3項目實施情況報告

1、鄭州市重大科技公關(guān)專項曲線頂管技術(shù)在三環(huán)線快速化工程的應(yīng)用研究項目實施情況報告鄭州征遠建設(shè)工程有限公司鄭州市市政工程質(zhì)量監(jiān)督專業(yè)站二。一四年十二月曲線頂管技術(shù)在三環(huán)線快速化工程的應(yīng)用研究曲線頂管技術(shù)在三環(huán)線快速化工程的應(yīng)用研究研究工作報告曲線頂管技術(shù)在三環(huán)線快速化工程的應(yīng)用研究項目，在鄭州市科技局的大力 支持下，通過相關(guān)科研、技術(shù)人員的努力工作，相關(guān)使用單位的應(yīng)用實踐，項目 研究成果達到并超過預(yù)期目標(biāo)，現(xiàn)將項目實施的主要情況報告如下：1立項背景及意義隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全面展開，頂管法作為一種成 熟的暗挖施工工法，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)的各個領(lǐng)域。在國內(nèi)，頂管法施工技術(shù)發(fā)

2、展很快。在建筑密集市區(qū)或在穿越江河及江堤地段、下水管道、越江煤氣管道、過堤出江排水管等工程中已有許多成功案例。目前，頂管施工場地周圍環(huán)境逐漸復(fù)雜化，穿越線路內(nèi)經(jīng)常遍布重要管線、地鐵運營線路、重要建筑物， 公路高架橋，江河湖泊等等，這就要求頂管施工對于周圍環(huán)境的影響要嚴格控制， 爭取做到微擾動施工，但從目前的施工水平和控制工藝來看， 頂管法施工產(chǎn)生的 擾動仍然較大，相比較而言盾構(gòu)法仍然具有一定優(yōu)勢。從目前的國內(nèi)外研究資料可發(fā)現(xiàn)，對于頂管法穿越微擾動施工，在理論分析、 試驗技術(shù)、設(shè)計方法、施工技術(shù)等方面的綜合研究還較少，在理論及實踐上均存 在著許多不完善之處。國內(nèi)在工程實踐中的應(yīng)用也才剛剛起步，以

3、目前的設(shè)計、 施工技術(shù)水平，不停運進行頂管地下穿越微擾動施工還有較高的技術(shù)難度。因此,結(jié)合我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中不斷涌現(xiàn)的頂管下穿越工程， 深入研究頂管法下穿越工 程合理的微擾動設(shè)計理論、施工技術(shù)及控制措施等是十分必要的、緊迫的，具研究成果對于促進生態(tài)地下工程的建設(shè)，減少地下穿越工程施工對地面環(huán)境、地下 環(huán)境的影響具有重要的現(xiàn)實意義，同時也具有巨大的社會效應(yīng)和經(jīng)濟效益。從國內(nèi)外頂管掘進機的資料來看，對根據(jù)地質(zhì)條件進行切土量、排泥量和頂 進量動態(tài)平衡方面的研究還較少，為了控制頂管下穿越施工對周圍重要性建（構(gòu)） 筑物的擾動影響，需要進行這方面的深入研究。例如灰色淤泥質(zhì)粘土層和灰色砂 質(zhì)粉土層等，該類地

4、層含水量高，土層條件較差，為了降低環(huán)境擾動，有必要對 頂管機切土量、排泥量、頂進量動態(tài)平衡進行研究。另外，砂質(zhì)粉土地層中大斷面長距離頂管在國內(nèi)外尚不多見， 由此帶來的砂 質(zhì)粉土中膨潤土泥漿套質(zhì)量控制技術(shù)和理論難題需要深入分析和研究， 因此進行 砂質(zhì)粉土地層中膨潤土泥漿套的質(zhì)量控制方法的優(yōu)化， 形成自主的質(zhì)量控制技術(shù) 方法和指標(biāo)體系，填補國內(nèi)外在該方面的不足，顯得尤為重要。國內(nèi)外在頂管法施工技術(shù)和控制技術(shù)方面已總結(jié)出許多成功的經(jīng)驗，并有一些可供指導(dǎo)工程實踐的設(shè)計計算理論。但目前更多的是直線或者大曲率半徑頂管 施工的經(jīng)驗(多為粘性土層中的頂管工程)，超大直徑、砂質(zhì)粉土層、江中淺覆 土條件下的長距離

