劉科 楊昊晗 蔡彬彬 吳奇飛 馬紅超 司維

摘 ? ?要：文章結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)曲線頂管中管道曲率變化進(jìn)行了分析，從工程背景、管道測(cè)量、管道糾偏三方面進(jìn)行了論述，提出了全站儀結(jié)合AutoCAD等軟件對(duì)曲線頂管測(cè)量糾偏作業(yè)的方法，進(jìn)行了曲線頂管糾偏過(guò)程中管道曲率變化的研究，解決了在頂管過(guò)程中對(duì)管道頂進(jìn)曲率無(wú)法有效控制的問(wèn)題，對(duì)類似工程有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：曲線頂管;測(cè)量;技術(shù)

1 ?前言

由于我們國(guó)家城市基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展進(jìn)程越來(lái)越快，規(guī)模越來(lái)越大，造成城市地下、地上空間的擁擠程度比較過(guò)去大大增加。相應(yīng)的對(duì)于地下市政管道設(shè)施的需求量與各種限制條件也越來(lái)越多。因此，傳統(tǒng)的開槽施工已經(jīng)無(wú)法滿足城市交通等方面的限制要求。在此問(wèn)題的基礎(chǔ)之上，以頂管技術(shù)為代表的非開槽施工技術(shù)得到了很好的運(yùn)用與發(fā)展。

在長(zhǎng)距離頂管施工中，在遇到地質(zhì)條件復(fù)雜不明的情況下，這就要求管道繞行，避讓障礙物;另外管道在通過(guò)地面建筑密集、交通繁華地段，往往也需要鋪設(shè)曲線管道，最大限度的減少對(duì)周圍建筑物及交通的影響。

2 ?工程概況

商丘市污水管網(wǎng)和中水管網(wǎng)工程蔡河段（歸德路～連霍高速）：北起現(xiàn)狀歸德路，南至連霍高速，沿線與迎賓路等相交。污水管沿河道東西雙側(cè)布置，經(jīng)污水泵站提升后，最終排入第二污水處理廠，全長(zhǎng)約4895m，采用機(jī)械頂管施工。

本工程蔡河段西側(cè)XW-02至XW-03頂進(jìn)軸線方向有大量民房及信號(hào)塔等建筑物，人員比較密集，據(jù)調(diào)查房屋及信號(hào)塔無(wú)施具體工圖，且民房地基抗擾動(dòng)能力較弱，信號(hào)塔等建筑基礎(chǔ)不詳，如強(qiáng)行頂進(jìn)可能對(duì)房屋結(jié)構(gòu)、信號(hào)塔基礎(chǔ)造成破壞，形成安全隱患，頂管機(jī)頭也將遇阻不能工作，并且機(jī)頭取出比較困難，無(wú)論是進(jìn)行廢棄已頂進(jìn)完成的污水管線、頂管機(jī)頭處理或是破壞原有地基增加井位方案，都將造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。故此段采用曲線頂管施工，繞過(guò)居民房屋及信號(hào)塔。

該段頂管頂程323.7m，管頂覆土高度5.6-5.9m，全段管道為DN1800鋼筋混凝土承插口管。全程分為直線-曲線-直線三段，其中第一直線段長(zhǎng)度120.47m，曲線段長(zhǎng)度165.23m，第二直線段38m曲線段曲率半徑為876.08m，累計(jì)糾偏15.53m。

為方便測(cè)量糾偏，頂管施工之前在該區(qū)域建立平面控制網(wǎng)，在XW-02和XW-03井位附近各增設(shè)一堅(jiān)固可靠的控制點(diǎn)，與附近水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，以該兩點(diǎn)連線為X軸建立平面相對(duì)控制網(wǎng)。嚴(yán)格測(cè)定工作井和接收井洞口中心坐標(biāo)及高程，按照測(cè)量結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)軸線和坡度，并將測(cè)量結(jié)果作為實(shí)際糾偏測(cè)量的基準(zhǔn)。

3 ?測(cè)量糾偏

3.1 ?曲線頂管測(cè)量

該段頂管的第一段直線段由激光經(jīng)緯儀控制軸線，激光經(jīng)緯儀架于井中強(qiáng)制對(duì)中點(diǎn)上，在平面相對(duì)控制網(wǎng)建立后，測(cè)定該強(qiáng)制對(duì)中點(diǎn)在本相對(duì)控制網(wǎng)中的相對(duì)坐標(biāo)，并引測(cè)2點(diǎn)于井壁之上用作后視，此兩點(diǎn)連線作為曲線段與第二段直線頂管測(cè)量支導(dǎo)線的起始邊。

