覃穎桓

摘要：近年來，隨著我國城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展和城市道路建設(shè)規(guī)模的日益擴大，頂管施工技術(shù)由于具有施工場地小、噪聲小、對交通影響小等優(yōu)點，從而在市政工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用與推廣。而頂管施工技術(shù)是一種較為復雜工藝。因此，如何控制頂管施工技術(shù)的質(zhì)量，以提高頂管施工的進度，降低施工成本，以實現(xiàn)施工企業(yè)良好的經(jīng)濟效益具有重要的研究意義。文章主要結(jié)合工程實例，針對污水管頂管施工技術(shù)要點進行了分析與研究，以供類似的工程提供參考。

關(guān)鍵詞：市政道路；污水管；頂管施工；技術(shù)要點

一、項目概況

某市政管道工程位于某市區(qū)車行道上，地下管線繁多，交通流量很大，經(jīng)研究決定污水管采用頂管施工，管材為DN1000III鋼筋混凝土頂管，污水管道全長約1000米，埋深約6-7米，分為6個頂管施工段，最長一段為192m。施工單位計劃采用總頂力為800噸（4個200噸千斤頂）的泥水平衡式頂管機進行管道施工。

二、頂管施工流程

（1）做好施工計劃，合理安排好人員、材料、設(shè)備。

（2）工作井內(nèi)安裝頂管設(shè)備，管材由廠家運至現(xiàn)場，吊裝就位后在管道內(nèi)安裝注漿管等管線。

（3）安裝好頂壓環(huán)并卡牢管后端，檢查頂進系統(tǒng)的安裝是否良好，校核管線標高和方向，各方面都準備良好后方可操作頂進。

（4）開動機頭，轉(zhuǎn)速由慢轉(zhuǎn)快，然后啟動進出泥泵出泥，然后操作頂進架進行頂進，直到頂完一節(jié)管。

（5）停止頂進，進出泥系統(tǒng)旁通，千斤頂回油，活塞回縮。

（6）吊裝下一節(jié)管道，準備進行下一節(jié)管道的頂進。

三、施工技術(shù)準備

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，針對土層變化情況，制定出頂進參數(shù)，采取如下的措施：

（1）砂質(zhì)土層

在該層中頂進刀管道堵塞少，刀盤切削阻力小，頂進速度快，該土層對泥水平衡式頂管施工來說是一種良好的土質(zhì)。由流體力學可知，通過一定通流截面的含沙水流流量（流速）越大，水流中所能飽和的含沙量也越大。因此，在面對砂質(zhì)土層時應(yīng)該使用較大的流量快速頂進。同時應(yīng)該注意不要流量太大而導致機頭下泥砂沖空而導致下沉。

（2）淤泥質(zhì)土層

在該層中刀盤的切削阻力并不會改變多少。由于淤泥土的成分粒度比砂還小得多，很容易懸浮于水中形成懸濁液，故頂進時管道不容易堵塞，在流量不大的情況下就能以很快的速度頂進。但機頭前方的淤泥質(zhì)土在水流的沖刷下很容易被沖空，在該土質(zhì)頂進時容易使機頭下沉，因此應(yīng)避免在不頂進時打開工作閥沖刷機頭，同時流量也不應(yīng)過大，注意下沉糾偏。

（3）粉質(zhì)粘土層

在水力作用下，硬粘土碰撞泥水管壁而逐漸形成泥團，可能堵塞管道彎頭及蝶閥。頂進時時刻注意流量的變化值，當變化較大時考慮水流反向沖刷，注意反向時間不能超過一分鐘，另外適當減小刀盤每轉(zhuǎn)動一圈時所切削泥土厚度，同時適當加大進水流量。

（5）砂層

僅僅下部才有細砂段，采用如前面所采用的方法進行頂進，對于整個斷面大部分為砂層，注意控制正面壓力以抵抗砂層坍塌，刀頭前端密封倉壓力控制在1MPa～2MPa之間，頂進速度不得小于10cm/min，當發(fā)現(xiàn)正面壓力小于1MPa時，停止進出水，至壓力上升到控制值時再打開進出水閥門。正常情況下水壓控制在50MPa～60MPa之間。

四、頂管施工關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)量控制

1、進出洞技術(shù)措施

（1）安裝進洞止水圈

進洞止水圈安裝在工作井進洞砼墻上，安裝時要把橡膠止水圈用爆炸螺絲與夾緊鋼板固定在砼墻上。

安裝位置要根據(jù)進洞軸心位置。由于頂管進洞時不可避免有一定偏離進洞軸線位置，止水圈允許機頭有2cm的偏離軸線位置，若機頭偏差超過2cm，止水圈的安裝位置必須根據(jù)實際偏差進行調(diào)整。

（2）頂管機頭進洞口

工作井管道下部存在淤泥質(zhì)粘土等具有高壓縮性的土層，施工時在洞口外3～5m范圍內(nèi)壓密注漿以提高地基土的承載力，防止機頭進洞后下沉。

頂管機架就位時略上仰，以平衡重力影響，機頭對準穿墻孔位置，管端稍稍向上撬3～5mm。更有利機頭穿墻和正常頂進。

在機頭進洞過程中頂進方向力爭水平，如有偏差，只能偏上，不能偏下，機頭尚未完全進洞前，不要糾偏。進洞后，糾偏不能大起大落。

進洞時控制機頭的正面土壓力，悶頂至機頭正面土壓力至1Mpa左右，開始進行泥水平衡，機頭沒有完全進洞時，降低泥水壓力有利于洞口處的穩(wěn)定，為避免因結(jié)構(gòu)變形而泥水大量涌入井內(nèi)等嚴重后果，在離洞口6m范圍內(nèi)將泥水壓力降為最低限度。

