王 宇 軍

(太原市熱力公司，山西 太原 030012)

談熱力管網(wǎng)頂管技術(shù)方案及經(jīng)濟(jì)分析

王 宇 軍

(太原市熱力公司，山西 太原 030012)

基于某工程施工方案，詳細(xì)闡述了熱力管網(wǎng)頂管各個(gè)施工階段的主要內(nèi)容及重點(diǎn)，對(duì)頂管施工的安全技術(shù)措施進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)頂管進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析，指出利用頂管可提高施工能力及施工組織協(xié)調(diào)能力，保證熱力工程順利進(jìn)行。

熱力管網(wǎng)，頂管技術(shù)，經(jīng)濟(jì)分析

頂管技術(shù)是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)，在國(guó)外已經(jīng)廣泛使用，在國(guó)內(nèi)逐漸普及。該工藝解決了管道大開挖施工對(duì)城市交通道路繁忙、人口密集、地下管線復(fù)雜的難題，可以穿越公路、鐵路、河流、建筑物下方。當(dāng)?shù)叵鹿艿阑蚱渌芫€的鋪設(shè)可以通過頂進(jìn)施工方法在交通、建筑、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)方面帶來好的效益就應(yīng)該采用這種非開挖式施工方法。

1 工程概況

集中供熱電廠至太茅路項(xiàng)目位于南環(huán)過境高速南側(cè)，全長(zhǎng)約911 m。0+468～0+911段與南環(huán)過境高速東西同向，0+468處向北拐穿越過境高速通向嘉節(jié)熱電廠。0+468(5號(hào)小室)～0+564(6號(hào)小室)段需要穿越南北兩條灌溉干渠，設(shè)計(jì)為兩端沉箱，中間頂混凝土套管，頂管長(zhǎng)度為96 m，供熱管道從混凝土套管內(nèi)穿越。該地本身地下水位較高，施工段又多年被干渠水流浸泡，此段土質(zhì)含水量很高。

為保證鄰近南環(huán)過境高速柱基礎(chǔ)的安全使用，在原設(shè)計(jì)沉箱制作前，先做外圍的鋼筋混凝土護(hù)壁，護(hù)壁做法采用逆向做法，即鋼筋混凝土從上向下施工。這樣可以減少對(duì)周邊土質(zhì)的擾動(dòng)，保證過境高速柱基礎(chǔ)的穩(wěn)定。

2 施工前準(zhǔn)備

根據(jù)施工方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放線，劃定施工范圍。勘查施工范圍內(nèi)的地下管線、構(gòu)筑物、電線桿、樹木等障礙物的準(zhǔn)確位置，將其標(biāo)注在施工平面圖及剖面圖上，做好拆除、遷移、保護(hù)工作，確定地下水位高度。根據(jù)建設(shè)單位的建議、結(jié)合專業(yè)隊(duì)伍的實(shí)際做法確定，本工程在設(shè)計(jì)要求沉箱的外側(cè)先做鋼筋混凝土擋土墻護(hù)壁。護(hù)壁厚度暫定600 mm，高度同設(shè)計(jì)沉箱，設(shè)計(jì)要求的沉箱墻體厚度變?yōu)?00 mm，底板厚度、蓋板、梁不變，稱為逆作法。外側(cè)一橫一順密排12 m止水鋼板樁作為護(hù)壁外模。在遠(yuǎn)離基坑10 m～15 m以外的部位挑選場(chǎng)地，機(jī)械開挖10 m×6 m×2 m的泥漿坑，挖出的土方不外運(yùn)，直接堆放在基坑的周邊，并采用挖機(jī)拍實(shí)。采用沙袋將基坑內(nèi)側(cè)全部碼放整齊，作為頂管泥漿排放的儲(chǔ)蓄池。

3 熱力管網(wǎng)頂管施工主要工序

1)頂管工作井和接收井井區(qū)現(xiàn)場(chǎng)布置原則：工作井井口周圍需布置頂管施工地面設(shè)置，包括起重機(jī)、油壓系統(tǒng)、供水供電、管節(jié)堆場(chǎng)、車輛進(jìn)出通道、加工維修場(chǎng)地、值班室等臨時(shí)設(shè)施。頂管之前管材需一次性備齊，工作井周圍設(shè)置圍擋進(jìn)行封閉施工。工作井位置通?？紤]因素：a.盡可能利用管線上的工藝井；b.要考慮到排水出土和運(yùn)輸方便；c.要靠近電源和水源；d.要遠(yuǎn)離居民區(qū)和高壓線；e.避免對(duì)周圍建(構(gòu))筑物和設(shè)施產(chǎn)生的不良影響；f.如果管線坡度較大時(shí)，工作井宜設(shè)置在管線埋置較深的一端。

