摘 要：頂管施工將作業(yè)面移到了地下，以避免對(duì)地面交通的影響。只要施工前選線(xiàn)合理，施工方法恰當(dāng)，構(gòu)筑物并不妨礙施工的正常進(jìn)行。文章結(jié)合某城市雨污水管道工程實(shí)際，探討了頂管技術(shù)的施工方法。

關(guān)鍵詞：頂管技術(shù)；雨污水管道；施工方法

頂管工藝的施工從技術(shù)上講是完全可行的，相對(duì)于開(kāi)槽埋管從社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)講更具有優(yōu)越性。本工程為城市雨、污水管道穿越鐵路和穿越公路的頂管工程。本段雨、污水共計(jì)穿越鐵路3道、穿越公路1道，管材均采用D1000鋼承口式頂進(jìn)用鋼筋混凝土管。雨污水共計(jì)需頂管長(zhǎng)度為156m。本段3.5m以下土質(zhì)為粉土：褐黃色，稍濕，中密，搖振無(wú)反映，干強(qiáng)度和韌性低，含少量鈣質(zhì)結(jié)核。本段6米以?xún)?nèi)沒(méi)有地下水，局部地方有房屋基礎(chǔ)。

本工程采用普通頂管方式，管前人工挖土，設(shè)備簡(jiǎn)單，適應(yīng)不同的土質(zhì)，對(duì)本工程能夠滿(mǎn)足要求。

1 平面布置、井內(nèi)布置及管內(nèi)布置

在工作井范圍內(nèi)實(shí)行全封閉隔離施工并布置必要的設(shè)施，并有專(zhuān)職人員進(jìn)行管理。

2 現(xiàn)場(chǎng)材料裝卸和倒運(yùn)及管道頂進(jìn)時(shí)，起吊設(shè)備，采用8t汽吊。

3 工作坑及井內(nèi)布置

工作坑布置在管道標(biāo)高較低的一端，以利于出土運(yùn)土和地下排水的方便，按0-045～0-065之間頂管段為例，工作井布置在0-045端。

工作井井內(nèi)布置主要是后靠背、導(dǎo)軌、主頂油缸、油泵動(dòng)力站設(shè)備等。

矩形工作坑尺寸計(jì)算如下：

（1）工作坑的底部尺寸

B=D1+2b+2c=1.2+2×2+2×0.1=5.4m

L=L1+L2+L3+S1+S2+S3=2+1.2+0.7+0.5+1.0+0.5=5.9m

式中：B-矩形工作坑的底部寬度（m）；D1-管道外徑1.2（m）；b-操作寬度（mm），取2m；c-支撐材料厚度，采用木撐板，按0.1m計(jì)算；L-矩形工作坑的底部長(zhǎng)度（m）；L1-管節(jié)長(zhǎng)度2（m）；L2-千斤頂長(zhǎng)度1.2（m）；L3-后背墻的厚度0.7（m）；S1-頂進(jìn)管節(jié)預(yù)留在導(dǎo)軌上的最小長(zhǎng)度，取0.5（m）；S2-管內(nèi)出土操作在管尾留出的空間，按小車(chē)取1.0（m）；S3-單向頂進(jìn)時(shí)附加長(zhǎng)度取0.5（m）。

（2）工作坑的深度

H1=h1+h2+h3=3.4+0.5+0.3=4.2m

式中：H1-頂進(jìn)坑地面至坑底的深度（m）；h1-地面至管道底部外緣的深度3.4（m）；h2-管道外緣底部至導(dǎo)軌底面的高度0.5（m）；h3-基礎(chǔ)及其墊層的厚底0.3（m）。

頂管完成后的工作坑應(yīng)及時(shí)進(jìn)行下步工序，經(jīng)檢驗(yàn)后及時(shí)回填。

（3）根據(jù)勘察資料分析，本段6米以?xún)?nèi)沒(méi)有地下水，所以工作坑內(nèi)不用設(shè)集水井。

4 挖土及出土方法

本方案頂進(jìn)時(shí)采用人工掘土方式，工具管接觸或切入土層后，自上而下分層開(kāi)挖，工具管迎面的超挖量應(yīng)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