5、頂管施工尚無成熟的施工工藝，也缺乏系統(tǒng)的理論研究成果。當(dāng)前鄭州市城市地下管線改造施工正處于迅猛發(fā)展時期，地下管線施工一般 采用明挖超大基坑法。該法現(xiàn)有技術(shù)施工周期長，占地面積大，并且在交通要道和繁華地帶地下管線施工帶來了交通堵塞和環(huán)境污染的問題。在現(xiàn)代化城市建設(shè)中，安全、有序、暢通的交通環(huán)境是城市發(fā)展的基礎(chǔ)，是城市綜合服務(wù)水平的體 現(xiàn)，也是社會經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展的保證。進入一個大好發(fā)展時期，中部 崛起的號角已經(jīng)吹響，城市跨越式發(fā)展的戰(zhàn)鼓也已插動，擴大城市規(guī)模、提高城市化水平、完善城市綜合服務(wù)功能、提升城市形象是當(dāng)前鄭州市發(fā)展的重要任務(wù)， 這需要對鄭州市的城市框架、基礎(chǔ)設(shè)施和區(qū)域交通環(huán)境進

6、行重大完善、調(diào)整和投 資。由于目前施工在城市建筑物密集區(qū)域且不良地質(zhì)條件下，采用機械頂管的方式穿越建筑物鋪設(shè)管道時會對周邊建筑物造成不可避免的不良影響，此時采用曲線頂管的方式可以有效的避開密集建筑物， 最終能保證周邊建筑物的安全的前提 下完成管道鋪設(shè)任務(wù)。曲線頂管技術(shù)的應(yīng)用主要取決于以下幾方面：(1)城市交通的需要。由于各類管道歸屬于不同的產(chǎn)權(quán)業(yè)主，因此管道的 建設(shè)、使用、維護管理存在的許多問題，最典型的是同一路段反復(fù)無序的開挖， 頻繁“開膛剖肚”，“馬路拉鏈”現(xiàn)象使城市道路遭到嚴重“毀容”，給城市交通 帶來不便。對于繁忙而脆弱的城市交通系統(tǒng)，開挖敷設(shè)地下管道勢必會造成交通 中斷，特別是敷設(shè)橫

7、穿城市主干道下地管道， 大開挖埋管必然帶來交通阻斷，造 成巨大的經(jīng)濟損失。這些地下管道往往埋深較小，在非開挖狀態(tài)下對這些管道進 行修復(fù)和敷設(shè)。(2)市容環(huán)境的需要。曲線頂管土方工程量要比開槽施工工藝少很多，因 此在土方開挖和運輸時投入的機具消耗的能量少，機具造成的污染小。(3)城市居民正常生活的需要，曲線頂管施工過程中管體運動對地面的影響甚微，不影響居民正常出行；由于絕大部分作業(yè)在地下完成， 所以頂管作業(yè)區(qū) 域附近居民可免受噪音污染之苦； 它占用的場地很少，無需搬遷作業(yè)區(qū)域內(nèi)的大 量居民。2設(shè)定研究內(nèi)容2.1 設(shè)定研究內(nèi)容本項目將立足鄭州地區(qū)工程地質(zhì)特點及頂管施工技術(shù)水平，在以下幾方面開展深入

8、系統(tǒng)研究：(1)頂管頂力分析及計算；(2)曲率半徑與管節(jié)尺寸關(guān)系研究；(3)曲線的形成和控制研究；(4)施工軸線與設(shè)計軸線的關(guān)系研究；(5)地層沉降特點及機理研究；(6)管節(jié)結(jié)構(gòu)、制作質(zhì)量等的要求研究；(7)施工測量糾偏研究；(8)漿料配比壓漿工藝研究。2.2 設(shè)定關(guān)鍵技術(shù)為了完成項目目標(biāo)，在整個研發(fā)階段需要重點突破如下關(guān)鍵性技術(shù)難題:(1)優(yōu)化超長距離頂管注漿工藝及技術(shù)措施；(2)頂管下穿越施工的擾動指標(biāo)體系研究；(3)頂管下穿越微擾動施工的檢測技術(shù)及理論預(yù)測研究；(4)頂管下穿越微擾動施工控制原理與控制技術(shù)研究；(5)頂管軌跡控制與糾偏技術(shù)；(6)頂管頂力預(yù)測計算方法；3設(shè)定研究目標(biāo)3.1

