摘　要：分析天然氣管道穿越某鐵路頂管工程的基坑施工技術，包括基坑開挖步驟、導軌安裝、頂力的影響因素、基坑保護的安全措施。

關鍵詞：頂管；  基坑；  導軌；  頂力

Analysis of Deep Foundation Pit Construction Technologies in Pipe Jacking Project for Crossing Railway

Abstract：The foundation pit construction technologies in the pipe jacking project for natural gas pipeline crossing a railway，including excavation steps of foundation pits，guide rail installation，influence factors of jacking force and safety measures for foundation pit protection are analyzed．

Keywords：pipe jacking；foundation pit；guide rail；jacking force

1　工程概況

天津市供熱鍋爐房煤改氣工程中，有一條DN800mm中壓天然氣管道需要穿越簡陽路、大沽排污河、某鐵路，本工程位于該鐵路K11+220.0里程處，頂管施工頂進長度為177.0m，管道與該鐵路斜交84.8°。該鐵路軌頂標高為6.34m，頂管管頂標高為-7.695m，頂管全部采用Ø750mm鋼筋混凝土管節，壁厚為175mm。

本工程采用土壓平衡頂進的施工工藝進行施工。頂進工作坑長為8.0m，寬為6.0m，深為14.4m。接收工作坑長為6.0m，寬為6.0m，深為14.4m。頂進工作坑和接收工作坑均采用Ø1.0m鋼筋、混凝土灌注樁防護，樁長為30m，樁間距為0.2m，外圍采用Ø0.6m三軸水泥攪拌樁止水帷幕，樁長為30m，樁間距為0.4m。樁頂以下共設置3道支撐。

2　基坑開挖步驟

第一步，先安裝支撐，再使用挖掘機挖土。開挖原則：開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖。

第二步，挖土至槽底，做排水溝和集水坑，清平槽底。挖土接近槽底時改用長臂挖掘機。當挖至基坑底時(底板下平面)，四邊挖排水溝，深為0.3m，寬為0.3m，溝內安裝Ø200mm無砂混凝土管，空隙的地方用石屑填充。在頂進工作坑底的兩個角(相對角)上做集水坑，共計2個，直徑為0.5m，深為0.5m，周圈及底面用紅磚干砌，外壓草簾子，集水坑內設1臺潛水泵，用于坑內的排水。清平基坑地面，遇有腐軟的地方要挖掉軟土，回填片石或混渣石料以加固土體。

第三步，澆筑底板混凝土，底板下預埋鋼筋，滿鋪澆筑。底板施工時首先根據圖紙尺寸用全站儀或經緯儀定出底板邊線。混凝土從中央開始澆筑，均勻由里向外周圈式擴散，澆筑時使溜管自始至終垂直底板平面。用插入式振搗棒進行振搗。澆筑混凝土前將導軌預埋鋼筋安裝到位，頂面高程誤差控制在±2mm以內。

第四步，安裝導軌、做后背、下設備、焊走道、做護欄。導軌采用60kg／m鋼軌，數量2根，與底板同長，即導軌長度取頂進工作坑長度減去1.0m。導軌的高程誤差和平面誤差應控制在±2mm內。

3　導軌安裝

在頂進工作坑內需安裝導軌，頂進工作坑內的導軌是與主頂設備配套設置的，在安放時，保持固定即可。根據本工程所處地點土質較軟這一特點，我們將導軌高程控制在比混凝土管道高20mm的水平上，以預留在掘進機及混凝土管道出坑后(脫離導軌)的下沉量。在接收工作坑內，為使掘進機在進坑時與混凝土管道保持在同一直線上，也設導軌，用槽鋼按設計路線及高程做簡易固定。

掘進機機頭和混凝土管應安放在導軌上，以保證混凝土頂進方向的精度。要求導軌在頂進過程中能承受各種負荷，確保不發生位移、不變形、不沉降。安裝導軌應先復核混凝土管道中心線的位置。兩根導軌必須保持相互平行，導軌坡度應與混凝土管道坡度一致。導軌由鋼軌、槽鋼橫梁和墊鐵組成，導軌采用60kg／m鋼軌。

為防止頂鐵受力不均，發生崩鐵事故，必須保證頂鐵與混凝土管道軸線平行，使千斤頂軸線、頂鐵軸’線和混凝土管道軸線處于平行。環型頂鐵與混凝土管口之間加緩沖襯墊。

后背墻采用定型后背鐵，后背鐵尺寸長為4.0m，高為3.5m，厚為0.5m，在后背鐵與灌注樁之間灌注混凝土找平，使后背墻平面垂直于導軌。

通過對最大頂力的計算，我們采用4臺2000kN等推力主頂油缸作為主頂設備，成上、下、左、右對稱布置，使其合力作用點低于后背被動土壓力的合力點，使后背所能承受的推力為最大。

