粉细砂层中穿越铁路顶管施工技术应用

3．3．2进排浆压力控制技术

控制进排浆压力的目的是保证泥水仓压力。顶管泥浆循环系统，通常排浆泵功率、排浆管是固定不变，排浆量的多少可以通过开关阀门、增减压力来达到；保证泥水仓的压力主要通过变频器控制进浆泵电机的转速，达到控制进浆的流速、流量来实现；再则，可以通过开启旁通阀，来实现泥浆的小循环，保证泥水仓的压力。

3．4循环泥浆配比技术

循环泥浆作用分析：①护壁作用，防止泥浆渗漏、阻隔地下水向泥水仓渗透；②携渣作用，泥浆必须有一定浓度的悬浊液，才可能把颗粒状的固体携带出；③润滑作用，泥浆须有润滑刀盘的作用，所以泥浆必须具备一定粘性；④冷却作用，刀盘在切削土体时，摩擦产生的热量，通过循环泥浆携带走，从而保证刀盘良好工作性能。

泥水循环的进排泥水的调配是确保挖掘面稳定的条件之一，同时也是确保泥水能正常输送不可忽视的一个重要环节。根据地质资料，顶管穿越的粉细砂层，当泥浆浓度在小于1.1时，不能很好地起到护壁、携渣的作用，一般控制在1.10-1.20之间，能保证挖掘面的稳定。

3．5其它辅助控制技术

（1）刀盘超挖量小于10mm，即顶管机刀盘直径大于管道外径不得超过20mm，超挖空间及时注浆支护；

（2）穿越铁路时，顶管机外及时注触变泥浆，后面管道穿越时及时补浆，防止路轨地基沉降；

（3）防止顶管进出洞口、管节间、注浆孔洞等部位漏浆、流泥、流砂；

（4）顶进过程中，每两小时监测一次路轨、周围地面沉降量，作预警措施；

（5）管道贯通后，及时采用水泥砂浆或水泥浆置换管道外的触变泥浆，防止路轨地基沉降。

4 应用实例

广州市西江引水工程——穿越京广铁路顶管工程，管道为DN3380钢筋混凝土管，管道外径4080mm，管段长142m，穿越的土层为粉砂土，土的结构较松散、稳定性差、胶结性差、遇扰动易坍塌；且地下水丰富，水土补给充分、密切，地下水深0.8m，管道覆土较浅，顶部覆土埋深仅3.5m，穿越铁道范围内覆土5m。

（1）顶进速度的确定与控制技术

根据式（2）计算得顶进速度如下：

在施工过程中，穿越铁路时，顶进速度控制在4.4cm/min.最后出色地完成了此顶管施工任务。

（2）进排浆压力的确定与控制技术

穿越铁路时，根据式（3）-（5）计算确定泥水压力如表2，其中A取10kPa。

实际顶管施工中，通过控制进浆量，将泥水仓压力控制在0.0187MPa，确保了顶管穿越铁路的安全。

（3）循环泥浆配比技术针对该工程砂质土的特性，循环进浆泥水中添加粘性土等成份进行配料，经过反复试验配比，确定循环泥浆密度控制在1.20±0.02.可很好地起到护壁、携渣的作用，控制路轨地基土的沉降，确保了高速铁路运行安全。

（4）其它辅助控制技术该管段顶进采用大刀盘泥水平衡式顶管机进行顶管施工，为了尽可能减少轨道沉降量，刀盘经过加工改造，直径比管道外径大15mm（刀盘直径4095mm，管道外径4080mm），即管道外只有7.5mm的空隙。

为了把沉降量控制在最小，触变泥浆使用的是优质钠基膨润土，并添加了一种添加剂，保证触变泥浆注到管道外四周后，长时间呈絮凝状、稳定地充填在管道外壁与土体间的空隙，顶管过程中良好地起到支撑作用，从而防止了路轨地基的沉降。

施工过程中，由于加强管理、方法得当，防止顶管进出洞口、管节间、注浆孔洞等部位漏浆、流泥、流砂现象的发生，并在管道贯通后，及时采用水泥浆置换了管道外的触变泥浆，有效了防止后期路轨地基的沉降。

最终，经监测，从穿越铁路开始的沉降量为零，到穿越铁路完毕沉降量仅为4mm，再到整段管道的贯通沉降量为6mm.最后监测的结果为8mm。顶管自始至终，监测均未发现轨道拱起的现象。

5 结论

通过各项顶管施工技术措施，克服了在粉细砂地质条件下穿越高速铁路，管道覆土浅，沉降要求高等众多技术难点，最后取得了该段顶管施工的成功。顶管管道贯通一个月之后铁路最大累计沉降量仅为8mm，避免发生因铁路沉降量过大而出现运行安全事故，很好地保护了铁路的正常运营，取得了良好的社会效益和经济效益。