9、 設(shè)定完成指標(biāo)(1)泥漿套及注漿方面在頂進過程中注漿完成之后所形成的套狀泥漿在各個土層之中的壁厚為 5cm,從而形成與管材套裝平行的結(jié)構(gòu)，以利于管材沿固定軸線順利前行。(2)地面沉降方面在曲線頂管施工完成之后在待地面沉降進入穩(wěn)定的時候之后，對施工路段進行測量考核，地面沉降要控制在土 3cm之內(nèi)。(3)開挖穩(wěn)定性及糾偏方面在頂進過程中及貫通后定位軸線的偏差在設(shè)計范圍 3cm之內(nèi)。3.2 設(shè)定完成目標(biāo)砂質(zhì)粉土地層中大斷面長距離頂管在國內(nèi)外尚不多見，該課題的完成將能填補此方面國內(nèi)外研究不足，進一步完善復(fù)雜土層大斷面長距離頂管的設(shè)計計算理 論和施工技術(shù)。通過大斷面長距離頂管下穿越微擾動施工技術(shù)的系統(tǒng)研

10、究，形成頂管下穿越微擾動設(shè)計與施工新理論與新規(guī)范，開發(fā)頂管下穿越微擾動施工新工 法及其相應(yīng)的技術(shù)裝備，在不停運等前提下利用本項目的微擾動穿越施工技術(shù)實 現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境下的頂管穿越施工。根據(jù)規(guī)劃線路，頂進過程中將下穿多道市政地下管線和多幢居民樓等障礙 物，通過本項目研究，可以減少地下管線的改道費用、 居民樓拆遷費用合計大約 5000萬左右，另外可以大大縮短需要拆遷耽誤的工期，也間接節(jié)省了大批工程 資金。4項目實施情況4.1 研究技術(shù)路線本項目依托北三環(huán)排污工程，首先通過文獻資料的統(tǒng)計分析，初步對粉土和 粉質(zhì)黏土中曲線頂管施工對周圍土層的作用機制，以及導(dǎo)致周圍土層擾動的各影響因素進行了研究；其次，通

11、過室內(nèi)試驗，研究了膨潤土潤滑作用的機理，并分 析了鵬潤土的摻量和物質(zhì)組成、攪拌效果、溫度等對觸變泥漿潤滑效果的影響； 再次，在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)模型試驗，分析了觸變泥漿中膨潤土、純堿、CMC和水摻量變化對管片外壁減阻效果的影響；再次，根據(jù)地面沉降變形 規(guī)律，結(jié)合FLAC三維有限元數(shù)值模擬，深入研究了粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂進 施工中地面變形沉降規(guī)律及分布特征。并對比研究了機頭壓力、泥漿套、土體抗 力等因素對地面沉降變形規(guī)律的影響， 給出了地表沉降動態(tài)預(yù)測方法；最后， 基 于上述研究成果，結(jié)合實際工程經(jīng)驗，總結(jié)和提出粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂管施 工變形控制關(guān)鍵技術(shù)、糾偏技術(shù)和周邊環(huán)境保護措施

12、等等。 本項目研究成果能夠 為今后粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂管施工提供行之有效的指導(dǎo)建議。4.2 研究工作計劃項目立項后，項目負責(zé)人立即根據(jù)項目申報書和項目可行性研究報告，組織申報書中擬定的科研人員和相關(guān)工程技術(shù)人員，開展項目研究工作，開展的主要 工作有:(1) 2011年08月-2011年10月 統(tǒng)計整理文獻資料，分析粉土和粉質(zhì)黏 土中曲線頂管施工對周圍土層的作用機制，以及導(dǎo)致周圍土層擾動的各影響因 素。(2) 2011年11月-2011年12月 確定觸變泥漿配比方案、室內(nèi)模型試驗 方°(3) 2012年1月-2012年5月 進行觸變泥漿配比試驗和室內(nèi)模型試驗， 為曲線頂管施工提供設(shè)計

