引言

在管道工程建设过程，顶管施工对于技术要求严格，需要根据工程所处环境和实际特点，对于顶管技术进行合理选择。在异形井施工过程，双向始发施工技术的应用能够提高顶管效率，因此，研究此技术在具体施工实践中的应用具有现实意义。

一、工程概况

本工程为宁波市轨道交通7号线土建工程，地处福民公园内，车站主体从公园下方斜穿，过街出入口（B1和B2）采用顶管施工，平面及纵断为直线线性，顶管横断面外尺寸7.5m*4.3m，壁厚0.5m，管节长1.5m；其中B1段顶管长60m，关节40节，上坡顶进，坡度1%，覆土厚5.32m～6.41m，B2段顶管长69m需要46节，要下坡顶进，坡度1.4%，覆土厚6.41～6.92m。

始发井为不规则的多边形结构，洞口尺寸为9.6m*9.4m（长*宽），内衬墙厚0.7m，开挖深度为12.36m。采用灌注桩+三轴搅拌桩止水，基底下3m位置用三轴搅拌桩加固。用φ850@600搅拌桩对两个始发端土体进行加固，始发端加固、围护桩间选择高压旋喷桩补强。

顶管用后靠结构的总高度为6.05m，组成结构包括两根T型柱和一个菱形柱。钢模板、后背结构填充浇筑C45混凝土。保证后靠钢盒、后背结构能充分接触。顶进产生的反顶力可在后靠结构上均匀分布。

二、异形井顶管双向始发施工技术应用

（一）异形柱后靠背的优点

通常一般顶管施工中始发井结构为规则矩形，后靠结构具有加固土体功能。福民公园站B号出入口及C号风亭兼做始发井，出入口属于异形结构，原设计图纸后靠结构和洞门相距17米，顶进到最后一段时需设置临时顶铁，可能对顶进施工造成影响。此时，本单位与设计单位之间展开沟通，将原有的始发井变为下沉式结构，此时，顶管后靠结构高度变成6.05m，使用T型柱2根，菱形柱1个组成。

图1后靠钢盒及结构连接平面示意图

图2 临时后靠结构立面示意图

结构下部1.15m反力借助内衬墙传递给后部原状土，结构上部4.9m反力借助T型柱、菱形柱传递反力，将其传递给内衬墙。因此，为了确保力传递均匀，根据实际顶进轴线放样结果来安装后靠钢盒，选择钢后靠背为钢模板，后背结构填充C45混凝土，保使后靠钢盒、混凝土后背充分接触。当后靠结构和洞门间距缩小后，施工过程更安全，有助于控制最后管节顶进材料成本^[1]。

（二）始发前施工遇到问题及解决措施

1.始发井吊装孔小，顶管机安装后洞门破除空间不足

因为顶管施工的始发井是异形基坑，且B1出入口方向的始发井长9.6米，后靠长为1.3米，净空剩余8.1米，顶力架长3.1米，顶管机长6.06米，所以难以无法满足顶管机的安装需求；在B2出入口方向的始发井长度9.4米，后靠背长1.6米，剩余净空7.8米，顶力架长3.1米，顶管机长6.06米，导致顶管机安装困难。

图3 后靠钢盒及结构连接平面示意图

在结构设计出图前和设计单位及时沟通，了解到始发井大小难以满足顶管机安装的空间需求，但是设计方明确更改洞口结构尺寸之后的梁柱受力难以达到要求，不同意更改设计。针对以上问题，采取如下解决措施，严格控制始发井的加固区施工质量，使加固强度达到设计要求。始发洞口尺寸影响顶管机安装，可在空间允许前提下，先完成前中壳体的安装，安装之后顶管机和距洞门间距0.64米，难以洞门破除，垃圾清理。项目部及时寻求专家及设计单位建议，经研判，提前将全部洞门破除的风险性大，不安全因素多，可在安装完成前、中壳体后始发条件验收，通过后破除洞门。破除后安装推进前、中壳体安装。

2.始发井重载便道和洞口距离远，履带吊型号较大

履带吊站处于始发井B号的出入口、C号风亭基坑重载便道上，吊装作业和基坑边相距2m，基坑边和始发井的距离14米，履带吊和始发井的中心距离19米，履带吊的中心宽度6米，因此，理论上吊装半径取值25m（计算取26m），选择36m主臂能够达到吊装要求。因为顶管机的下壳体重55t，吊具重2t，下壳体高2.15m，在钢丝绳起吊后，高出下壳体7m，且大臂、吊钩安全距离为6m。假设起吊高度最大H1，顶管机的下壳体底到地面的高度2m，吊钩到下壳体底部高度15.15m，则起吊高度18m。吊装半径26m，则履带吊大臂最小长度30.5m。按照作业情况，应选择450吨起重机预制管材可达到规范要求。450吨履带吊租赁费用每个月200000元，可能超出业主合同单价。针对以上问题，在顶管施工前，项目部和设计单位展开沟通，提出在B号出入口、C号风亭顶板上修重载便道，将履带吊的吊装距离减小，经设计单位的验算，同意以上方案，重载便道厚度30cm，将吊装距离减少。经过验算，选择200吨履带吊完成吊装施工能够达到安全规范要求和起重量要求。

