)間才能使用。通過(guò)儲漿池處的壓漿泵將泥漿壓至管道內的總管，然后經(jīng)壓漿孔壓至管壁外。施工中，在壓漿泵、工具管尾部等處均裝有壓力表，便于觀(guān)察，從而控制和調整壓漿的壓力。�ロ斶M(jìn)施工中，減阻泥漿的用量主要取決于管道周?chē)�空隙的大小及周�(chē)�土層的特性，由于泥漿的流失及地下水等的作用，泥漿的實(shí)際用量要比理論用量大得多，一般可達到理論值的4～5倍，但施工中還需根據土質(zhì)情況、頂進(jìn)狀況及地面沉降的要求等做適當的調整。�ケ竟こ痰臏p阻泥漿運用十分成功，全長(cháng)2060m的頂進(jìn)最大頂力不超過(guò)8500kN.把頂進(jìn)過(guò)程中的頂力曲線(xiàn)和泥漿用量（實(shí)際用量與理論用量之比，用百分比表示）曲線(xiàn)通過(guò)處理后可以得到頂力、泥漿用量與距離之間的關(guān)系圖（圖2）

　　圖2頂力和泥漿用量與距離的關(guān)系圖

　　由圖2可以看到，除出洞階段外，頂力曲線(xiàn)很平滑，頂力增加十分緩慢，最大值為8500kN.由于在出洞階段無(wú)法建立完整的泥漿套，因而泥漿用量較少，但當泥漿套建立好以后，泥漿的用量就隨著(zhù)頂進(jìn)距離的延長(cháng)而增加，頂進(jìn)結束時(shí)，泥漿的用量達到理論值的8倍。泥漿的用量之所以隨著(zhù)頂進(jìn)距離的延長(cháng)而有較大增加，主要是補壓漿造成的，因為隨著(zhù)線(xiàn)路的增加，補壓漿的量要大大超過(guò)工具管尾部的壓漿量。��

　　管道外壁和土體間的摩阻力的大小是衡量泥漿減阻效果的標準，圖3是本工程頂進(jìn)過(guò)程中管道外壁和土體間的摩阻力曲線(xiàn)圖。

　　圖3摩阻力曲線(xiàn)圖

　　圖3真實(shí)反映了頂進(jìn)過(guò)程中側向摩阻力的變化情況。在出洞階段，由于泥漿套無(wú)法建立，因而側向摩阻力比較大，隨著(zhù)泥漿套的建立，摩阻力急劇減小。頂至200m時(shí)，側向摩阻力為2.1kN/m²；頂至600m時(shí)，側向摩阻力為1.1kN/m²；頂至1500m時(shí)，側向摩阻力為0.5kN/m²；頂至2000m時(shí)，側向摩阻力為0.3kN/m²。上述值均遠小于規范中的取值及利用經(jīng)驗公式計算的值，也遠小于以往同類(lèi)工程中的實(shí)際值。顯然，側向摩阻力隨著(zhù)頂進(jìn)距離的增加而逐漸減小，是和泥漿的用量隨著(zhù)頂進(jìn)距離的延長(cháng)而增加有直接關(guān)系的。

　　2.中繼間應用��

　　正常排放管總長(cháng)2060m，在出洞后的150～200m范圍內，頂進(jìn)斷面主要為④層砂質(zhì)粉土夾粉砂，隨后的頂進(jìn)主要在⑤層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粘土中進(jìn)行。因土層變化較大，頂進(jìn)阻力在各土層中不同，考慮到長(cháng)距離頂管的特殊性并結合以往同類(lèi)工程的施工經(jīng)驗，原施工組織設計中擬布置14只中繼間進(jìn)行接力頂進(jìn)。��

　　中繼間采用二段一鉸可伸縮的套筒承插式結構，偏轉角α=±2°，端部結構形式與所選用的管節形式相同，外形幾何尺寸與管節基本相同。在鉸接處設置2道可徑向調節密封間隙的密封裝置，確保頂進(jìn)時(shí)不漏漿，并在承插處設置可以壓注潤滑脂的油嘴，以減少頂進(jìn)時(shí)密封圈的磨損。中繼間的鉸接處設置4只注漿孔，頂進(jìn)時(shí)可以進(jìn)行注漿，減小頂進(jìn)阻力。