13、參數(shù)。(4) 2012年6月-2013年4月 建立FLAC3D數(shù)值模型，分析曲線頂進施 工中地面變形沉降規(guī)律及分布特征， 著重研究機頭壓力、泥漿套、土體抗力等因 素對地面沉降變形規(guī)律的影響。(5) 2013年5月-2013年9月 總結(jié)前面研究成果，并在此基礎(chǔ)上借鑒工 程經(jīng)驗提出頂管機選型建議，地面、周圍管線和建筑物變形控制措施、頂管進出 洞控制措施、以及糾偏技術(shù)措施等等。(6) 2013年10月-2014年4月 數(shù)據(jù)資料整理、補充研究、編寫報告。 2014年5月-2014年12月 成果總結(jié)、鑒定。4.3 主要研究內(nèi)容本項目將立足鄭州地區(qū)工程地質(zhì)特點及頂管施工技術(shù)水平，在以下幾方面開 展深入系統(tǒng)

14、研究:4.3.1 統(tǒng)計與理論分析粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂管施工微擾動機理研究。通過文獻統(tǒng)計分析，研究曲線頂管施工擾動機理，分析頂管達到前后和通過時地面沉降的分布特征及變化 規(guī)律，探討了注漿、超挖、覆土厚度較淺、不均勻地層、土體固結(jié)等因素對地面 沉降分布特征及變化規(guī)律的影響。4.3.2 室內(nèi)膨潤土配比試驗研究粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂管施工過程中泥漿套成套技術(shù)研究。 通過室內(nèi)觸變 泥漿配比試驗，研究了鵬潤土的摻量和物質(zhì)組成、攪拌效果、 溫度等對膨潤土潤 滑作用發(fā)揮度的影響。研究表明：(1)膨潤土含量增加一倍，可使膨潤土懸浮液的支撐作用提高到 7倍至10 倍。但是這也意味著，若膨潤土含量減少 1/2,支

15、撐作用就可能降低到1/10。所 以，確定懸浮液中的膨潤土含量，便有著如此重大的意義。(2)攪拌越充分，膨脹時間就越短。攪拌時間，至少要有半個小時。在攪拌效果良好的情況下，攪拌過程結(jié)束后即已能夠達到80%左右的最終流限，而在 攪拌效果不良的情況下，這一比值則降低到大約 35%。(3)高溫(夏季溫度)可使膨脹時間縮短，低溫(冬季溫度)則使膨脹時 間延長。當(dāng)溫度低于零度時，膨脹過程即告中止，但混合料并不會遭到破壞。解 凍后膨脹過程又會重新繼續(xù)下去， 在這種情況下，須將凍結(jié)的時間計入膨脹時間 之內(nèi)；(4)如果懸浮液中的膨潤土含量在全部推頂距離上保持不變，那么對粗粒 土壤來說，由于需要懸浮液的膨潤土含量

16、較高以保證支承作用，故而推頂阻力以及因之所需的推頂力就會比細粒土壤的情況下更大一些。(5)但孔隙一旦被膨潤土懸浮液充滿，并因而形成支撐環(huán)帶時，于是粗粒 土壤的狀況也就無異于細粒土壤了。 因而在這種情況下，為了在推頂過程中支承 土層，懸浮液中的膨潤土只需要達到穩(wěn)定極限所要求的最小含量40kg/m3即可。4.3.3 室內(nèi)模型試驗研究粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂管施工過程中泥漿套成套技術(shù)研究。 通過室內(nèi)模型 試驗，分析了觸變泥漿中膨潤土、純堿、 CMC和水摻量變化對管片外壁減阻效 果的影響。(1)混凝土面板與各漿土混合物間的最大靜摩擦系數(shù)以及滑動摩擦系數(shù)基 本呈隨質(zhì)量比己的增大而逐漸減小的變化趨勢，在 己