（三）顶进施工技术应用

1.始发顶进

顶管机正面为三轴水泥搅拌桩，应控制顶进速度为0.5～1.0cm/min，可以添加清水润滑螺旋机，待顶管机向原土进入以后，为预防机头出现“磕头”情况，需要将顶进速度提高，保证土面压力略高于理论值，控制对土体的扰动，预防地面沉降。始发洞门的预埋钢环、机壳之前存在间隙，大小10cm。在顶管机头始发环节，容易造成水土流失，导致土体沉降，损坏管线或者道路。因此，当顶管机进入始发洞口的加固区的时候，要将顶进速度放慢，对出土量进行调整，将机头正面的土体压力逐渐减小，保证顶管机设备的完好性，洞口结构的稳定性。当洞口的围护结构被凿除以后，剩余1/2即可安装顶管机，按照测量姿态，保证其缓慢顶进。顶管机完全入洞以后，对于洞口的止水装置损坏与否进行检查，如果存在损坏，要立刻进行整修，预防浆液和泥水外露。指派专人对于洞口变形情况全面观察，保证顶管设备的完好，洞口结构稳定^[2]。

出土控制根据掌子面的压力，对于顶管机进行增压，待其达到理论值之后才可出土。顶管机出加固区之后，应按照计算压力持续掘进，对于顶管的影响范围全面观察，保证掘进速度和出土器匹配。

按照项目施工需求，其需要穿越地层，顶进施工要遵循“边顶进、边出土”原则，保证掌子面土体压力达到动态平衡状态，按照变形监测数据，对于顶进速度进行动态调整，在初始段不可快速顶进，要控制速度在5～10mm/min之间，之后常规顶进速度在10～20mm/min之间，利用注浆减阻方式，结合顶进力特点，对于顶进速度进行合理调整^[3]。

2.顶进减阻

顶管吊装进入井下之前，要对其外壁进行烘烤、涂蜡处理，辅助顶进施工顺利进行。在施工期间，压注减阻泥浆，让顶管机外壳、管节外壁形成完整的浆液薄膜，降低顶进施工阻力。使用触变泥浆可将管节、土体以及掘进机之间摩擦力减小。为了保证机头泥浆稳定，前5节管道选择自动注浆系统施工，及时将注浆补充，控制顶进阻力。根据本工程顶管机外壳和管节间隙要求，考虑尽管需要穿越淤泥土层,将泥浆流失、外渗和损耗等情况考虑其中，所以触变泥浆用量为理论值4倍。注浆压力设置要保证泥浆能够顺利注入管道外壁，不会对地层造成扰动。

本项目选择土压平衡掘进机，控制注浆压力231.84～347.76KPa。顶进施工要对顶部的注浆压力进行严格控制，强化底部注浆压力控制，预留充足注浆孔，按照压力传感器的实际数值，选择前端注浆、拌浆方式，及时足量注浆。施工阶段，为保证顶进施工按照轴线方向进行，控制管节偏差，需要将停顶时间减少，控制顶进阻力^[4]。

（四）吊装施工

顶进期间管节拼装在起吊前应试吊，保证操作平稳，预防管节被碰撞、损坏。整体吊装就位。使用断裂强度高于破断拉力的80%钢丝绳，编结长度高于300mm。先检查连接点牢固性，满足要求后试吊，吊钩、管节重心垂直，缓慢起绳，不得斜拉、强拉。管节不得碰触电源，严禁靠近高压线路，保持安全距离。顶管机顶进接收井后，将顶管机拆解，分段吊出。吊装顺序为前壳体上分体、前壳体下分体、中后壳体、螺旋输送机、附属设备。

结束语：综上分析，在异形井施工阶段，顶管技术的应用要从工程建设需求出发，制定施工方案，做好顶管之前的各项准备工作，规范顶进施工操作，对顶进姿态进行测量，及时采取纠偏措施，通过双向顶进，高效率完成施工内容，提高技术应用有效性。

参考文献：

[1]王梅泰.市政给排水施工中的非开挖顶管施工技术思考解析[J].居业,2022(7):3.

[2]徐中秋,杨扬,鲁芬婷.顶管施工对始发端土体影响的分析与研究[J].新乡学院学报,2022(09):039.

[3]谢平贵.浅析管线密集区顶管始发接收加固技术[J].工程技术,2021(1):249-250.

[4]孙磊.某地铁出入口通道顶管法施工分体始发设计[J].低碳世界,2020,10(4):2.