　　頂進(jìn)至194.1m時(shí)，根據頂進(jìn)施工所獲得的數據計算，管節外壁和周?chē)�土體的摩阻力介于2～3kN/m²，是比較小的，根據計算結果，并結合以往的施工經(jīng)驗，對中繼間的位置作了適當調整，以減少中繼間的投入，并能確保頂進(jìn)的順利進(jìn)行。�ビ捎诘�1、第2號中繼間已經(jīng)放置，第3號中繼間位置也已確定（因電纜等的長(cháng)度已定），因而中繼間布置從第4只開(kāi)始調整。

　　調整后，正常排放管共設置9只中繼間，具體布置位置見(jiàn)表3。

表3中繼間位置

　　注：表中間距及累計距離中未計中繼間長(cháng)度，其長(cháng)度在第9號中繼間后計入調整。��

　　頂進(jìn)至1102.3m時(shí)（中繼間布置了5只），管節外壁和周?chē)�土體的摩阻力為0.5kN/m2左右，波動(dòng)基本不超過(guò)0.1kN/m2.經(jīng)計算并結合頂進(jìn)施工的工藝要求，又對中繼間的位置作出了調整（因第1至第5號中繼間已經(jīng)放置，因而中繼間布置從第6只開(kāi)始調整）。��

　　調整后，正常排放管共設置8只中繼間，具體布置位置見(jiàn)表4。

　　注：表中間距及累計中未計中繼間長(cháng)度，其長(cháng)度在第8號中繼間后計入調整。��

　　由于先后兩次根據實(shí)際情況調整了原來(lái)的中繼間布置，最終只設置了8只中繼間，節約了大量的資金，也減少了后期處理工作。��

　　3.測量及軸線(xiàn)控制��

　　在頂進(jìn)過(guò)程中，經(jīng)常對頂進(jìn)軸線(xiàn)進(jìn)行測量，檢查頂進(jìn)軸線(xiàn)是否和設計軸線(xiàn)相吻合。在正常情況下，每頂進(jìn)1節混凝土管節測量1次，在出洞、糾偏、到達終點(diǎn)前，適當增加測量次數。施工時(shí)還要經(jīng)常對測量控制點(diǎn)進(jìn)行復測，以保證測量的精度。��

　　隨著(zhù)頂進(jìn)距離的不斷增長(cháng)，軸線(xiàn)偏差測量需接站觀(guān)測，從而產(chǎn)生接站誤差。因此頂進(jìn)前按不同的頂進(jìn)里程，制定了相應的軸線(xiàn)平面偏差測量方法；高程偏差測量采用水準接站測量，先測得工具管中心標高，再與設計高程相比較就可得高程偏差。��

　　另外，指示軸線(xiàn)在頂進(jìn)工程中，必須利用聯(lián)系三角形法定期進(jìn)行復測，以保證整個(gè)頂進(jìn)軸線(xiàn)的一致性。��

　　為了較好地解決測量用時(shí)問(wèn)題，要盡可能減少測量接站數，在轉站處利用特殊發(fā)光源作為目標，再利用放大倍率較大的瑞士T2經(jīng)緯儀觀(guān)測；測定工具管前進(jìn)的趨勢，同樣能達到減少測量時(shí)間的目的。��

　　在實(shí)際頂進(jìn)中，頂進(jìn)軸線(xiàn)和設計軸線(xiàn)經(jīng)常發(fā)生偏差，因此要采取糾偏措施，減小頂進(jìn)軸線(xiàn)和設計軸線(xiàn)間的偏差值，使之盡量趨于一致。頂進(jìn)軸線(xiàn)發(fā)生偏差時(shí)，通過(guò)調節糾偏千斤頂的伸縮量，使偏差值逐漸減小并回至設計軸線(xiàn)位置。��

　　施工過(guò)程中，及時(shí)了解工具管的趨勢對糾偏十分有利。如果軸線(xiàn)偏差較小，且趨勢較好（沿設計方位），就可省去不必要的測量和糾偏，提供更多的頂進(jìn)時(shí)間；如軸線(xiàn)偏差較小，但工具管前進(jìn)趨勢背離設計軸線(xiàn)方向，則要及時(shí)進(jìn)行有效的糾偏，使工具管不致偏離較大。��測量采用高精度的全站儀，激光經(jīng)緯儀和水準儀。工具管內設有坡度板和光靶，坡度板用于讀取工具管的坡度和轉角，光靶用于激光經(jīng)緯儀進(jìn)行軸線(xiàn)的跟蹤測量。��

