顶管施工地下对接施工工法

1顶管施工地下对接施工工法的特点

顶管地下对接是利用2台经过改造加工过的顶管掘进机，在不设中间接收井的情况下，从两端向中间顶进，通过准确的双向测量控制，将2个顶管掘进机外壳作为隧道永久结构进行对接，实现超长距离隧道或转角隧道或不同管径隧道贯通的一种施工方法。

顶管施工地下对接施工工法有以下主要特点。

1）可以实现多种形式对接。实现直线对接、曲线对接、直角对接、斜角对接等不同线形的对接；实现同管径隧道和不同管径隧道的对接。便于对不同夹角隧道、不同管径隧道的直接贯通和超常规距离顶管施工。

2）为便于对接的实现，对掘进机的外壳后内部结构进行改造，使对接成功后的2个顶管掘进机的外壳作为隧道的永久结构，掘进机的内部机械拆除后回收。

3）2个顶管掘进机在施工过程中可实行联合双向测量，以改进测量工艺修正测量误差，确保精确对接的实现。

4）采取了对接区加固及防水、机头连接、内部结构施工等关键技术，以确保对接贯通和施工安全。

施工应遵照国家标准《地基与基础施工及验收规范》、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》、《建筑安装工程安全技术规程》和上海市建委须发的《市政工程质量检验评定标准》等顶管标准进行。在施工过程中，需采取一定的辅助性关键技术措施，主要有掘进机对接段的加固措施以防止水土流失和控制地面沉降；2个掘进机之间的准确定位和连接措施；对接段隧道内部结构的施工技术措施等。

2施工工艺流程

顶管施工地下对接施工工艺流程如图1所示。

图 1 顶管施工地下对接施工工艺流程

3 施工关键技术及质量要求

3.1掘进机结构改造

掘进机及相关辅助设备结构的改造是对接能否完成的前提和主要条件。应着重考虑以下几个方面。

1）掘进机双向切口结构改造分直线和夹角对接2种，应便于对接导向和连接。

2）合理布置掘进机及相关辅助设备的整体结构以便对接后掘进机内部机构拆除和后续工序的进行。

3）合理地布置掘进机环向注浆管和面板正面土仓注浆管，使之能更好地改良土质和建立可靠的隔水帷幕。环向布置的注浆管共有12根，分6组；正面土仓布置的注浆管共有8根，分4组。注浆管布置如图2所示。

图 2 注浆管布置图

 

3.2 隧道对接区的加固及防水

在顶管对接施工结束后，为保证机头开仓连接施工时不发生水土渗漏，保证2个对接机头形成封闭的整体和施工安全，必须在对接施工前对顶管对接区土体预先进行加固。这是安全的基本保障。土体加固采用常规的旋喷桩和注浆施工方法。

1）对接区预先加固。加固范围为顶管外周之外2~3 m厚度的土体。由于顶管需穿越加固区，所以加固区土体强度要认真控制。加固区土体强度也不宜太高，以利于顶管机头顶进。加固施工可提前一周左右完成，水泥掺入比控制为8%~10%。

2）机头内部注浆。对接顶管准确定位后，应提前检查土体加固情况，根据加固情况的需要，通过机头面板注浆孔补充注浆，以确保不发生水土渗漏。在先对接、再进行对接区土体加固的情况，必须对机头底部的加固“盲区”进行补充注浆；对地面不具备注浆条件的，需在设备改造时合理布置注浆孔，通过机头内部向对接区进行土体加固。

3.3顶管对接施工测量及轴线控制

顶管对接施工测量的工作质量是2个掘进机之间的准确定位连接的关键。必须精心实施，确保精度，还要配合采取轴线调整措施、技术措施和管理措施。

1）人员组织及仪器设备。成立专门测量放样小组，由有理论和实际施工经验的测量工程师负责实施。使用工程要求的测量仪器，施工中应跟踪测量，并及时对数据进行分析，以指导顶管施工。

2）顶管轴线测量控制。以2个顶管工作井的洞口实际坐标为基础，建立测量控制网，进行双向联合测量。测量的控制点设置在不易扰动、通视条件好、方便校核的地方，并加以保护。根据顶管轴线变动情况在顶管施工中做到勤测、勤纠、精纠。