人工挖掘的土方裝入小車(chē)，運(yùn)出管外至工作坑內(nèi)，然后用鏟車(chē)運(yùn)至指定地點(diǎn)。

5 頂力的理論計(jì)算：（以D1000mm計(jì)算）

F=F1+F2（其中 F-總推力 Fl-迎面阻力 F2-頂進(jìn)阻力）

F1=π/4*D*2P （D-管外徑1200m P-控制土壓力）

P=Ko*γ*Ho（Ko-靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55； Ho-地面至管頂中心的厚度，取最大值3m；γ-土的濕重量，取1.9t/m3）

P=0.55*1.9*3=3.135t/m2

F1=πD /4*2P=（3.14*1.2/4）*2*3.135=5.91t

F2=πD*f*L（f一管外表面平均綜合摩阻力，取0.8t/m2；D-管外徑1.2m；L-頂距26米）

F2=3.14*1.2*0.8*26=78.37t。

因此，總推力F=1.2×（5.91+78.37）=101.14t。

（式中1.2為安全系數(shù)）

根據(jù)總推力、工作井所能承受的最大頂力及管材軸向允許推力比較后，取最小值作為油缸的總推力。工作井（D1000mm鋼承口式頂管）設(shè)計(jì)允許承受的最大頂力為200t，管材軸向允許推力300t，主頂油缸選用1臺(tái)200t（2000KN）級(jí)油缸。油缸頂力控制在180t以下，無(wú)需增加額外的頂進(jìn)系統(tǒng)即可滿(mǎn)足要求。

6 頂管施工

頂管施工質(zhì)量的好壞與設(shè)備安裝的精確度有直接的關(guān)系。安裝前，應(yīng)根據(jù)已知的控制點(diǎn)、標(biāo)高，準(zhǔn)確無(wú)誤地測(cè)放出進(jìn)出洞口的標(biāo)高和頂管的軸線(xiàn)，并依此測(cè)放設(shè)備和安裝位置。導(dǎo)軌、千斤頂支架、靠背等設(shè)備必須安放準(zhǔn)確牢固，以保證頂管的順利進(jìn)行。

6.1 測(cè)量放線(xiàn)

使用交匯法引工作井及接收井預(yù)留洞口中心至各自的井壁。置經(jīng)緯儀至A點(diǎn)，后視B點(diǎn)，作BA直線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)，并在工作井后部定出一點(diǎn)C。保證C、A、B在一條軸線(xiàn)上，置經(jīng)緯儀在C點(diǎn)上，后視A點(diǎn)，在工作井井壁上定出一點(diǎn)A，，置激光經(jīng)緯儀基座于井下D點(diǎn)，并抄平固定激光經(jīng)緯儀架，置經(jīng)緯儀于A點(diǎn)，后視B點(diǎn)，在激光經(jīng)緯儀器架上定出D點(diǎn)，D點(diǎn)同A，，A，B點(diǎn)在豎直方向上成一直線(xiàn)，安裝激光經(jīng)緯儀于儀器架上，對(duì)中D點(diǎn)，后視A，點(diǎn)，依設(shè)計(jì)軸線(xiàn)打好角度，既可定出軸線(xiàn)。頂管前，應(yīng)在工作井處設(shè)置管道軸線(xiàn)控制樁和臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)、工作井護(hù)樁，以便復(fù)核頂管軸線(xiàn)和工作井位置是否移動(dòng)。開(kāi)始頂進(jìn)前，準(zhǔn)確測(cè)量中心的軸線(xiàn)和標(biāo)高偏差，并作好原始記錄。