　　圖4-1、圖4-3是根據施工過(guò)程的軸線(xiàn)偏差繪制的曲線(xiàn)，圖4-2、圖4-4是竣工后的軸線(xiàn)偏差曲線(xiàn)。

圖4-1施工過(guò)程軸線(xiàn)水平偏差曲線(xiàn)

　　圖4-2竣工后軸線(xiàn)水平偏差曲線(xiàn)

　　圖4-3施工過(guò)程軸線(xiàn)高程偏差曲線(xiàn)

　　圖4-4竣工后軸線(xiàn)高程偏差曲線(xiàn)

　　從圖4可以看出，竣工后的測量結果與頂進(jìn)過(guò)程中的測量數據基本上是吻合的，說(shuō)明所采用的測量方法是合適的，測量精度能夠滿(mǎn)足施工的要求。��

　　4.糾旋轉的技術(shù)措施��

　　正常排放管前300m（100節管書(shū)）的平直線(xiàn)段內，共布置了16只垂直頂升口，垂直頂升口對旋轉有很高的要求，轉角不得超過(guò)1°，否則就會(huì )影響垂直頂升的施工，因此，控制好前300m管道的旋轉十分重要。

　　為了減小管節之間的相互轉動(dòng)，在前300m范圍內的管節的兩端設置了止轉裝置。通過(guò)止轉裝置將前300m管道連接成一個(gè)整體，從而減小整段管道在頂進(jìn)過(guò)程中的旋轉。��

　　雖然安裝了止轉裝置，但由于施工過(guò)程中管道受力不均衡，管道還是產(chǎn)生了比較大的轉角，為此，施工時(shí)根據各垂直頂升口的轉角大小，輔以一定數量的壓重塊糾正轉角，這種方法效果很明顯。頂進(jìn)結束時(shí)，16只垂直頂升口的轉角均控制在允許的范圍內。��

　　5.水力機械化施工��

　　正常排放管的頂進(jìn)距離為2060m，因此泥水系統的配置相當關(guān)鍵，根據本工程的特點(diǎn)布置了泥水系統。沉淀池利用工地原有的蝦塘，進(jìn)行必要的加深，留有足夠的容量，筑壩分隔成清水池和泥漿池，并用φ300鋼管連通泄水。在清水池旁設置2臺5級泵，向管路供水，進(jìn)水管路采用φ150無(wú)縫鋼管、卡箍式活絡(luò )接頭，中繼間處用橡膠波紋管過(guò)渡，以適應中繼間之伸縮，滿(mǎn)足頂管施工的工藝要求。

　　實(shí)際施工時(shí)，前1500m是利用清水池旁2臺并聯(lián)的清水泵供水，1500m以后才用多級泵供水。這樣配置的好處是節約了大量的能源，也降低了施工時(shí)的操作難度。��

　　排泥采用φ100無(wú)縫鋼管、卡箍式活絡(luò )接頭，中繼間處也采用橡膠波紋管過(guò)渡。廢棄泥漿用管道泵串聯(lián)水平輸送，管道內每隔200m左右設置1臺。工作井內設置1臺大功率管道泵，擔負泥漿的垂直輸送。��

　　五、結語(yǔ)��

　　本次排海工程正常排放管一次頂進(jìn)距離2060m，由于工具管選型得當，技術(shù)措施合理、施工中未用中繼間接力頂進(jìn)，軸線(xiàn)偏差符合規范要求。頂進(jìn)只用了144天，取得了良好的社會(huì )效益及經(jīng)濟效益。��

　　減阻泥漿的成功運用，極大地減小了側向摩阻力，為快速頂進(jìn)和軸線(xiàn)控制創(chuàng )造了有利條件。

　　中繼間的布置是長(cháng)距離頂進(jìn)施工中的難點(diǎn)，布置多了會(huì )造成不必要的浪費，布置少了無(wú)法滿(mǎn)足頂進(jìn)需要。因此，長(cháng)距離頂進(jìn)時(shí)的中繼間布置，在滿(mǎn)足施工工藝的前提下，應充分考慮到施工時(shí)各種有利條件或不利條件的影響。�ネㄟ^(guò)本工程的施工，為更長(cháng)距離或更大口徑的頂管施工積累了經(jīng)驗。