3）对接点的控制测量。对接区轴线控制的好坏对对接顶管的成功与否至关重要，所以从技术措施到控制管理必须做到严、细、准。对接压顶进纠偏角度控制在±1°之内。

在控制测量精度的同时，也要精确计算出2个机头的姿态，要求保持2个机头的中心轴线在同条直线上，即2个机头的姿态要一致。

顶管过程中，要加大对接区的测量频次和复核频次。对地面和周围管线及建筑物进行全过程监测以确保土体的最大沉降量和变形符合规定。

3.4顶管对接段机头连接施工

包括2个掘进机之间的距离控制、设备拆除土体清除、补充注浆、机头连接等施工过程。

1）当2个顶管掘进机刃口接近时，必须对2个掘进机机头的姿态进行测量，要求使2个掘进机尽可能保持同轴或平行；测量工作与掘进机的推进须配合进行，并控制对接位置；将轴线偏差角度和掘进机刃口间距控制在最小值。2个掘进机的间距由对接偏差来确定，掘进机刃口间距应<10 cm，2个顶管掘进机刃口连线与掘进机轴线的夹角应<15°。

2）机头连接施工之前，必须按应急预案准备各种设备和材料，确保施工现场通水良好。机头连接需先在掘进机胸板上割除小孔，以观测土体加固和渗水情况。根据观测情况的需要进行双液补浆，直到确保安全要求，再进行下一步施工。

3）拆除掘进机内部各种机电设备。拆除顺序为电器零部件、液压系统零部件和纠偏装置，切割和拆除刀盘及驱动装置、其他掘进机附件。

4）掘进机胸板割除和刃口连接施工须同时进行。整个胸板按井字形分块，先割除顶部胸板，并及时将提前备好的钢板将掘进机刃口焊接连接（先点焊定位，再满焊封死）；依次由顶部向两侧、底部进行刃口连接，最后封死底部，胸板两侧的焊接须对称进行，每块钢板间必须满焊连接，以达到防水效果。

3.5 对接区隧道内部结构施工

对接区隧道混凝土结构应满足原设计的强度和抗渗要求，内径误差应<10 mm。

顶管对接机头连接完成后，需按原隧道结构设计进行结构施工，以保持隧道的完整性。

1）对接区掘进机外壳处理。先割除机头内加筋板，在混凝土浇注前对机头外壳内表面进行除锈处理；对机头外壳表面的渗水点进行处理，确保混凝土浇注前无渗水现象。

2）钢筋模板。根据隧道原有内径尺寸以及管节配筋进行钢筋绑扎，按工程质量要求固定好预埋件；模板材料可采用事先加工定型的弧型钢模或小钢模板进行拼接得到。要根据管节内径来选用模板材料；模板施工前必须涂刷脱模剂。

3）混凝土浇注。混凝土需满足设计的强度、抗渗要求，并要有良好的可泵性。整个管节分3次浇注，第1次、第2次采用常规混凝土浇注方法进行混凝土振捣浇注施工；第3次浇注拱顶结构时，为保证混凝土的密实度，在拱顶模板间隔5m左右预留浇注孔，采用网喷混凝土的浇注方法，将混凝土用软管通过预留浇注孔送入模内。对接压管节混凝土灌柱示意图见图3。

图 3 对接区管节混凝土浇注示意图

4机具设备

根据隧道直径需要相应的顶管掘进机2台，而且掘进机结构需根据隧道直径和线型经过改造和加工，尤其是机头外壳要便于对接并将作为隧道永久结构外模。

其他配合顶管施工的附属设备同常规顶管施工工艺。由于对接区内部结构施工，需要常规钢筋混凝土结构施工的相应设备。

5结语

上海市第一市政工程有限公司运用顶管施工地下对接施工，对4段顶管对接成功。

其隧道轴线偏差、线型控制、对接压的内部结构质量均符合设计和规定要求，周边环境的沉降变形也在规定范围内，解决了一般非开挖技术难以解决的问题，工程效果好，并取得良好的社会效益和经济效益。

 

本文由唐兴装备整理自《顶管施工地下对接施工工法》董泽龙，徐刚，徐飞，转载请注明出处，如有侵权请联系删除。