2)頂管機(jī)的安裝調(diào)試：泥水平衡頂管機(jī)頭重量達(dá)到20 t，采用50 t吊車吊裝，具體施工過程中套管的垂直運(yùn)輸使用25 t吊車。起吊中必須要求使用專用吊具并且要保證平穩(wěn)、緩慢，嚴(yán)禁沖擊、碰撞，同時(shí)要求由專人指揮。頂管機(jī)安裝在導(dǎo)軌上后，測(cè)定前后端的中心方向偏新式和相對(duì)高差，做好記錄。對(duì)工具管的電、水、油、泥水管路以及操縱設(shè)備要進(jìn)行逐一連接，連接要求牢固，并對(duì)各部分分別調(diào)試最后進(jìn)行全面的試運(yùn)轉(zhuǎn)。

3)頂管管材的分類及安裝：a.頂管所用的管材一般常用的為鋼管和鋼筋混凝土管。鋼筋混凝土管頂管的混凝土強(qiáng)度等級(jí)要不小于C50，抗?jié)B等級(jí)不小于P8，當(dāng)?shù)叵滤畬?duì)混凝土和鋼筋有腐蝕性時(shí)，應(yīng)對(duì)頂管所用的混凝土管內(nèi)外壁均做防腐處理；b.管材接口：對(duì)管口焊縫進(jìn)行外觀檢驗(yàn)及無損探傷檢驗(yàn)；c.管節(jié)安裝：一個(gè)頂程結(jié)束后方可在工作井內(nèi)進(jìn)行下一根管節(jié)焊接拼裝。

4)頂管過程控制：a.用全站儀在工作井內(nèi)放樣出頂管軸線；b.根據(jù)放樣軸線位置在主頂中間靠近后背墻的合適位置定出激光經(jīng)緯儀的中心，立好儀器支架；c.水平旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀，使經(jīng)緯儀的軸線和頂管軸線重合；d.上下調(diào)整經(jīng)緯儀，使經(jīng)緯儀的坡度同管道頂進(jìn)坡度相同；e.調(diào)節(jié)經(jīng)緯儀的高度，使經(jīng)緯儀的顯示紅點(diǎn)和工具機(jī)頭的光靶中心重合；f.激光經(jīng)緯儀安裝完畢，施工中根據(jù)控制器上的顯示器觀測(cè)紅點(diǎn)偏位，正常應(yīng)該紅外線點(diǎn)同光靶中心一致。

5)出泥泥水平衡式頂管出泥方式：全自動(dòng)的泥水輸送方式，被挖出的土通過機(jī)艙內(nèi)攪拌和泥，水形成泥漿，然后由泥漿泵將泥抽出，高速排出。在沉井周邊挖泥漿池，按文明施工要求和渣土處理辦法將泥漿池內(nèi)多余泥漿分階段外運(yùn)。頂管排出的泥漿由排泥泵排入井外的泥漿池內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況，如果設(shè)置的泥漿池不能滿足需要，及時(shí)的采用泥漿運(yùn)輸車將泥漿外運(yùn)。頂管施工完成后，泥漿池剩余的泥漿待基本干燥后外運(yùn)。泥水平衡法施工工藝流程圖見圖1。

6)頂管控制措施：a.嚴(yán)格要求按照頂管操作程序和設(shè)計(jì)軌跡施工，加強(qiáng)對(duì)頂進(jìn)管道監(jiān)測(cè)；b.在頂管過程中嚴(yán)格控制頂管出土量勤頂、勤出土；c.在頂管過程中勤糾偏，并且采用小角度頂進(jìn)中逐漸糾偏，防止管道產(chǎn)生軸線位移；d.在頂進(jìn)過程中加強(qiáng)膨潤(rùn)土泥漿壓漿。在管外壁與土間始終充滿膨潤(rùn)土泥漿，泥漿可以在頂管中起到潤(rùn)滑和支護(hù)的雙重作用，支護(hù)著管周圍土體不擠向管外壁，同時(shí)減小管頂進(jìn)對(duì)土層的拖動(dòng)，這也是防止頂進(jìn)管道位移的重要措施之一。