6.2 設(shè)備安裝

軸線(xiàn)確定后先安放后靠背，后靠背后部距離井壁100～200mm，調(diào)整后靠背前后以及左右方向，應(yīng)盡量保證后靠背的中心于軸線(xiàn)相重合。在軸線(xiàn)定好后既可安裝導(dǎo)軌以及后頂，先根據(jù)導(dǎo)軌本身的尺寸計(jì)算出導(dǎo)軌頂面至軸線(xiàn)的高差h，至水平儀于井下，在井四周作出4～6個(gè)臨水點(diǎn)，保證軸線(xiàn)標(biāo)高-臨水點(diǎn)高程=h，安放導(dǎo)軌時(shí)可用線(xiàn)繩在相對(duì)的兩個(gè)臨水點(diǎn)拉出一條直線(xiàn)，使導(dǎo)軌頂輕觸于線(xiàn)繩既可，然后根據(jù)軸線(xiàn)調(diào)整導(dǎo)軌軸線(xiàn)在豎直方向上于已知軸線(xiàn)的豎直投影線(xiàn)重合，導(dǎo)軌軸線(xiàn)方向調(diào)整好后再精調(diào)導(dǎo)軌的高程，最后支撐導(dǎo)軌至井壁上。引軸線(xiàn)至井底前后兩側(cè)A、B兩點(diǎn)，分中后靠背，在后靠背上作一分中點(diǎn)C，開(kāi)始放置后靠背時(shí)盡量使C點(diǎn)在AB的延長(zhǎng)線(xiàn)上，此值可肉眼鑒定，誤差不應(yīng)大于10cm，在后靠背邊緣定出任意等高兩點(diǎn)D、D，測(cè)量AD和AD，的距離，只需保證AD的距離約等于AD，的距離即可，誤差不應(yīng)大于3cm，導(dǎo)軌左右方向確定后既固定下面兩側(cè)各一點(diǎn)，后使用線(xiàn)墜調(diào)整前后方向既可，最后根據(jù)實(shí)際情況填塞C15-C30的混凝土至井壁到后靠背的間隙，后方頂?shù)陌惭b在后靠背的安裝完畢后進(jìn)行，抄平后頂后只要保證千斤頂后平面貼實(shí)后靠背即可固定。

導(dǎo)軌安裝完畢后需在預(yù)留洞口內(nèi)安裝副導(dǎo)軌，副導(dǎo)軌的軸線(xiàn)以及高程均要與主導(dǎo)軌保持一致，此副導(dǎo)軌用于防止機(jī)頭進(jìn)洞后低頭。增高裝置可根據(jù)機(jī)頭重量以及增高量選擇枕木，鋼支架或砼墊層。

6.3 管節(jié)進(jìn)洞

開(kāi)始頂進(jìn)前，必須對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行全面檢查，并經(jīng)過(guò)試運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)故障后，方可開(kāi)門(mén)進(jìn)洞。嚴(yán)格控制頂進(jìn)偏差，5m以?xún)?nèi)中心偏差不得大于0.3cm，高低偏差宜拋高0-0.3cm。若達(dá)到上述要求，應(yīng)拉出工具管，作第二次進(jìn)洞。

6.4 頂進(jìn)開(kāi)始調(diào)試階段以及土體取樣

有嚴(yán)格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄。頂進(jìn)前必須遵守嚴(yán)格的放樣復(fù)測(cè)制度，堅(jiān)持三級(jí)復(fù)測(cè)：施工組測(cè)量員→項(xiàng)目管理部→監(jiān)理工程師，確保測(cè)量萬(wàn)無(wú)一失。

布設(shè)在工作井后方的儀座必須避免頂進(jìn)時(shí)移位和變形，必須定時(shí)復(fù)測(cè)并及時(shí)調(diào)整。頂進(jìn)糾偏必須勤測(cè)量、多微調(diào)，糾偏角度應(yīng)保持在10～20°，不得大于0.5°。并設(shè)置偏差警戒線(xiàn)。

初始推進(jìn)階段，方向主要是主頂油缸控制，因此，一方面要減慢主頂推進(jìn)速度，另一方面要不斷調(diào)整油缸編組和管頭糾偏。

開(kāi)始頂進(jìn)前必須制定坡度計(jì)劃，對(duì)每一米、每節(jié)管的位置、標(biāo)高需事先計(jì)算，確保頂進(jìn)時(shí)正確，以最終符合設(shè)計(jì)坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。

6.5 安裝管節(jié)前，在管節(jié)端面粘貼好松木襯墊，再將管節(jié)吊放在軌道上穩(wěn)好，使管節(jié)插口端對(duì)正前管的承口中心，緩緩頂入，直至兩個(gè)管節(jié)端面密貼襯墊，并檢查接口密封膠圈及襯墊是否良好，如發(fā)現(xiàn)損壞，應(yīng)重新安裝，確認(rèn)完好后方可布置頂鐵。

6.6 工作面工藝

頂進(jìn)管節(jié)的方向和標(biāo)高控制，主要取決于挖土操作，頂管工作面上的挖土質(zhì)量不僅影響頂進(jìn)效率，更重要的是影響質(zhì)量控制。因此，熟練的操作工是重要的技術(shù)力量。

6.7 頂進(jìn)

頂進(jìn)施工，應(yīng)嚴(yán)格控制前5m管道的頂進(jìn)偏差，其左右及高程偏差均不能超過(guò)0.3cm，在頂進(jìn)過(guò)程中若產(chǎn)生偏差，應(yīng)及時(shí)糾正。要把較大的偏差作為主要突破點(diǎn)予以糾正。糾偏不得急于求成，應(yīng)逐步進(jìn)行，必須堅(jiān)持“勤測(cè)、勤糾”的原則。