17、=0 (純粘土)時最大，在 己 =8(純觸變泥漿)時最小。同時，在各種質(zhì)量比的情況下，最大靜摩擦系數(shù)均 比滑動摩擦系數(shù)略大一點，但差別并不十分明顯。(2)混凝土面板與漿土混合物之間的摩擦系數(shù)比混凝土面板與純粘土之間 的摩擦系數(shù)有所減小。注入觸變泥漿后可以降低頂管與周圍土體的摩擦系數(shù)。建 議控制漿土混合物的質(zhì)量比以不小于 0.20.3為宜，如此可以較大程度地降低頂 管頂進過程中的摩擦系數(shù)，頂管與土體間摩擦系數(shù)可降低到原來的0.28倍左右，進而可以較大幅度地降低頂進阻力。4.3.4 數(shù)值模擬研究粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂管施工中地面沉降變形規(guī)律研究。通過FLAC三維 有限元數(shù)值模擬，深入研究了粉土和粉

18、質(zhì)黏土中曲線頂進施工中地面變形沉降規(guī) 律及分布特征，并對比研究了機頭壓力、泥漿套、土體抗力等因素對地面沉降變 形規(guī)律的影響，給出了地表沉降動態(tài)預(yù)測方法。研究表明：(1)在頂管外側(cè)形成質(zhì)量較好的泥漿套，即頂管推進過程中摩阻力較小， 其對周圍土體的擾動也較小，地表的沉降將明顯減小，在頂管軸線正上方尤為明 顯；隨著離開頂管軸線距離的增加，這種影響逐漸減弱。摩阻力越大，頂管推進 對其兩側(cè)地表土體的影響范圍越大。摩阻力越大，頂管推進對軸線正上方土體的 影響時間越長。(2)摩阻力越大，機頭正上方地表土體變形越小，即當(dāng)機頭通過時，其正 上方的土體沉降越小，其前方土體的隆起值也越大，對前方土體的影響范圍也越

19、大；在機頭后方(0-20m)范圍內(nèi)，摩阻力越大，沉降越?。粰C頭后方20m處， 不同摩阻力作用下地表的沉降量相同；離開挖面 20m之后，當(dāng)摩阻力較小時， 沉降基本穩(wěn)定，而當(dāng)摩阻力較大時，沉降發(fā)展較快，且摩阻力越大，沉降值越大。 管壁外側(cè)的泥漿套越完整，則地表的沉降量越小。(3)注漿壓力的變化對地表變形的影響較大，當(dāng)注漿壓力為0.1MPa時，沿頂管軸線橫向地表產(chǎn)生沉降，隨著注漿壓力的增加，地表沉降不斷減小，當(dāng)注漿壓力為0.2MPa時，地表產(chǎn)生隆起。注漿壓力的變化對機頭后部土體影響較大， 而對機頭前方土體幾乎不產(chǎn)生影響。(4)機頭壓力越大，地表變形的隆起值越大，其隆起的最高點距機頭所在 的位置越近。

20、機頭壓力增大會使機頭前方土體的變形增大，影響范圍也增大；而對于機頭后方的土體，機頭壓力越大，其沉降也越大，但沉降值遠小于隆起值； 對于機頭正上方的土體，具變形量在不同的機頭壓力下保持不變。(5)不同的抗力對管道橫向方向的變形有一定的影響，而對縱向的變形幾 乎沒有影響。由于頂管對外側(cè)土體的抗力作用，地表橫向的變形并非關(guān)于頂管軸 線對稱；外側(cè)地表土體的變形要小于內(nèi)側(cè)的變形；抗力越大，這種差別也越大。 同時，地表沉降最大的點并不是頂管軸線正上方的點， 而是偏向頂管曲線的圓心 一側(cè)。4.3.5 關(guān)鍵技術(shù)與措施研究粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂管施工變形控制關(guān)鍵技術(shù)研究?；谇懊娴难芯砍?果，結(jié)合實際工程經(jīng)驗，

21、提出頂管機選型建議，地面、周圍管線和建筑物變形控 制措施、頂管進出洞控制措施、以及糾偏技術(shù)措施等等。5研究成果及完成指標(biāo)5.1 研究成果(1)通過室內(nèi)膨潤土配比試驗，提出：膨潤土摻量大小對膨潤土懸浮液 的支撐與潤滑作用影響非常顯著；膨脹時間與溫度和攪拌有密切關(guān)系。攪拌越 充分，膨脹時間就越短。攪拌時間，至少要有半個小時。在攪拌效果良好的情況 下，攪拌過程結(jié)束后即已能夠達到80%左右的最終流限，而在攪拌效果不良的情 況下，這一比值則降低到大約 35%;高溫(夏季溫度)可使膨脹時間縮短，低溫 (冬季溫度)則使膨脹時間延長。當(dāng)溫度低于零度時，膨脹過程即告中止，但混合料并不會遭到破壞。解凍后膨脹過程又