7)頂管結(jié)束后，管節(jié)接口的內(nèi)側(cè)間隙應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)定處理。無設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)，可以采用石棉水泥、彈性密封膏或水泥砂漿密封，填塞物要求抹平，不得突入管內(nèi)。鋼筋混凝土管道的接口要求填料飽滿、密實(shí)且與管節(jié)接口內(nèi)側(cè)表面齊平，接口套環(huán)對(duì)正管縫要求貼緊不脫落。

4 頂管的過程中需要進(jìn)行緊急處理的事項(xiàng)

1)工具管前突然遇到障礙物；2)后背墻嚴(yán)重變形；3)頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象；4)管位偏差過大并且校正無效；5)頂力超過管端的允許頂力；6)油泵油路發(fā)生異常；7)接縫中出現(xiàn)漏泥漿現(xiàn)象；8)地層、鄰近建筑物、管線等周圍環(huán)境的變形量超出控制允許值。

5 頂管施工的安全技術(shù)

1)吊裝管材時(shí)，沉井下垂直點(diǎn)和與管體平衡點(diǎn)不允許站人；

2)頂管施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)地表沉降監(jiān)測(cè)，對(duì)頂管施工區(qū)域出現(xiàn)地表沉降的應(yīng)及時(shí)采取回填并夯實(shí)處理；對(duì)工作井出現(xiàn)位移的，應(yīng)分析原因，制定相關(guān)技術(shù)處理措施后方可再行施工頂管；

3)長(zhǎng)度大于150 m時(shí)進(jìn)洞作業(yè)必須通風(fēng)。短距離頂管可采用鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)，長(zhǎng)距離頂管應(yīng)采用壓縮空氣通風(fēng)；

4)泥漿池采用欄桿及安全網(wǎng)圍擋。

6 頂管的經(jīng)濟(jì)分析

該工程從材料和周轉(zhuǎn)來講，鋼板樁支護(hù)、護(hù)壁相對(duì)增加了成本，原設(shè)計(jì)小室墻體的厚度減少、鋼筋規(guī)格可以降低，相對(duì)來說降低了成本。但護(hù)壁施工鋼筋的搭接大大的加大了成本的投入。從人工來講，鋼筋的多次加工、多次安裝、多次搭接、多次清洗很大的增加了人工的投入。同時(shí)模板的安裝和支撐體系的安裝拆除也大大的增加了人工的投入。從機(jī)械來講，挖機(jī)必須長(zhǎng)期在場(chǎng)，否則會(huì)影響開挖和進(jìn)度，待機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，也加大了成本的投入。但施工中不拆除或少拆除地面障礙物，不中斷地面交通；在穿越河流時(shí)既不影響正常通航，也不需要修建圍堰或進(jìn)行水下作業(yè)大大減少了這方面的成本，并且?guī)砹撕芏嗌鐣?huì)效益，而且安全性大大提高。

7 結(jié)語

隨著施工工藝和技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新型的機(jī)械設(shè)備在熱力工程項(xiàng)目上得到廣泛的應(yīng)用。熱力工程地下管線施工情況多樣復(fù)雜，為了減少道路開挖，減少施工對(duì)交通的影響，盡量不破壞道路和周圍建筑物，縮短工期，加快施工進(jìn)度，我們可以采用頂管作業(yè)施工。頂管作業(yè)帶來的是地下管線施工的一次技術(shù)革命，可以使管線設(shè)計(jì)在施工工程量最經(jīng)濟(jì)合理的地點(diǎn)穿過。我們可以利用頂管來提高施工能力和精度以及施工組織協(xié)調(diào)能力，保證熱力工程順利進(jìn)行，為集中供熱事業(yè)的發(fā)展提供安全的技術(shù)支持。

[1] GB 50007—2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50202—2002，建筑地基基礎(chǔ)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] 頂管施工技術(shù)及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4] 魏 綱,魏新江，徐日慶.頂管工程技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

DiscussiononHPPNpipe-jackingtechnologyschemeandeconomicanalysis

WangYujun

(TaiyuanThermalPowerCorporation,Taiyuan030012,China)

Based on the engineering construction scheme, the paper mainly illustrates main contents and points of HPPN at various construction phases, summarizes pipe-jacking construction security technology measures, analyzes pipe-jacking economy, and finally points out advantages of pipe-jacking technology, such as improving construction ability and construction organization coordination ability, and guaranteeing thermal power engineering smooth as well.

thermal power pipe network(HPPN), pipe-jacking technology, economic analysis

TU995.3

：A

1009-6825(2017)24-0091-02

2017-06-18

王宇軍(1982- )，女，工程師