管道頂進(jìn)到離工作井井壁50cm時(shí)，應(yīng)卸管，回程加頂鐵，然后繼續(xù)頂進(jìn)。

6.8 頂進(jìn)時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)

隨時(shí)注意主泵壓力的變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力突然上升時(shí)，應(yīng)立即停止頂進(jìn)，查明原因，以防發(fā)生意外。

①千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)值，不得超過(guò)臨界沖程。②應(yīng)連續(xù)頂進(jìn)，不得長(zhǎng)時(shí)間停歇。③根據(jù)土質(zhì)進(jìn)行挖土控制，隨挖隨頂，頂進(jìn)時(shí)及時(shí)補(bǔ)漿，并注意注漿壓力及注漿量的控制。④加強(qiáng)對(duì)頂進(jìn)速度的控制，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)控制，糾正偏差。⑤停止頂進(jìn)時(shí)，一定要使挖掘面保持一定的壓力，防止漏水及土層中泥水流失，尤其是出洞時(shí)，更應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題。⑥在掘進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)注意地下水壓力的變化，及時(shí)采取相應(yīng)的對(duì)策，務(wù)必使挖掘面保持穩(wěn)定，同時(shí)還要注意挖掘面穩(wěn)定與否。

在管道頂進(jìn)過(guò)程中，如果出現(xiàn)管段覆土較淺時(shí)，在這些管道施工前，要根據(jù)具體覆土厚度，計(jì)算工具管前的土壓力，并在頂過(guò)過(guò)程中做相應(yīng)的調(diào)整。

另外，在管道在頂進(jìn)過(guò)程中可能會(huì)碰到土層中夾有小石塊，這些土層會(huì)對(duì)管道頂進(jìn)很不利，在這一部分管道施工前我們首先要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行更進(jìn)一步的踏勘，與有關(guān)部門(mén)聯(lián)系，進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，掌握確鑿的資料，以便制定切實(shí)可行的施工措施。

6.9 頂進(jìn)監(jiān)控

6.9.1 前期測(cè)量：頂管前，應(yīng)在工作井處設(shè)置管道軸線(xiàn)控制樁和臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)、工作井護(hù)樁，以便復(fù)核頂管軸線(xiàn)和工作井位置是否移動(dòng)。開(kāi)始頂進(jìn)前，準(zhǔn)確測(cè)量掘進(jìn)機(jī)中心的軸線(xiàn)和標(biāo)高偏差，并作好原始記錄。

6.9.2 頂進(jìn)測(cè)量：測(cè)量?jī)x器固定安放在工作井的后部千斤頂架子中心，并在工作井內(nèi)建立臨時(shí)測(cè)量系統(tǒng)。管道頂進(jìn)過(guò)程中必須按要求測(cè)量和控制管道標(biāo)高及中心偏差，并作好記錄。每頂進(jìn)50cm 必須測(cè)量一次，每節(jié)管道頂進(jìn)結(jié)束后時(shí)測(cè)量管道中心的軸線(xiàn)和標(biāo)高偏差，記錄交工程師審核確認(rèn)，測(cè)量?jī)x器隨時(shí)校正，每一次交接班時(shí)必須校正儀器一次。

6.9.3 竣工測(cè)量：一段管頂完后，應(yīng)立即在每節(jié)管道上選點(diǎn)，測(cè)量其中心位置和管底標(biāo)高。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，繪制竣工曲線(xiàn)，以便進(jìn)行管道質(zhì)量評(píng)定。測(cè)量地段的沉降。并作好記錄以確定頂管施工對(duì)周?chē)h(huán)境的影響情況。

7 結(jié)束語(yǔ)

總之，在頂管施工過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)工程實(shí)施過(guò)程中的監(jiān)督管理，抓住關(guān)鍵問(wèn)題和重要工序，嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)及施工規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)控制質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：朱思（1956，3-），男，漢族，廣東廣州人，1988年10月17日畢業(yè)于廣州市城建職工大學(xué)，現(xiàn)就職于廣州市自來(lái)水工程公司，給排水工程師，主要研究方向?yàn)椋汗艿腊惭b、機(jī)械頂管、過(guò)河管、牽引管的施工。