摘　要：分析天然氣管道穿越某鐵路頂管工程的基坑施工技術(shù)，包括基坑開挖步驟、導(dǎo)軌安裝、頂力的影響因素、基坑保護(hù)的安全措施。

關(guān)鍵詞：頂管；  基坑；  導(dǎo)軌；  頂力

Analysis of Deep Foundation Pit Construction Technologies in Pipe Jacking Project for Crossing Railway

Abstract：The foundation pit construction technologies in the pipe jacking project for natural gas pipeline crossing a railway，including excavation steps of foundation pits，guide rail installation，influence factors of jacking force and safety measures for foundation pit protection are analyzed．

Keywords：pipe jacking；foundation pit；guide rail；jacking force

1　工程概況

天津市供熱鍋爐房煤改氣工程中，有一條DN800mm中壓天然氣管道需要穿越簡陽路、大沽排污河、某鐵路，本工程位于該鐵路K11+220.0里程處，頂管施工頂進(jìn)長度為177.0m，管道與該鐵路斜交84.8°。該鐵路軌頂標(biāo)高為6.34m，頂管管頂標(biāo)高為-7.695m，頂管全部采用Ø750mm鋼筋混凝土管節(jié)，壁厚為175mm。

本工程采用土壓平衡頂進(jìn)的施工工藝進(jìn)行施工。頂進(jìn)工作坑長為8.0m，寬為6.0m，深為14.4m。接收工作坑長為6.0m，寬為6.0m，深為14.4m。頂進(jìn)工作坑和接收工作坑均采用Ø1.0m鋼筋、混凝土灌注樁防護(hù)，樁長為30m，樁間距為0.2m，外圍采用Ø0.6m三軸水泥攪拌樁止水帷幕，樁長為30m，樁間距為0.4m。樁頂以下共設(shè)置3道支撐。

2　基坑開挖步驟

第一步，先安裝支撐，再使用挖掘機(jī)挖土。開挖原則：開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖。

第二步，挖土至槽底，做排水溝和集水坑，清平槽底。挖土接近槽底時(shí)改用長臂挖掘機(jī)。當(dāng)挖至基坑底時(shí)(底板下平面)，四邊挖排水溝，深為0.3m，寬為0.3m，溝內(nèi)安裝Ø200mm無砂混凝土管，空隙的地方用石屑填充。在頂進(jìn)工作坑底的兩個(gè)角(相對(duì)角)上做集水坑，共計(jì)2個(gè)，直徑為0.5m，深為0.5m，周圈及底面用紅磚干砌，外壓草簾子，集水坑內(nèi)設(shè)1臺(tái)潛水泵，用于坑內(nèi)的排水。清平基坑地面，遇有腐軟的地方要挖掉軟土，回填片石或混渣石料以加固土體。

第三步，澆筑底板混凝土，底板下預(yù)埋鋼筋，滿鋪澆筑。底板施工時(shí)首先根據(jù)圖紙尺寸用全站儀或經(jīng)緯儀定出底板邊線?；炷翉闹醒腴_始澆筑，均勻由里向外周圈式擴(kuò)散，澆筑時(shí)使溜管自始至終垂直底板平面。用插入式振搗棒進(jìn)行振搗。澆筑混凝土前將導(dǎo)軌預(yù)埋鋼筋安裝到位，頂面高程誤差控制在±2mm以內(nèi)。

第四步，安裝導(dǎo)軌、做后背、下設(shè)備、焊走道、做護(hù)欄。導(dǎo)軌采用60kg／m鋼軌，數(shù)量2根，與底板同長，即導(dǎo)軌長度取頂進(jìn)工作坑長度減去1.0m。導(dǎo)軌的高程誤差和平面誤差應(yīng)控制在±2mm內(nèi)。

3　導(dǎo)軌安裝

在頂進(jìn)工作坑內(nèi)需安裝導(dǎo)軌，頂進(jìn)工作坑內(nèi)的導(dǎo)軌是與主頂設(shè)備配套設(shè)置的，在安放時(shí)，保持固定即可。根據(jù)本工程所處地點(diǎn)土質(zhì)較軟這一特點(diǎn)，我們將導(dǎo)軌高程控制在比混凝土管道高20mm的水平上，以預(yù)留在掘進(jìn)機(jī)及混凝土管道出坑后(脫離導(dǎo)軌)的下沉量。在接收工作坑內(nèi)，為使掘進(jìn)機(jī)在進(jìn)坑時(shí)與混凝土管道保持在同一直線上，也設(shè)導(dǎo)軌，用槽鋼按設(shè)計(jì)路線及高程做簡易固定。

掘進(jìn)機(jī)機(jī)頭和混凝土管應(yīng)安放在導(dǎo)軌上，以保證混凝土頂進(jìn)方向的精度。要求導(dǎo)軌在頂進(jìn)過程中能承受各種負(fù)荷，確保不發(fā)生位移、不變形、不沉降。安裝導(dǎo)軌應(yīng)先復(fù)核混凝土管道中心線的位置。兩根導(dǎo)軌必須保持相互平行，導(dǎo)軌坡度應(yīng)與混凝土管道坡度一致。導(dǎo)軌由鋼軌、槽鋼橫梁和墊鐵組成，導(dǎo)軌采用60kg／m鋼軌。

為防止頂鐵受力不均，發(fā)生崩鐵事故，必須保證頂鐵與混凝土管道軸線平行，使千斤頂軸線、頂鐵軸’線和混凝土管道軸線處于平行。環(huán)型頂鐵與混凝土管口之間加緩沖襯墊。