（3）出洞技術(shù)

接收井在確定洞口土體穩(wěn)定條件下，可以逐漸降低泥水粘度及比重，直至用清水替代。等機頭切削刀盤靠近洞口，完成頂進最后階段后，應(yīng)該充分利用泥水平衡，對泥水倉及泥水管路作最后的清理。

當機頭逐漸靠近洞門時，必須控制好頂進的泥水壓力。在機頭切削刀盤離封門20～50cm時，減慢頂進速度，并盡可能降低正面的泥水壓力，至切削刀盤進入洞圈擠壓泡沫塑料板及橡膠襯墊板，機頭外殼也相應(yīng)進入洞圈，停止頂進，調(diào)節(jié)各塊夾緊鋼板，使密封圈與機頭結(jié)合嚴密，將間隙封住從而阻止流砂、涌水。拆除封門，確保施工安全。

在封門拆除后頂管應(yīng)該迅速、連續(xù)頂進管節(jié)，盡快縮短頂管機出洞時間。待機頭出洞后，馬上進行處理，用水硬性漿液填充管節(jié)和洞圈的間隙，減少水土流失。

2、頂管頂進過程中的糾偏和質(zhì)量控制

采用進口的全自動激光導向控制系統(tǒng)，能夠隨時了解機頭的形態(tài)及運動趨勢，并且按照趨勢圖控制方法進行頂進過程糾偏。

（1）若機頭前端遇到不均勻的迎面阻力，則機頭周圍的土壓力也不平衡，如施工不慎容易造成軸線偏差，應(yīng)注意糾偏。管道頂進允許偏差為：軸線位置為50mm，管道內(nèi)底高程為-40～+30mm。

（2）在糾偏時根據(jù)激光光靶的絕對誤差結(jié)合機頭的“傾斜角”（可以判斷機頭上仰或下斜）進行有預見性的糾偏。堅持“勤測、微糾、少糾”。三個糾偏油缸伸出的長度差值不應(yīng)超過25mm，一般情況每次糾偏角度不大于0.5°。如果偏差值在允許范圍內(nèi)，且機頭的走向是在減小這個偏差，傾斜角的值在允許范圍內(nèi)，則控制盡量少糾偏，精心進行施工，確保機頭以適當?shù)那拾霃街鸩降姆祷氐捷S線上來。

（3）當頂進路線上同時有高程偏差和中心偏差時，先糾正偏差較大的一面。在糾正高程（或中心）偏差時，如果中心（或高程）偏差超出了“偏差控制范圍”，立即將前者停止，先將后者糾正。

（4）在頂進過程中糾偏油缸應(yīng)保持伸出，以防機頭突然遇硬物被卡死，在不糾偏時三個糾偏油缸也應(yīng)同時伸出20mm。

（5）建立嚴格的測控糾偏制度，每班上班和班中應(yīng)校正2次激光，每天校正激光4次，當在換管時激光標靶信號會中斷，操作手應(yīng)時刻注意信號中斷前后標靶的位置是否一致，出現(xiàn)不一致時應(yīng)及時校正激光。

3、采用膨潤土注漿潤滑措施

本工程考慮采用膨潤土觸變泥漿，注漿漿液是在地面注漿系統(tǒng)配制后，經(jīng)過充分攪拌發(fā)酵后，再通過液壓注漿泵壓入管內(nèi)，膨潤土泥漿攪拌時間控制大于30分鐘。在膨潤土泥漿壓入以前，對儲漿箱內(nèi)經(jīng)發(fā)酵的泥漿再一次攪拌，以減少壓漿管道的阻尼。機頭尾管和后續(xù)管道補漿為兩個獨立的管道系統(tǒng)，采用液壓注漿泵

（1）在頂進過程中，頂進摩擦力逐漸增大，為達到較好注漿效果，應(yīng)保持全過程注漿，機頭尾管注漿采用進口自動注漿設(shè)備，管道補漿采用國產(chǎn)注漿設(shè)備。機頭后3節(jié)管為注漿管，以后每隔2節(jié)分布1條，分布位置如1、2、3、6、9、12、……

（2）注漿壓力應(yīng)到達2.0～3.0γh，取γ=18KN/m3，h=4m（管頂覆土深度），即0.15～0.4MPa，考慮到頂管距離的增加，注漿管道增長的阻尼損失，注漿壓力最大控制在0.6MPa以內(nèi)，開始時不大于0.1MPa，隨距離增加，注漿壓力適當增加

（3）為了防止不注漿時，管外壁砂土反流進注漿支管，注漿支管一定要安裝單向閥或球形閥；

4 結(jié)語

綜合上述，在頂管施工過程中，應(yīng)做好頂管施工前的施工準備工作，對施工人員進行施工技術(shù)、安全技術(shù)交底，從思想上首先確立質(zhì)量和安全意識，同時，還必須結(jié)合工程實際情況，科學設(shè)計頂管施工的路線和施工工藝，保證施工的質(zhì)量，盡可能提高頂管施工的進度，從而降低施工成本，實現(xiàn)施工企業(yè)良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]江東勝，淺談頂管技術(shù)在市政污水管中的應(yīng)用，中國科技博覽，2011

[2]張鳳青，探討城市污水頂管施工技術(shù)要點與控制科技論壇，2012