1工程概况1.1工程简介某水厂改扩建工程采用顶管法施工，工作井、接收井均采用逆作法成井方式，圆形结构，直径为8 m，深度10.77~22.20 m，设计使用年限1年，结构安全等级为二级。顶管管材采用芯模振动工艺的钢筋混凝土钢承口排水管，管道接口为滑动橡胶圈接口。顶管工作井兼接收井主管管材为顶管专用钢筋混凝土钢承口管，接口形式为承插式橡胶圈接口。1.2地质情况据勘察资料，本场地地貌单元为侵蚀溶蚀地貌区—低山丘陵地貌区。场地上的土层为人工填土①层（Q4mL）和第四系残积成因黏土②层（Qel），下伏基岩为白垩系上组（Kb）砂岩③层。施工从上至下地层依次为填土①层、黏土②层、全风化砂岩③1层、强风化砂岩③2层、中风化砂岩③3层，顶管管道主要穿越地层为③2层、强风化砂岩和③3层中风化砂岩。2取水井基坑开挖及支护2.1基坑开挖及支护施工关键技术基坑开挖方法根据地层不同，采取开挖方式也不同。针对填土①层、黏土②层、全风化和强风化段采用人工+小钩机挖孔作业施工；中风化段采用人工机械水钻钻周边轮廓眼+液压劈石器破裂岩层+液压破碎锤找补的方式开挖施工。基坑开挖及支护工艺流程：基坑开挖土方→垂直运输土方→钢筋绑扎→支护模板→浇筑混凝土→拆模→养护→下一循环→挖石→出渣→绑扎钢筋→支模→浇注混凝土→拆模→养护→进入下一循环。顶管井和工作井均采用逆作法施工，基坑第一层土主要采用挖掘机进行开挖，局部边角采用人工进行配合开挖，第一层支护护壁高度为1.5 m，开挖至标高后，及时完成护壁钢筋混凝土浇筑工作，避免长时间裸露土体。第二层以下开挖1 m、支护1 m。当岩层变为中风化后，采用水钻掏槽制造临空面，液压劈石器胀开岩层，并辅以液压破碎锤开挖。基坑开挖及支护顺序如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.039.F001图1基坑开挖及支护顺序/mm2.2基坑开挖施工关键技术2.2.1基坑开挖方法工作井及接收井基坑开挖，要先做好基坑周边排水工作，防止地表水倒灌基坑内。基坑挡土墙设置结合第一层锁口护壁，锁口标高需要高出场坪标高50 cm，依据设计图纸基坑每开挖1 m及时进行护壁施工，上下相邻护壁接头不设在岩石分界及土石分界界面处，根据地层地质实际揭露情况，适当调整优化接头位置，确保基坑安全。在基坑开挖过程中，地层出现坍塌、软弱或稳定性差时，护壁分节深度要调整缩短，采用0.5 m一节，且要加密护壁钢筋和厚度，保障施工安全。岩层采用水钻钻机沿着井壁四周内边缘进行钻孔，钻孔直径为16 cm，钻孔深度为50 cm，水钻钻机将岩芯取出后，四周岩层与基坑中基岩会形成临空面，用直径为3 cm钻机向下钻孔60 cm，再使用液压劈石器胀开岩层[1]。工作井施工由于基岩裂隙渗水造成积水，采取集水井收集漫流水方式，用水泵抽排积水。工作井应保持空气流通，采取轴流风机向基坑内送风，保障施工作业环境安全。2.2.2基坑护壁护壁设计为C30钢筋混凝土，深度≥15 m时，护壁厚度设计为0.6 m；深度≤15 m，护壁厚度0.5 m。地层为中风化基岩区段，根据岩石稳定性、完整性，可以取消护壁工序。2.2.3基坑出渣工作井、接收井基坑开挖出的土石方利用挖掘机装入直径1.2 m出渣斗内，用25 t吊车吊至井口2 m以外，并即时转运至指定的弃渣场。2.2.4工作井排水与堵水工作井及接收井应做好排水工作，工作井挡水墙设置高度为50 cm，工作井四周设置0.5 m×0.5 m排水沟拦截地面水，避免倒灌基坑内。基坑内开挖积水采用明排方式进行抽排，需要配足水泵。地勘资料显示工作井下部出现岩石裂隙水，如工作井出现水泵抽不赢渗水的情况，需要做双排止水帷幕，即潜孔钻钻至设计深度进行高压注浆堵水，注浆孔间距为1 m，浆液为水泥+硅酸钠溶液。2.2.5顶管后背墙根据顶管机的安装位置及顶管所需反力，通过设计验算，后背墙采用厚度为0.8 m C30钢筋混凝土、高度为2 m，在工作井内进行浇筑，后背墙需达到设计强度后，可推进施工。