后背墻采用定型后背鐵，后背鐵尺寸長為4.0m，高為3.5m，厚為0.5m，在后背鐵與灌注樁之間灌注混凝土找平，使后背墻平面垂直于導(dǎo)軌。

通過對(duì)最大頂力的計(jì)算，我們采用4臺(tái)2000kN等推力主頂油缸作為主頂設(shè)備，成上、下、左、右對(duì)稱布置，使其合力作用點(diǎn)低于后背被動(dòng)土壓力的合力點(diǎn)，使后背所能承受的推力為最大。

4　基坑的臨邊防護(hù)與鋼梯設(shè)置

基坑的臨邊防護(hù)工作至關(guān)重要，臨邊防護(hù)工作要隨挖掘部位跟蹤進(jìn)行?；又苓呑o(hù)欄材料選用腳手架管，護(hù)欄立桿選用2m長腳手架管，沿基坑周邊水平距離每2m設(shè)置l根，外露高度為1.2m，橫桿不少于3道，四周掛密目安全網(wǎng)，底腳立木板。在坑內(nèi)設(shè)置安全警示牌和宣傳布標(biāo)。

隨挖土深度在基坑一側(cè)焊制鋼梯。鋼梯每步高200mm，踏面選用防滑鋼板，寬度250mm。在第一級(jí)支撐位置設(shè)立轉(zhuǎn)彎平臺(tái)。鋼梯寬度600mm，扶手高度1.2m，中間加橫桿一道。在基坑四角設(shè)置2 kW探照燈塔，燈塔選用腳手架管搭設(shè)，地腳埋入地下0.8m，燈塔平面尺寸為2.4m×2.4m，高度為4m。燈具與塔架用防火絕緣材料隔離?；觾?nèi)采用24V安全電壓。

5　頂力的影響因素

5.1　土層性狀

主要包括土的重度、粘聚力、內(nèi)摩擦角、含砂量和地下水位等，作用于管外壁的土壓力與土的重度、粘聚力和內(nèi)摩擦角等有關(guān)，土的含砂量大小影響管與土之間的摩擦系數(shù)，地下水位變化影響土的有效重度。因此，當(dāng)上述因素改變時(shí)，作用于管外壁的摩阻力將隨之改變，從而影響頂力的大小。摩阻力的大小與管徑、管長、埋深、管外壁粗糙度成正比關(guān)系。

5.2　注漿效果

在管外壁與土之間注入潤滑泥漿，避免管與土層的直接接觸，對(duì)減小頂進(jìn)阻力非常有效。實(shí)際注漿效果直接影響摩阻力的減小程度，據(jù)實(shí)測注漿后頂力一般可減小至注漿前的30％左右。

5.3　施工因素

頂進(jìn)過程中若停歇時(shí)間過長，則重新啟動(dòng)時(shí)預(yù)力會(huì)增大，四周松土?xí)湓诠鼙谏媳?shí)，同時(shí)水分也會(huì)從潤滑泥漿中離析出來，使減阻作用失效，造成頂進(jìn)阻力增大。在頂進(jìn)過程中管道不可避免地會(huì)偏離設(shè)計(jì)軌跡，故需進(jìn)行糾偏，主要根據(jù)管外壁上不對(duì)稱的土壓力使管道改變方向，由此將增大頂進(jìn)阻力。一般在進(jìn)出洞口處糾偏次數(shù)較多，頂力將明顯增大。

6　基坑保護(hù)的安全措施

6.1　安全保證措施

開挖由架子隊(duì)長直接負(fù)責(zé)，開挖前做好施工人員安全培訓(xùn)工作，特別是現(xiàn)場機(jī)械操作人員的安全教育工作，確保開挖工序的安全穩(wěn)步進(jìn)行。施工員做好測量放線，控制好基坑的穩(wěn)定，由專職安全員組織施工人員及時(shí)檢查基坑安全情況，全天候檢測，并及時(shí)上報(bào)檢測數(shù)據(jù)。

項(xiàng)目部設(shè)專職安全人員，對(duì)施工現(xiàn)場的安全情況進(jìn)行現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)整改，確?；娱_挖順利進(jìn)行。

6.2　應(yīng)急措施

在基坑開挖期間，設(shè)專人檢查基坑穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。地基承載力檢測合格后，應(yīng)及時(shí)澆筑底板混凝土，嚴(yán)禁長期將基坑暴露，以免發(fā)生塌方等意外。

基坑邊緣2.0m范圍內(nèi)不準(zhǔn)堆積棄土，不準(zhǔn)堆放建筑材料，不準(zhǔn)存放機(jī)械?；舆呁獠亢奢d不得大于15kPa。

6.3　操作安全技術(shù)措施

技術(shù)人員必須在基坑開挖前對(duì)現(xiàn)場施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，并持證作業(yè)，掛牌負(fù)責(zé)，定機(jī)定人操作；所有進(jìn)場機(jī)械必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，保證機(jī)械設(shè)備完好；夜間施工配備足夠照明設(shè)備，派專人指揮施工機(jī)械及車輛；加強(qiáng)基坑監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)通知施工負(fù)責(zé)人，做好應(yīng)急處理。

7　結(jié)語

基坑開挖由于施工難度大、工期較緊，因此施工質(zhì)量控制較難。通過對(duì)該工程進(jìn)行較嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制，取得了較好的開挖效果。施工時(shí)，根據(jù)不同的地質(zhì)條件采取了路基注漿、鉆孔灌注樁、水泥攪拌樁等加固措施進(jìn)行基坑臨時(shí)維護(hù)，有效地保證了基坑開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和路基的安全。通過采取合理的分段、分層的基坑土方開挖，做到了既不影響鐵路路基土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，又保證了基坑開挖的效率和速度。

本文作者：楊惠豐

作者單位：天津市津燃熱電有限公司