22、會重新繼續(xù)下去，在這種情況下，須將凍結(jié)的時間計入膨脹時間之內(nèi)；相比粗粒土壤中，在細粒土壤中頂進阻力要??； 為了在推頂過程中支承土層，懸浮液中的膨潤土只需要達到穩(wěn)定極限所要求的 最小含量40kg/m3即可。(2)通過室內(nèi)模型試驗，提出：混凝土面板與各漿土混合物間的最大靜 摩擦系數(shù)以及滑動摩擦系數(shù)基本呈隨質(zhì)量比己的增大而逐漸減小的變化趨勢，在6= 0 (純粘土)時最大，在 2= 00(純觸變泥漿)時最小。同時，在各種質(zhì)量比 的情況下，最大靜摩擦系數(shù)均比滑動摩擦系數(shù)略大一點，但差別并不十分明顯；混凝土面板與漿土混合物之間的摩擦系數(shù)比混凝土面板與純粘土之間的摩擦 系數(shù)有所減小。注入觸變泥漿后可以降低頂

23、管與周圍土體的摩擦系數(shù)。建議控制漿土混合物的質(zhì)量比以不小于 0.20.3為宜，如此可以較大程度地降低頂管頂進 過程中的摩擦系數(shù)，頂管與土體間摩擦系數(shù)可降低到原來的0.28倍左右，進而可以較大幅度地降低頂進阻力。(3)提出了頂管機選型建議。粘性土及粉土層中，施工時常會發(fā)生刀盤粘 附導(dǎo)致增大阻力和螺旋輸送機的粘附堵塞，因而頂管機選型時應(yīng)注意在刀盤形 式、開口率、刀具、加泥位置等考慮解決方法。(4)提出了地面、周圍管線和建筑物變形控制措施。選用大刀盤泥水平 衡頂管掘進機；強化對觸變泥漿壓漿工藝的管理，充分運用泥漿套原理；合理制定主要施工參數(shù)；使用多組糾偏特殊管的糾偏系統(tǒng)；信息化施工；做好置換漿液工作

24、，減少后期擾動土體固結(jié)產(chǎn)生的沉降、變形。(5)頂管進出洞頂管姿態(tài)、進洞脫管控制措施。在洞口附近一定范圍內(nèi)采 用高壓旋噴、注漿、凍結(jié)、深井降水等加固施工措施。而后在工作井壁面出洞口 的預(yù)留位置上鑿除封門處的混凝土或磚墻，將掘進機頂入鑿出的洞口，同時掘進機前端刀盤轉(zhuǎn)動切削井壁上剩余的混凝土及土體， 頂進過程開始。為了防止后部 管節(jié)被破壞的情況發(fā)生，應(yīng)考慮在工具頭后于管節(jié)連接段加設(shè)千斤頂。工具頭進 入接收井后，千斤頂啟動，將工具頭徐徐推出混凝土鋼套環(huán)， 從而安全的將工具 頭脫離開管節(jié)。(6)頂管軸線控制、糾偏技術(shù)措施。頂管糾偏應(yīng)遵循“勤測勤糾、預(yù)測緩 糾、預(yù)糾強糾”的原則。當(dāng)頂管機頭進入曲線段始曲點