2.2.6橡胶止水圈施工顶管预留洞口橡胶止水圈厚18 mm，钢压环和钢压板固定在止水橡胶圈与预埋螺栓上，橡胶止水圈阻挡水土流失，防止洞口坍塌。2.2.7安全爬梯安全爬梯安装在井壁向下布置，在护壁浇筑前，先放置爬梯预埋件再进行混凝土浇筑，爬梯需设置2处。爬梯采用安全护笼形式，防止人员攀爬时跌落，爬梯上面设置明显指示标志以及人员数量，人员爬梯攀爬时人数不得超过2人，并分批次攀爬，保障人员安全。安全爬梯如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.039.F002图2安全爬梯3顶管管道敷设施工关键技术3.1安装前准备管道进场前，要对管材进行专项验收，检查管材结构尺寸是否合格，是否存在破损、漏筋、裂纹等现象，不得存在妨碍使用的凹凸不平的缺陷。管道质量检查如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.039.T001表1管道质量检查项目允许偏差/mm检验数量检验方法相邻管间错口15%壁厚，且≤20每10节抽检1节尺量管节宽度±2管节高度±1管节厚度±1根据批次进行破坏性检测，检查其钢筋数量及绑扎质量、混凝土强度等，供应商应提供出厂合格证及检测报告。将管材接口处的毛刺和杂物清除干净。管节接口部位需要重点检查，管口如有泥土、污染等异物时，要用钢丝刷或棉纱布将异物清理干净[2]。橡胶止水圈为洞口密封关键材料，进场验收要仔细认真，不得出现扭曲、裂纹等异常现象，要保证完整性。3.2管道吊装及安装施工技术3.2.1管道测量管道采用35 t汽车吊进行下井吊装且距工作坑边缘大于2 m。下方第一管节后，复核管材中心线，确保管道复核设计轴线；测量管道前端及后端的高程，保证管道水平及纵向坡度满足设计要求。顶进过程中要检验管道的质量情况，采用仪器测量方式检验成型管道形态、高程等，如出现偏差较大、裂纹等情况，根据偏差量实时调整推进各项参数[3]。3.2.2洞口封闭顶管与工作井封口采用预埋钢板和止水橡胶板。在工作井井壁施工时，将预埋钢板放置于墙体内，预埋板与主筋进行焊接，浇筑过程中要注意保护预埋板，振动棒振捣时防止碰到预埋板，导致偏位。预留钢板的洞口直径要根据顶管刀盘直径确定，一般直径比刀盘直径大8~10 cm。洞口需要设置安装洞门帘布及翻板，洞门帘布圆形孔径最大直径小于管材外径10 cm，与管材连接处螺栓孔位要精准，洞门帘布安装好后利用扇形翻板临时固定。3.2.3管节间防水管道接口质量控制是顶管的关键控制部位，每一道接缝均需要认真按照设计及规范要求施工，每一道接口均需要经过自检以及监理验收，保障施工质量。混凝土管节接头采用钢承口接头，接口防水需要严格控制，在止水橡胶圈和钢套圈上涂刷一层硅油，当两节管材插入完成后，采用探棒插入钢套圈空隙中，要保证止水橡胶圈安装位置准确，沿周边检查是否有翻边、扭转、偏位等情况，如有不满足要求时，应拆除重新进行黏接。管节接口处采用企口方式插入连接，企口厚度通常为20 mm，两节间采用硬度相同的木材作为衬垫，起到应力缓冲的作用[4]。管道安装完成后，相邻管节间的缝隙采用双组分聚硫密封膏填充，配置好的聚硫膏在缝隙两侧先刮涂一遍，第二次在缝中刮填密封膏到所需高度，密封膏未充分固化前注意保护，防止水浸入[5]。3.2.4管壁周围填充注浆管道四周空隙要用水泥浆液进行填充，注浆量要根据地层渗透系数以及地面监测情况进行确定，要保证足量，可根据监测数据二次或多次注浆。泥浆置换材料主要为水、水泥和粉煤灰，配比一般为5∶1∶3，利用管道预留注浆孔进行注浆，注浆压力及注浆量要根据监测数据及时优化调整，采取多孔多点注浆方式将空隙尽可能填充满，注浆量按照理论体系的1.5倍进行控制[6-8]。4结语顶管法施工在市政、水利等建设施工中应用广泛，但施工的质量良莠不齐。本文针对顶管管道安装进行了施工技术总结，阐述了施工过程中关键技术、控制要点以及采取的措施，为类似工程提供一定的借鉴。