浅谈深基坑流沙段双向泥水平衡顶管救援方法

1. 引言

泥水平衡顶管施工技术属于非开挖穿越方式一种，流沙地段由于分布不均匀常出现顶管机头抱死，导致顶管失败现象，下边结合我公司施工经验，浅析深基坑流沙段双向泥水平衡顶管救援方法。

2.施工工艺流程

2.1 顶进位置测量定位

用激光经纬仪和RTK全站仪对抱死的泥水平衡机头进行定位，通过经纬仪定位顶管上下左右偏差，用RTK全站仪通过左右偏差将管道中心线放出，作为控制管线顶管的轴线，通过上下偏差确定泥水平机头的深度。

2.2 接收井变更发送井

将原设计接收井位置变更成发送井，发送井采用拉伸钢板桩，以企口相接，形成矩形的围堰支持井壁的工作井。

2.3 顶力计算与后背设计

（1）顶力计算

推力的理论计算：

F=F1十F2

式中F一总推力；F1迎面阻力；F2一顶进阻力；

F1=π/4×D×PD一管外径；P一控制土压力；P=Ko×γ×Ho；式中Ko一静止土压力系数，一般取0.55；Ho一地面至掘进机中心的厚度，取最大值4.6；γ一流沙的湿重量，取1.9t/m³；

F2=πD×f×L

式中f-管外表面平均综合摩阻力，流沙段取1.2t/m²；D一管外径；L一顶距，由此，总推力F=F1+F2。根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。

（2）后背的计算

后靠背受力计算公式

Fc=（KrBoH（h+H/2）r×Kp）*2

式中Fc一后背墙的承载力；Bo一后背墙的宽度，m本工程为4m；H一后背墙的高度，m本工程为2m；h一后座墙的厚度，本工程为2m；一流沙的容重，KN/m³容重为18KN/m³（查阅《建筑结构荷载规范》Kp一被动土壤系数（与土的内摩擦角Φ有关，其计算公式为：Kp=tan²（45°+Φ/2），经查阅资料黏土的内摩擦角度数为28°~36°，取Φ中=30°；Kr一后靠墙的土坑系数；Kr=0.9+5h/H；

2.4 计算双向顶管顶进长度

双向顶管长度L=√￣L3∧2+（L2-L1）∧2]

公式中L1为RTK放线测量距离，单位m；L2为设计要求距离，单位m；

L3为顶进水平偏差单位m；由以上公式计算出需要双向顶管的长度L，既救援顶管长度。

2.5 泥水平衡顶管纠偏

顶进过程中不断地观察光靶上激光点的行走轨迹，与RTK全站仪所放中线核对，如发生偏移大于20mm，预测机头又有向偏差大的方向发展的趋势时，要采取纠偏措施。纠偏时开动纠偏千斤顶。纠偏时每1m测量一次，并做机头和机尾的数据比较，有回归趋势时，保持一段顶进距离后，要停止纠偏，防止左右摆动。

2.6 双向顶进位置测量定位

顶管机严格按设计轴线推进，及时观测顶管动态数据，调整顶管各施工参数，通过位于工作井内的激光经纬仪，将激光点打在激光坐标靶上，再通过闭路电视反应在电视显示器上，当泥水平衡顶管机头与救援机头距离W1=1m时进行停止顶进，用激光经纬仪和RTK全站仪复核两个泥水平衡机头的位置。

2.7 打拉森钢板桩

在垂直于顶管轴线放线两侧各5m的位置打拉森钢板桩，长度L=L1+L2+W1+W2，L1为被救援泥水平衡机头长度；L2为双向救援泥水平衡机头长度；W1为两机头间距1m；W2取打桩余量大于1m，保证L/2取整数后大于300mm即可。

拉森钢板桩的打入地下深度不少于挖土深度的1/3，以深基坑10m为例，选用拉森钢板桩长度>10+10×1/3，故选15m拉森钢板桩，打桩前放出打桩边线，用打桩机将拉森钢板桩打入地下。

2.8 救援井开挖及拉森钢板桩支护

救援井开挖采用机械和人工开挖相结合，机械用长臂挖机进行开挖，开挖土方用运土车倒运远离基坑，当挖到地表下1.5m左右时，应对板桩工作坑设置第一道支撑，支撑用用30工字钢采用框形四个角部分加45°的斜撑，焊接牢固后接着继续进行挖土，以后每挖1.5m就需设置一道支撑。机械开挖距离泥水平衡顶管机头上表面高程1m时采用人工开挖，将两个泥水平衡机头暴露。

2.9 取顶管机头和套管拼接

（1）取顶管机头

采用吊车将两个泥水平衡机头从深基坑中吊出，吊出后由拖板车运走进行修理。

（2）套管拼接

通过开始时计算的套管数量N=L/2，N为套管数量；L为深基坑井长度。

救援井内加设套管为特殊制作，需在套管顶部预埋吊耳，利用吊车将套管吊入救援井进行拼接，拼接完成后预留300mm间隙，由双向井侧启动液压千斤顶进行顶进，确保套管接口咬合。

2.10 救援井回填、设备拆除

套管拼接完成后进行混凝土素土浇筑，浇筑至套管顶500mm，将开挖土到运回救援井内，每300mm进行夯实，夯实系数不小于0.92，同时将坚井内支持进行拆除，回填完成后用打桩机将拉森钢板桩拉出。

救援井回填完成后将两个泥水平衡顶管发送井内顶镐、后背铁等顶管设备拆除。

3.质量保证措施

3.1 必须认真研究土质资料，精确求出排水泵流量，确定用多大动力排水泵。

3.2 采用调节顶管推进速度来控制刀盘压土，其特性较硬，变化较快；加大进水流量，其特性较软，变化较慢。必要时同时使用这两种方法来控制。

3.3 在推进过程中，必须注意偏差发展的趋势。纠偏的原则是：务必让偏差保持在较小的波动范围内，并且做到勤测勤纠，小幅度纠和看趋势纠。

4.总结

通过以泥水平救援施工为例，本文对深基坑流沙段双向泥水平衡顶管救援进行介绍，希望通过我的介绍能够为类似非开挖穿越救援施工提供帮助。 

 

 

本文摘自《中国石油和化工》中的《浅谈深基坑流沙段双向泥水平衡顶管救援方法》谭永亮，如有侵权请联系删除