25、時，應(yīng)進行曲線糾偏頂進。 利用工具頭糾偏油缸對工具頭頂進方向進行調(diào)整。糾偏量的大小應(yīng)使工具頭自身 彎曲度與曲線彎曲度相吻合(依靠頭部特殊段及第一節(jié)碎管坐標(biāo)來確定)。頂入曲線段后，每次測量應(yīng)以第一節(jié)碎管的偏差為標(biāo)準(zhǔn)， 來確定工具頭及特 殊段的糾偏量，調(diào)整頭部軌跡，并根據(jù)高程偏差情況來進行糾偏控制。 頂管施工 中，若碎管運行軌跡符合設(shè)計要求，即進入曲線段后，每節(jié)碎管曲線側(cè)應(yīng)有符合 曲線半徑數(shù)值正確的開縫。此時應(yīng)及時利用碎管端口預(yù)埋件，用鋼板進行固定， 以防止利用中繼環(huán)頂進形成的曲線變形。 或因中繼環(huán)有效行程縮短后，無法向前 推進。必要的時候，可將中繼環(huán)頂力中心偏向內(nèi)側(cè)，以防止中繼環(huán)折角過大而損 壞

26、。如果曲線段碎管運行軌跡大于設(shè)計半徑， 碎管段開縫過小，則應(yīng)在管壁處設(shè)置千斤頂將開縫擴至設(shè)計要求，并及時在縫內(nèi)填塞木墊板，并用鋼板固定，這樣逐一調(diào)整，直到符合曲率要求再頂進。5.2實際完成指標(biāo)本項目已完成科研合同的目標(biāo)責(zé)任、 年度計劃的全部內(nèi)容，其中研發(fā)的內(nèi)容 目標(biāo)已超額完成。完成的主要指標(biāo)為：(1)頂管頂力分析及計算；(2)曲率半徑與管節(jié)尺寸關(guān)系研究；(3)曲線的形成和控制研究；(4)膨潤土潤滑作用室內(nèi)配比試驗和模型試驗研究；(5)地面沉降分布特征及變化規(guī)律影響因素三維數(shù)值模擬研究；(6)頂管機選型，地面、周圍管線和建筑物變形、頂管進出洞、頂管軸線 和糾偏技術(shù)等措施研究。最后，形成了包括施工

27、工藝、作用機理、地面沉降動態(tài)預(yù)測方法、膨潤土配 比方法和模型試驗方法等一整套粉土或粉質(zhì)粘土中曲線頂管施工方法和變形控 制關(guān)鍵技術(shù)。產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益910多萬元、節(jié)省頂管工程施工工期 10%。6技術(shù)先進性綜述6.1 與國內(nèi)外同類技術(shù)比較針對鄭州地區(qū)粉土或粉質(zhì)粘土中曲線頂管施工技術(shù)， 首先通過文獻資料的統(tǒng) 計分析，初步對粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂管施工對周圍土層的作用機制，以及導(dǎo)致周圍土層擾動的各影響因素進行了研究； 其次，通過室內(nèi)試驗，研究了膨潤土 潤滑作用的機理，并分析了鵬潤土的摻量和物質(zhì)組成、攪拌效果、溫度等對觸變泥漿潤滑效果的影響；再次，在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)模型試驗，分析了 觸變泥漿中

28、膨潤土、純堿、CMC和水摻量變化對管片外壁減阻效果的影響；再 次，根據(jù)地面沉降變形規(guī)律，結(jié)合FLAC三維有限元數(shù)值模擬，深入研究了粉土 和粉質(zhì)黏土中曲線頂進施工中地面變形沉降規(guī)律及分布特征。并對比研究了機頭壓力、泥漿套、土體抗力等因素對地面沉降變形規(guī)律的影響， 給出了地表沉降動 態(tài)預(yù)測方法；最后，形成了粉土和粉質(zhì)黏土中曲線頂管施工關(guān)鍵技術(shù)。河南省情報所查新結(jié)果表明的本項目研究成果的先進性、獨特性、創(chuàng)新性。10曲線頂管技術(shù)在三環(huán)線快速化工程的應(yīng)用研究6.2 成果的創(chuàng)造性、先進性(1)詮釋了曲線頂管施工過程中頂進擾動的機理及地面變形規(guī)律。(2)提出膨潤土摻量大小對膨潤土懸浮液的支撐與潤滑作用影響非常顯著； 建議膨潤土漿液攪拌時間應(yīng)在半小時以上。相比在細粒土壤中，在粗粒土壤中應(yīng)適當(dāng)增大千斤頂推力；為了在推頂過程中支承土層，懸浮液中的膨潤土只需要達 到穩(wěn)定極限所要求的最小含量 40kg/m3即可。(3)提出混凝土面板與各漿土混合物間的