摘　要：分析天然气管道穿越某铁路顶管工程的基坑施工技术，包括基坑开挖步骤、导轨安装、顶力的影响因素、基坑保护的安全措施。

关键词：顶管；  基坑；  导轨；  顶力

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　工程概况

天津市供热锅炉房煤改气工程中，有一条DN800mm中压天然气管道需要穿越简阳路、大沽排污河、某铁路，本工程位于该铁路K11+220.0里程处，顶管施工顶进长度为177.0m，管道与该铁路斜交84.8°。该铁路轨顶标高为6.34m，顶管管顶标高为-7.695m，顶管全部采用Ø750mm钢筋混凝土管节，壁厚为175mm。

本工程采用土压平衡顶进的施工工艺进行施工。顶进工作坑长为8.0m，宽为6.0m，深为14.4m。接收工作坑长为6.0m，宽为6.0m，深为14.4m。顶进工作坑和接收工作坑均采用Ø1.0m钢筋、混凝土灌注桩防护，桩长为30m，桩间距为0.2m，外围采用Ø0.6m三轴水泥搅拌桩止水帷幕，桩长为30m，桩间距为0.4m。桩顶以下共设置3道支撑。

2　基坑开挖步骤

第一步，先安装支撑，再使用挖掘机挖土。开挖原则：开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖。

第二步，挖土至槽底，做排水沟和集水坑，清平槽底。挖土接近槽底时改用长臂挖掘机。当挖至基坑底时(底板下平面)，四边挖排水沟，深为0.3m，宽为0.3m，沟内安装Ø200mm无砂混凝土管，空隙的地方用石屑填充。在顶进工作坑底的两个角(相对角)上做集水坑，共计2个，直径为0.5m，深为0.5m，周圈及底面用红砖干砌，外压草帘子，集水坑内设1台潜水泵，用于坑内的排水。清平基坑地面，遇有腐软的地方要挖掉软土，回填片石或混渣石料以加固土体。

第三步，浇筑底板混凝土，底板下预埋钢筋，满铺浇筑。底板施工时首先根据图纸尺寸用全站仪或经纬仪定出底板边线。混凝土从中央开始浇筑，均匀由里向外周圈式扩散，浇筑时使溜管自始至终垂直底板平面。用插入式振捣棒进行振捣。浇筑混凝土前将导轨预埋钢筋安装到位，顶面高程误差控制在±2mm以内。

第四步，安装导轨、做后背、下设备、焊走道、做护栏。导轨采用60kg／m钢轨，数量2根，与底板同长，即导轨长度取顶进工作坑长度减去1.0m。导轨的高程误差和平面误差应控制在±2mm内。

3　导轨安装

在顶进工作坑内需安装导轨，顶进工作坑内的导轨是与主顶设备配套设置的，在安放时，保持固定即可。根据本工程所处地点土质较软这一特点，我们将导轨高程控制在比混凝土管道高20mm的水平上，以预留在掘进机及混凝土管道出坑后(脱离导轨)的下沉量。在接收工作坑内，为使掘进机在进坑时与混凝土管道保持在同一直线上，也设导轨，用槽钢按设计路线及高程做简易固定。

掘进机机头和混凝土管应安放在导轨上，以保证混凝土顶进方向的精度。要求导轨在顶进过程中能承受各种负荷，确保不发生位移、不变形、不沉降。安装导轨应先复核混凝土管道中心线的位置。两根导轨必须保持相互平行，导轨坡度应与混凝土管道坡度一致。导轨由钢轨、槽钢横梁和垫铁组成，导轨采用60kg／m钢轨。

为防止顶铁受力不均，发生崩铁事故，必须保证顶铁与混凝土管道轴线平行，使千斤顶轴线、顶铁轴’线和混凝土管道轴线处于平行。环型顶铁与混凝土管口之间加缓冲衬垫。

后背墙采用定型后背铁，后背铁尺寸长为4.0m，高为3.5m，厚为0.5m，在后背铁与灌注桩之间灌注混凝土找平，使后背墙平面垂直于导轨。

通过对最大顶力的计算，我们采用4台2000kN等推力主顶油缸作为主顶设备，成上、下、左、右对称布置，使其合力作用点低于后背被动土压力的合力点，使后背所能承受的推力为最大。

