矩形顶管下穿运河施工安全管理与措施研究 .pdfVIP

矩形顶管下穿运河施工安全管理与措施研究

作者：吴多坤

来源：《南北桥》2024年第03期

［摘要］随着国家基础设施建设的不断推进和城市化进程的加快，矩形顶管技术在城市

地下空间开发中的应用愈来愈广泛，其凭借着节能高效、对周边环境影响小等优势，大大提高

了工程建设的施工效率，有效降低了施工成本。但是矩形顶管在施工过程中存在的安全风险也

不容忽视，基于此，本文以任城经济开发区综合管廊及高压线路迁改-A段项目为例，通过对

本项目顶管下穿运河施工过程中存在的问题和管理措施进行分析，希望能对今后顶管施工安全

有所帮助。

［关键词］大断面矩形顶管；下穿运河；安全生产管理；措施

［中图分类号］TU99文献标志码：A

近年来，随着城市地下道路、管线等基础设施建设的不断发展，顶管机的使用越来越普

遍。但市政工程作业环境的复杂性、施工作业场所的局限性，对顶管施工安全管理提出了更高

要求。如何保障项目建设“零事故、零伤害”，是值得所有安全监督管理人员深思的问题。

项目背景1

任城经济开发区综合管廊及高压线路迁改-A段项目位于山东省济宁市任城区，该项目以

柳行路与安顺路相交处北侧为起点，向东先后下穿老运河、京杭大运河（梁济运河），终点接

居和路。主要建设内容包括3.4km高压双舱管廊和160km长的电缆布设和电气安装。

该项目顶管施工为单仓双线顶进（顶完一侧后再进行另一侧顶进），全线共存在顶管地段

4段，依次分别为下穿既有市政公路、国道、老运河、京杭大运河。其中，下穿运河段落共分

为两部分：下穿老运河顶管段长度291m，单节管廊为3.7m×3.7m矩形结构，长度2m，覆土厚

度为10.25～12.31m；下穿京杭大运河顶管段長度625m，单节管廊为4m×4m矩形结构，长度

2.5m，管廊覆土厚度为9.104～22.486m。

顶管施工2方法

泥水平衡式2.1顶管机工作原理

泥水平衡式顶管机在泥水舱内注满膨润土泥浆，在开挖面上形成不透水的泥膜，利用泥浆

作为开挖面的支护材料，并通过控制泥浆压力以平衡作用于开挖面的土压力和水压力来保证开

挖面的稳定。泥浆的压力控制取决于气压腔内的气体压力。气压腔的泥水平衡式顶管机可以在

设定好泥浆进出口流量后，单独调整气压来实现控制泥浆压力，便于操作。刀盘切削下来的土

砂在刀盘旋转和搅拌机的作用下与新鲜泥浆均匀混合，并以泥浆形式输送到地面，然后通过泥

水分离设备进行分离，形成可运输的渣土和可重新利用的泥浆。分离后的泥浆在经过质量调整

后重新输送到开挖面的泥水顶管机中来保持压力平衡。

土压平衡式顶管机工作原理2.2

土压平衡顶管机在土舱和螺旋输送机内充满切削下来的渣土，依靠顶管机推进油缸的推力

给土舱内的渣土加压，进而使土压作用于开挖面以保持其稳定。土压顶管机的支护材料是渣土

本身。土压顶管机适用于黏土、中软岩到卵石等地层。

顶管施工安全风险分析3

地质水文3.1条件复杂

京杭大运河顶管施工段地下水的补给来源以大气降水入渗和附近河流的地表水体的渗漏以

及地下水的侧向补给为主，排泄方式以人工开采为主。地下水位随季节及气象周期呈周期性变

化，水位年变幅一般在2～5m。老运河顶管施工段，土细砂黏聚力小，透水性强，顶进施工时

若采取合理措施极易发生流沙、管涌及塌方现象。

河下顶进时密封不当渗漏水、地下障碍物处理难度大；顶管机压力控制不当易造成冒顶；

管顶覆土深度较浅时，顶管机易上浮，甚至会在顶进过程中引起管涌，导致人员淹溺、设备报

废，造成不可估量的损失。

危大3.2工程时间跨度大

顶管施工自开始至结束先后经历土方开挖、基坑支护降水、起重吊装、顶管顶进、基坑回

填等施工步骤，时间跨度大，暴露时间长。顶管施工的顺利进行离不开工作井、接收井的稳定

性，在方案实施阶段，基坑开挖、支护、降水、监测工作失误，会直接导致坍塌事故的发生。

工作井、接收井完成后，临边防护、人员上下梯笼的缺失，会导致高处坠落、物体打击。顶管

机选型不合理、施工组织不协调、场地布设无章法将更会直接导致整个施工过程的延长。

特种3.3设备、大型机械设备集中

一方面，大断面矩形顶管机头、管节吊装通常采用大吨位起重设备，在下放、起吊过程中

由于空间有限、视线受阻，若无信号工指挥操作，容易发生起重伤害。另一方面，顶管长距离

顶进需设置中继间，顶管机设备性能可靠是施工重点，施工过程中若出现异物缠绕、刀盘