在機(jī)頭進(jìn)入曲線段后需進(jìn)行地下支導(dǎo)線測(cè)量以定位機(jī)頭，為提高測(cè)量精度，在整個(gè)施工過(guò)程中，保證井中強(qiáng)制對(duì)中點(diǎn)牢固不動(dòng)。儀器采用拓普康ES-602G型全站儀，測(cè)角精度為2″，測(cè)距精度為2+2ppm。在機(jī)頭由第一段直線進(jìn)入曲線時(shí)每頂進(jìn)一節(jié)管測(cè)量一次，在機(jī)頭頂進(jìn)狀態(tài)平穩(wěn)之后每頂進(jìn)兩節(jié)管測(cè)量一次，每站均測(cè)4個(gè)測(cè)回取平均值，每次測(cè)量設(shè)有專人復(fù)核，標(biāo)高控制采用全站儀三角高程測(cè)量。

在施工過(guò)程中，由于管內(nèi)的溫度、濕度較大，且操作空間有限，對(duì)儀器的對(duì)中整平、測(cè)量精度影響較大。故在測(cè)量時(shí)，盡量控制在每天相同的時(shí)間段內(nèi)，對(duì)管線進(jìn)行測(cè)量。來(lái)降低溫度、濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果的差異性影響。

3.2 ?機(jī)頭糾偏

本次頂管工程采用的唐興機(jī)械SPB800泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)的糾偏油缸行程最大為L(zhǎng)=45mm，最大糾偏角度為α=2.7°。偏角度的大小由行程儀測(cè)量的距離表達(dá)，糾偏油缸每伸長(zhǎng)1mm可糾偏角度為336”，四組糾偏油缸分別布置在左上、左下、右上、右下。

水平糾偏：經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算得機(jī)頭中心坐標(biāo)之后，首先結(jié)合糾偏千斤頂?shù)漠?dāng)前狀態(tài)進(jìn)行機(jī)頭頂進(jìn)方向的的預(yù)測(cè)：將機(jī)頭當(dāng)前坐標(biāo)與前次測(cè)量坐標(biāo)連線延長(zhǎng)至下次測(cè)量的機(jī)頭大致位置，得到機(jī)頭預(yù)測(cè)坐標(biāo)，根據(jù)前次測(cè)量坐標(biāo)、當(dāng)前坐標(biāo)與預(yù)測(cè)坐標(biāo)與軸線的偏差值，結(jié)合糾偏油缸的當(dāng)前狀態(tài)預(yù)測(cè)機(jī)頭接下來(lái)的頂進(jìn)趨勢(shì)。每次糾偏油缸的糾偏值應(yīng)控制在2cm以內(nèi)，軸線偏移不得大于15cm。

如圖1、圖2為第100節(jié)管至第105節(jié)管頂進(jìn)的糾偏示意圖。第102節(jié)管頂進(jìn)完成后，此時(shí)機(jī)頭糾偏油缸為無(wú)動(dòng)作狀態(tài)，將102節(jié)與100節(jié)管機(jī)頭的測(cè)量坐標(biāo)連接，并延長(zhǎng)至105節(jié)管的大致位置處（黃色線段所示），預(yù)測(cè)第105節(jié)管頂進(jìn)完成后機(jī)頭中心距設(shè)計(jì)軸線右偏6.72cm。為使機(jī)頭沿設(shè)計(jì)軸線頂進(jìn)，將機(jī)頭右上組、右下組糾偏油缸伸長(zhǎng)1cm，此時(shí)機(jī)頭糾偏角度為36，在第105節(jié)管頂進(jìn)完成后理論上可糾偏6cm，測(cè)得實(shí)際糾偏2.8cm，沿此頂進(jìn)趨勢(shì)繼續(xù)頂進(jìn)，在第108節(jié)管處測(cè)得實(shí)際偏離設(shè)計(jì)軸線左側(cè)0.2mm。

高程糾偏：根據(jù)頂進(jìn)距離和調(diào)整后的坡度計(jì)算每一測(cè)站的理論高程，結(jié)合實(shí)際高程與機(jī)頭頂進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行糾偏。

3.3 ?頂管監(jiān)測(cè)

為探明頂管過(guò)程中管道曲率是否變化，在施工過(guò)程中，選擇曲線段某固定部位（竣工后的83～96節(jié)管部分）的管內(nèi)壁分兩個(gè)時(shí)間段（間隔兩天，施工進(jìn)度差60m）分別用全站儀測(cè)量三個(gè)點(diǎn)，并擬合為一段曲線，通過(guò)數(shù)據(jù)表格分析不同施工進(jìn)度該段的曲率變化，分析可知該段管道在頂管施工過(guò)程中管節(jié)內(nèi)壁向離心方向偏移。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，大曲率曲線頂管管道的貫通，為今后復(fù)雜長(zhǎng)距離曲線頂管的設(shè)計(jì)、施工提供了理論依據(jù)和實(shí)踐證明。但由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，不確定因素較多，長(zhǎng)距離曲線頂管的測(cè)量技術(shù)還需近一步完善和總結(jié)。

參考文獻(xiàn)：

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