由廣州金土承頂?shù)膰鴥?nèi)頂進(jìn)距離最長、綜合管廊斷面最大矩形頂管工程貫通

2017年11月18日上午，由廣州金土巖土工程技術(shù)有限公司承頂?shù)奈覈壳绊斁嘧铋L、綜合管廊斷面最大的矩形頂管工程——蘇州市城北路綜合管廊元和塘頂管工程順利貫通。

蘇州城北路綜合管廊工程，位于蘇州市城北東路與滬霍線高速入口相交處。管廊頂管沿線穿越蘇州軍分區(qū)房、石化加油站、交警二中隊(duì)、民房及齊門立交橋等建筑(構(gòu))物，沿線下穿寬約40 m的元和塘河道以及給水、雨水、電信、光纖等地下管線。管廊頂管斷面尺寸為9.1 m×5.5 m，一次頂進(jìn)長度為233.6 m，采用多刀盤組合式土壓平衡矩形頂管機(jī)掘進(jìn)施工。

全國之最——233.6 m超長距離頂進(jìn)

蘇州城北路元和塘頂管工程是國內(nèi)管廊領(lǐng)域斷面最大、頂進(jìn)距離最長的矩形頂管工程，總長度達(dá)到233.6 m。超長距離頂管施工使得頂進(jìn)阻力較大，為克服此問題，全程采用30支200 t千斤頂，為頂管機(jī)提供60 000 kN的頂推力和設(shè)置2道中繼間作為接力儲備，并通過減阻措施減小頂進(jìn)阻力來保證頂進(jìn)施工順利完成。本次頂管施工采用壓濃泥和注觸變泥漿相結(jié)合的減阻創(chuàng)新技術(shù)，大大減小了管周摩阻力，全程頂進(jìn)233.6 m的過程中未啟動中繼間，大幅提高了頂進(jìn)速度，到達(dá)終點(diǎn)位置時實(shí)際頂力值為36 300 kN，實(shí)際施工頂力值為理論值的50%～55%。

國內(nèi)綜合管廊頂管斷面最大——9.1 m×5.5 m

長9.1 m、高5.5 m的斷面尺寸，也是管廊工程矩形頂管施工領(lǐng)域的全國之最。針對該項(xiàng)目，獨(dú)家研發(fā)的頂管機(jī)有2層樓高，質(zhì)量達(dá)到266 t，這么大斷面的矩形頂管機(jī)在蘇州城區(qū)地下9 m深處連續(xù)穿梭近百天，要求頂進(jìn)的精準(zhǔn)度必須控制在厘米級?，F(xiàn)場施工時采用3臺激光儀對頂管機(jī)姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，測量人員每天用全站儀進(jìn)行人工復(fù)測，確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而為頂進(jìn)施工提供準(zhǔn)確指導(dǎo)。

此外，由于本項(xiàng)目掘進(jìn)斷面大，出土量大，若采用小車出土，隨著頂進(jìn)距離的增加施工效率會降低。經(jīng)過對設(shè)備進(jìn)行改造，將從螺旋器出來的余泥進(jìn)行再改良后用泵送出泥方式，大大提高了頂進(jìn)效率。

據(jù)地質(zhì)勘查資料顯示，頂管機(jī)穿越的地層多為粉砂夾粉土層和粉砂層，此類土層就像海綿吸滿了水分，頂進(jìn)過程中極易出現(xiàn)噴涌。面對前所未有的技術(shù)難度，經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗(yàn)以及對改良添加劑的研究，最終采用了纖維素+聚丙烯酰胺等添加劑的配比改良方案，改善了土體的塑性和流動性，頂管機(jī)螺旋器出土順暢，開挖艙內(nèi)土體自穩(wěn)性好，頂進(jìn)工作順利，達(dá)到了良好的改良效果，同時很好地控制了地面沉降變形。

突破多項(xiàng)高難度施工瓶頸，為超大超長頂管施工積累經(jīng)驗(yàn)

作為國內(nèi)首批在地下綜合管廊施工上運(yùn)用矩形頂管技術(shù)的工程，雖然國內(nèi)矩形頂管綜合管廊建設(shè)化程度較高，但是仍然面臨矩形頂管施工理論研究不足、關(guān)鍵技術(shù)缺乏和規(guī)范化程度不高等問題。因此，對大斷面長距離矩形頂管設(shè)計理論、施工技術(shù)、施工規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)地研究是非常有必要的。

針對本項(xiàng)目所涉及的超長超大矩形頂管設(shè)計制造、管節(jié)設(shè)計制造和頂進(jìn)力計算等一系列力學(xué)理論和技術(shù)研究課題多達(dá)21項(xiàng)。由蘇州城市地下綜合管廊開發(fā)有限公司、悉地(蘇州)勘察設(shè)計顧問有限公司、中鐵上海工程局集團(tuán)、廣州金土巖土工程技術(shù)有限公司與中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)聯(lián)合開展科研，突破了多項(xiàng)高難度施工瓶頸，收集了大量第一手資料，總結(jié)形成了一系列施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，以期為我國今后地下綜合管廊和更長更大的頂管工程施工提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

(廣州金土巖土工程技術(shù)有限公司陳雪華供稿 2017-11-19)