4　基坑的臨邊防護與鋼梯設置

基坑的臨邊防護工作至關重要，臨邊防護工作要隨挖掘部位跟蹤進行。基坑周邊護欄材料選用腳手架管，護欄立桿選用2m長腳手架管，沿基坑周邊水平距離每2m設置l根，外露高度為1.2m，橫桿不少于3道，四周掛密目安全網，底腳立木板。在坑內設置安全警示牌和宣傳布標。

隨挖土深度在基坑一側焊制鋼梯。鋼梯每步高200mm，踏面選用防滑鋼板，寬度250mm。在第一級支撐位置設立轉彎平臺。鋼梯寬度600mm，扶手高度1.2m，中間加橫桿一道。在基坑四角設置2 kW探照燈塔，燈塔選用腳手架管搭設，地腳埋入地下0.8m，燈塔平面尺寸為2.4m×2.4m，高度為4m。燈具與塔架用防火絕緣材料隔離。基坑內采用24V安全電壓。

5　頂力的影響因素

5.1　土層性狀

主要包括土的重度、粘聚力、內摩擦角、含砂量和地下水位等，作用于管外壁的土壓力與土的重度、粘聚力和內摩擦角等有關，土的含砂量大小影響管與土之間的摩擦系數，地下水位變化影響土的有效重度。因此，當上述因素改變時，作用于管外壁的摩阻力將隨之改變，從而影響頂力的大小。摩阻力的大小與管徑、管長、埋深、管外壁粗糙度成正比關系。

5.2　注漿效果

在管外壁與土之間注入潤滑泥漿，避免管與土層的直接接觸，對減小頂進阻力非常有效。實際注漿效果直接影響摩阻力的減小程度，據實測注漿后頂力一般可減小至注漿前的30％左右。

5.3　施工因素

頂進過程中若停歇時間過長，則重新啟動時預力會增大，四周松土會坍落在管壁上抱實，同時水分也會從潤滑泥漿中離析出來，使減阻作用失效，造成頂進阻力增大。在頂進過程中管道不可避免地會偏離設計軌跡，故需進行糾偏，主要根據管外壁上不對稱的土壓力使管道改變方向，由此將增大頂進阻力。一般在進出洞口處糾偏次數較多，頂力將明顯增大。

6　基坑保護的安全措施

6.1　安全保證措施

開挖由架子隊長直接負責，開挖前做好施工人員安全培訓工作，特別是現場機械操作人員的安全教育工作，確保開挖工序的安全穩步進行。施工員做好測量放線，控制好基坑的穩定，由專職安全員組織施工人員及時檢查基坑安全情況，全天候檢測，并及時上報檢測數據。

項目部設專職安全人員，對施工現場的安全情況進行現場排查，發現安全隱患及時整改，確保基坑開挖順利進行。

6.2　應急措施

在基坑開挖期間，設專人檢查基坑穩定情況，發現問題及時處理。地基承載力檢測合格后，應及時澆筑底板混凝土，嚴禁長期將基坑暴露，以免發生塌方等意外。

基坑邊緣2.0m范圍內不準堆積棄土，不準堆放建筑材料，不準存放機械。基坑邊外部荷載不得大于15kPa。

6.3　操作安全技術措施

技術人員必須在基坑開挖前對現場施工人員進行技術交底，并持證作業，掛牌負責，定機定人操作；所有進場機械必須進行嚴格的檢查，保證機械設備完好；夜間施工配備足夠照明設備，派專人指揮施工機械及車輛；加強基坑監測，發現問題及時通知施工負責人，做好應急處理。

7　結語

基坑開挖由于施工難度大、工期較緊，因此施工質量控制較難。通過對該工程進行較嚴格的施工質量控制，取得了較好的開挖效果。施工時，根據不同的地質條件采取了路基注漿、鉆孔灌注樁、水泥攪拌樁等加固措施進行基坑臨時維護，有效地保證了基坑開挖支護結構的穩定性和路基的安全。通過采取合理的分段、分層的基坑土方開挖，做到了既不影響鐵路路基土體結構的穩定性，又保證了基坑開挖的效率和速度。

本文作者：楊惠豐

作者單位：天津市津燃熱電有限公司