大直径混凝土顶管出洞的关键施工技术

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发布时间：2021-09-09

资料介绍

大直径混凝土顶管出洞的关键施工技术
Key Construction Technology of Pipe-Jacking out of Hole for Large
Diameter Concrete Pipes
徐冬宝
上海市城市排水有限公司上海200233
摘要：顶管进出洞技术是顶管工程施工的关健技术。结合上海市污水治理白龙港片区南线输送干管工程2．2标段项管工
程实践，对目前国内最大直径混凝土顶管出洞施工的关键技术— —后靠背制作、洞口土体加固、洞口止水及防止顶管
磕头的一些施工措施等进行了较详细的总结与论述。
关键词：大直径混凝土顶管项管出洞顶管后靠背洞口土体加固洞口止水
中图分类号：TU991．OS 文献标识码：B 文章编号：1004—1001(2013)04—0318-03
1 工程概况
上海市污水治理白龙港片区南线输送干管2．2标段顶管
工程，为外环8 井至迎宾3 井之间的输送总管，西临申江
路立交(外环8 顶管工作井)，东临唐黄路(迎宾3 接收
井)，总长7 890．71 m。
本工程为双管，采用顶管法施工，管道材质为钢筋混
凝土顶管，每节管的长度为2．5 m。管道内径4 000 mm，
外径4 640 mm，为国内最大直径顶管，且单次顶进长度
达2 039．82 m，亦为同直径最长距离顶管。顶管所穿越的
土层主要为l4)层淤泥质黏土和 1灰色黏土，该土层分布
稳定，厚度较厚，但土质较差，呈流塑状，高压缩性，高
灵敏度，抗剪强度ck=10 kPa， k=10．S oC，承载力特征值
fa =52 kPa，比较适合顶管施工，但由于混凝土管节及工具
管自重较大，土体相当较软，顶管进出洞和轴线控制难度
相应增大，易发生各种失稳问题。
本工程采用 640mm土压平衡工具管，质量约152t，
在出洞过程中，由于外部土体经过下沉过程的扰动，且水
土压力尚未建立，浮力几乎为零，会使得顶管工具头出洞
以后在工具管运行振动的情况下产生磕头现象，如果不采
取措施，会使得工具管越项越低，甚至无法控制。而迎宾
1 井还需向工作井两端顶进，且顶进的两个方向还不在一
条轴线上，两个顶进方向上都会预留洞门，在向其中一个
方向项进时，其后靠背必然会封堵住另一个方向的洞f-j，
当其中一个方向项进完成，开始向另一个方向项进时，需
要拆除封堵住另一个方向的后靠背，这对该工作井两个方
向的顺利出洞提出了更高的技术要求。
作者简介：徐冬宝(1960一)，男，大专，工程师。
通讯地址：上海市徐汇区宜山路1121号(200233)。
收稿日期：2013-02—04
318 f建筑施工第35卷第4期
2 后靠背制作
后靠背制作是保证项管正常顶进很关键的一项技术措
施。对矩形工作井中直角出洞口的顶管，可直接将工作井
壁当后靠背，不必再做后靠背，只靠井壁位置放置后靠顶
铁即可；对圆形工作井向一个方向顶进和两个方向顶进在
一条轴线上，其后靠背设置也比较容易；但对圆形工作井
向两个方向顶进，且顶进的两个方向不在一条轴线上，要
保证后靠背工作面与项进轴线成直角，其后靠背的设置有
一定的难度，故对于井内后靠背的布置要求较高。
迎宾1 工作井担负着长为5 765 m的顶管任务，洞口
以及后靠背的可靠性及稳定性不但直接影响到出洞施工是
否顺利，还影响到整个顶管施工的质量和安全。由于迎宾
1 工作井东西两方向作业面不在一条轴线上，顶管存在约
163。的夹角，这对于超大直径、超长距离顶管来说存在较
多困难：一方面，上一阶段顶管的出洞口要在下一阶段成
为后靠背，在非直线对称的情况下保持后靠背的强度及稳
定性较为困难；另一方面，需要针对性的解决管节与井壁
非垂直正交带来的止水难题等。
针对以上问题，由于单根顶管顶力最大达14 000 kN，
迎宾1 工作井为双线并行项进，最大顶力可达24 000 kN，
后靠背须以考虑整体稳定性为原则。为满足该工程大直径
顶管顺利出洞及后续顶进施工，后靠背应在强度及刚度满
足顶管施工要求的前提下，便于安装、拆卸，且经济合
理。为此，特将迎宾1 井的后靠背创造性的采用了便于拆
卸、可重复使用的预制混凝土装配式顶管后座，如图1所
不0
后靠背分预制模块一及模块二，以一定的间隙分层叠
放并通过模块上的预埋件焊接在一起。待安装并经测量调
整到位后，在模块与井壁间注入c30混凝土，使模块组成
的后靠背与井壁连成一体。按井内行车起重能力(30 t)