4　基坑的临边防护与钢梯设置

基坑的临边防护工作至关重要，临边防护工作要随挖掘部位跟踪进行。基坑周边护栏材料选用脚手架管，护栏立杆选用2m长脚手架管，沿基坑周边水平距离每2m设置l根，外露高度为1.2m，横杆不少于3道，四周挂密目安全网，底脚立木板。在坑内设置安全警示牌和宣传布标。

随挖土深度在基坑一侧焊制钢梯。钢梯每步高200mm，踏面选用防滑钢板，宽度250mm。在第一级支撑位置设立转弯平台。钢梯宽度600mm，扶手高度1.2m，中间加横杆一道。在基坑四角设置2 kW探照灯塔，灯塔选用脚手架管搭设，地脚埋入地下0.8m，灯塔平面尺寸为2.4m×2.4m，高度为4m。灯具与塔架用防火绝缘材料隔离。基坑内采用24V安全电压。

5　顶力的影响因素

5.1　土层性状

主要包括土的重度、粘聚力、内摩擦角、含砂量和地下水位等，作用于管外壁的土压力与土的重度、粘聚力和内摩擦角等有关，土的含砂量大小影响管与土之间的摩擦系数，地下水位变化影响土的有效重度。因此，当上述因素改变时，作用于管外壁的摩阻力将随之改变，从而影响顶力的大小。摩阻力的大小与管径、管长、埋深、管外壁粗糙度成正比关系。

5.2　注浆效果

在管外壁与土之间注入润滑泥浆，避免管与土层的直接接触，对减小顶进阻力非常有效。实际注浆效果直接影响摩阻力的减小程度，据实测注浆后顶力一般可减小至注浆前的30％左右。

5.3　施工因素

顶进过程中若停歇时间过长，则重新启动时预力会增大，四周松土会坍落在管壁上抱实，同时水分也会从润滑泥浆中离析出来，使减阻作用失效，造成顶进阻力增大。在顶进过程中管道不可避免地会偏离设计轨迹，故需进行纠偏，主要根据管外壁上不对称的土压力使管道改变方向，由此将增大顶进阻力。一般在进出洞口处纠偏次数较多，顶力将明显增大。

6　基坑保护的安全措施

6.1　安全保证措施

开挖由架子队长直接负责，开挖前做好施工人员安全培训工作，特别是现场机械操作人员的安全教育工作，确保开挖工序的安全稳步进行。施工员做好测量放线，控制好基坑的稳定，由专职安全员组织施工人员及时检查基坑安全情况，全天候检测，并及时上报检测数据。

项目部设专职安全人员，对施工现场的安全情况进行现场排查，发现安全隐患及时整改，确保基坑开挖顺利进行。

6.2　应急措施

在基坑开挖期间，设专人检查基坑稳定情况，发现问题及时处理。地基承载力检测合格后，应及时浇筑底板混凝土，严禁长期将基坑暴露，以免发生塌方等意外。

基坑边缘2.0m范围内不准堆积弃土，不准堆放建筑材料，不准存放机械。基坑边外部荷载不得大于15kPa。

6.3　操作安全技术措施

技术人员必须在基坑开挖前对现场施工人员进行技术交底，并持证作业，挂牌负责，定机定人操作；所有进场机械必须进行严格的检查，保证机械设备完好；夜间施工配备足够照明设备，派专人指挥施工机械及车辆；加强基坑监测，发现问题及时通知施工负责人，做好应急处理。

7　结语

基坑开挖由于施工难度大、工期较紧，因此施工质量控制较难。通过对该工程进行较严格的施工质量控制，取得了较好的开挖效果。施工时，根据不同的地质条件采取了路基注浆、钻孔灌注桩、水泥搅拌桩等加固措施进行基坑临时维护，有效地保证了基坑开挖支护结构的稳定性和路基的安全。通过采取合理的分段、分层的基坑土方开挖，做到了既不影响铁路路基土体结构的稳定性，又保证了基坑开挖的效率和速度。

本文作者：杨惠丰

作者单位：天津市津燃热电有限公司