摘 要：随着城市建设的不断发展，箱涵顶管施工已成为下穿道路一种重要的施工方法。其凭借高效、对地面干扰少、智能化的优势，得到了广泛的推广和应用。文章以实际工程为例，对箱涵顶进的施工技术进行分析讨论，顶进的施工速度加快，触变泥浆减阻顶进技术、土压平衡技术等是顶进法工艺的发展趋势，顶进的质量标准有了较大的提高，可供参考。
关键词：触变泥浆 顶管设计 施工轴线控制
1.工程概况
南昌市梅湖水系截污工程截污箱涵下穿南莲路位于昌南大道高架桥下南侧交叉路口，南莲路为城市交通主干道，道路总宽度40m。采取顶管法施工，断面设计为矩形，净空尺寸为6m×3.75m，顶进区间线路全长67.5m。道路现状为混凝土路面，面层有破损。顶管位于杂填土层和粉质粘土层，上部覆盖杂填土。顶管下部分别为细砂、粗砂、砾砂和强风化泥质粉砂岩。
2.施工程序
矩形顶管施工顺序为：施工准备→工作井施工→地面辅助设施施工→顶管机运输→顶管机下井组装→始发与初始掘进→正常掘进→顶管机到达接收井→顶管机解体运出→结束。
3.顶管设计
3.1顶管结构设计
（1）底部埋深7.1m，上部埋深2.4m。
（2）顶管采用C50预制钢筋混凝土管，结构外尺寸为6900×4650，底板和顶板厚500mm，侧墙壁厚450mm，抗渗等级为0.8MPa。
（3）顶管采用纵向穿预应力钢绞线的方式加强纵向刚度，预应力孔道在管节预制时埋设。
3.2后配套设计
顶管后配套包括：基坑导轨、后靠背、组合顶铁（环型+U型）、主顶油缸架、主顶油缸及注浆系统等。导轨分由管节移动导轨和顶铁移动导轨两部分组成。组合顶铁由一块环形顶铁和一块U形顶铁组成，采用40mm厚钢板焊接而成。顶进采用钻孔灌注桩后背，同时兼作基坑围护桩。为使灌注桩与后靠板贴合紧密，在两者之间浇筑400mm厚C30混凝土。
3.3止退装置与防后退技术
由于土�浩胶饩匦味ス茉诙ソ�中前端阻力很大，在每次管节拼装或加垫块时，油缸回缩造成机头和管节一起后退，使前方土体得不到支撑，引起机头前方的土体坍塌。因此，在前基座上安装一套止退装置，将管节和机头稳住，从而使地面沉降量明显减少。
4.顶管施工方案及技术措施
4.1端头加固
工作井结构底板及部分侧墙施工完成，满足顶管施工后，按照设计图纸要求进行顶管端头区加固施工，以满足顶管始发端头止水、加固需求。
4.2正面土压力设定
根据Rankine土压力理论进行计算，如式①所示：
4.4箱涵顶进
初始阶段不宜过快，顶进速度控制在5～10mm/min左右，正常施工阶段控制在10～20mm/min左右，顶进速度应尽量控制平稳，尤其要避免顶速突然加大的现象。在顶进过程中，根据地质情况和施工效果进行刀盘转速和扭矩的控制和调整。正常顶进情况下刀盘应调至高转速、中低扭矩的状态工作，以获得较好的泥水分离效果。
土压平衡矩形顶管在始发基座上向前推进时，通过控制推进油缸行程和加配重等方式使土压平衡矩形顶管基本沿始发基座向前推进。
4.5出土量控制
顶管工程中，螺旋输送的出泥量要与顶进的取泥量相一致，出泥量>顶进取泥量，地面会沉降，出泥量<顶进取泥量，地面会隆起，这都会造成管道周围的土体扰动。严格控制出土量，防止超挖或欠挖，正常情况下出土量控制在理论出土量的98%～102%。而要做到出泥量与取泥量一致的关键是严格控制土体切削掌握的尺度，防止超量出泥。
4.6触变泥浆制作、注浆
（1）顶管管节设置10个注浆孔，合理使用触变泥浆填充管道的外周空隙，保持土体稳定，起到减少坍方起到减阻和护壁的作用。
（2）触变泥浆浆液配制。触变泥浆要求的浆液不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。所用润滑浆液主要成分为膨润土、纯碱以及CMC（化学浆糊）。触变泥浆配比=膨润土：水：纯碱：CMC=25：100：1：1。触变泥浆性能指标：比重为1.1～1.16g/cm3；粘度≥30S；PH值=7。
（3）触变泥浆注入原则与注入压力。顶进时压浆要及时，确保形成完整、有效的泥浆套，必须遵循“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则。泥水压力主要由顶管上路面监测情况和挖掘面地下水压力决定，若监测过程中路面抬高或下沉超过允许值或路面周围出现异常，立即调整泥水压力。顶进施工中，触变泥浆的实际用量一般取理论计算管道周围间隙值的2～3倍。
4.7施工轴线控制
推进方向控制与调整采取以下两方面的手段和方式：
（1）推进自动导向系统和人工测量辅助进行土压平衡矩形顶管姿态监测。土压平衡矩形顶管采用激光制导的方法进行推进导向，当顶进一段距离后，量测激光束打在土压平衡矩形顶管上目标靶上的偏移量来测出施工中管道的高程及中心偏差。同时机内设置倾角传感器，利用传感器检测土压平衡矩形顶管的滚动况，并在显示屏上进行角度显示。
为保证顶进方向的准确性，每顶进10m左右进行一次人工测量复核，以验证自动导向系统的测量数据。
（2）操作土压平衡矩形顶管铰接油缸控制土压平衡矩形顶管推进方向。根据现场情况所做的分段轴线拟合控制计划、导向系统反映的土压平衡矩形顶管姿态信息，结合顶管地层情况，通过操作顶管机的铰接油缸来控制推进方向。同时可以在土压平衡矩形顶管的壁上注泥浆，通过压力差变化来调整方向。
（3）方向控制及纠偏注意事项。要随时监控各管节接头上实际顶力与管道轴线的偏心度和不均匀压缩情况，并以此调整纠偏幅度，防上因偏心度过大而使管节接头压损或管节中部出现环向裂缝。纠偏控制由纠偏千斤顶进行，掘进机共有纠偏千斤顶4个，一般情况每次纠偏角度≤0.5°，以适当的曲率半径逐步地返回到轴线上来，做到精心施工。在直线推进的情况下，选取顶管当前所在位置点与设计线上远方的一点作一直线，以这条线为新的基准进行线形管理。
5.结束语
综上所述，在同等截面积下，矩形顶管比圆形顶管可更有效地利用空间，减少地下掘进土方，具有明显的优越性。施工中利用先进的土压平衡矩形顶管机进行全断面切割，通过操作控制器及各类传感器等随时监测施工状况，确定顶进速度及出渣量等施工参数，保持土压平衡，减少对周围土体扰动。从而有效控制矩形箱涵顶进轴线、转角偏差及地面沉降，使整个施工过程处于受控状态，确保各项指标都处于安全可控范围内。
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