張月梅

（昆明市政工程設(shè)計科學研究院有限公司，云南 昆明 650228）

近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程推進，城市規(guī)模逐年擴張，導(dǎo)致部分位置市政設(shè)施建設(shè)速度滯后，甚至并未根據(jù)城市發(fā)展進行配套建設(shè)升級，從而導(dǎo)致在城市運行過程中產(chǎn)生由于市政基礎(chǔ)設(shè)施落后造成的各種問題，如城市排水不良、交通擁擠等，并且對后期市政基礎(chǔ)設(shè)施的改建升級工作造成一定的難度。

在城市發(fā)展中由于城市建筑需要，排水設(shè)施位置設(shè)置不合理，在城區(qū)發(fā)展中影響其他建筑的建設(shè)開工和城市用地的合理開發(fā)。而地下設(shè)施的改建升級通常需要對地面建設(shè)物進行改遷，將地面開挖進行地下排水管線的敷設(shè)施工，在此過程中拆遷、改移費用將會導(dǎo)致城市管線改建升級工程的成本提高。為了控制工程成本，頂管施工技術(shù)被引入城市地下排水管道的施工中，即通過不拆遷地面建筑和管線，在地面以下僅將部分頂進管道頂進線路上的地下管線進行改移，以暗挖頂進的形式施工地下排水管道。該技術(shù)自實施以來，以降低工程成本、節(jié)約工程拆遷改移投入、減小對地面交通的影響等優(yōu)勢成為近年城市地下管道施工的熱門工法。

文章以昆明南窯村地下排水管線頂管工程為研究對象，通過對該工程項目的工程地質(zhì)研究，分析頂管法設(shè)計中的參數(shù)選取和方案確定，旨在為類似工程項目的設(shè)計提供參考。

1 工程背景

南窯村位于昆明官渡區(qū)，緊臨南窯火車站，其中，明通河由北向南流經(jīng)南窯村。南窯村地面建筑現(xiàn)狀主要以原有村民自蓋房為主，地物布局散亂，城市環(huán)境質(zhì)量差，影響南窯村及周邊的城市形象。結(jié)合昆明城中村的改造要求，南窯村正在實施改造。

在南窯村的整治過程中，通過頂管法施工的新建d1800圓管涵排水通道，不但可以理順片區(qū)排水系統(tǒng)，建立有組織的排水系統(tǒng)，還可以有效遏制城市廢水對城市生態(tài)和環(huán)境的污染，提高地區(qū)環(huán)境質(zhì)量，最大限度地控制洪澇災(zāi)害，落實國家雨污分流的提高水資源利用率政策，同時還可以實現(xiàn)對城市發(fā)展中充分發(fā)揮建設(shè)用地的作用。

南窯村所在位置工程地質(zhì)多變，包括砂土（細砂、中砂、粗砂、粗砂、礫砂），可塑、硬塑狀的粉質(zhì)黏土，劃為Ⅰ級松土；半堅硬、硬塑的黏性土以及一般碎石土，劃為Ⅱ級普通土；堅硬（密實）的粉土、黏性土，含有較多塊石及漂石的土，全風化巖石，劃為Ⅲ級硬土；強風化巖石、中密～密實的漂石土、塊石土，劃為Ⅳ級軟石；中～微風化砂巖、灰?guī)r，劃為Ⅴ級次堅石。

沿線工程巖土種類多、巖性差，地面建筑物分布擁擠雜亂，由此可見，在南窯村進行排水圓管涵的施工采取明挖法施工的可能性較小，頂管法成為最佳選擇。

2 頂管設(shè)計的要點

南窯村工程地質(zhì)復(fù)雜多變，在頂管設(shè)計中選擇參數(shù)和施工參數(shù)的時候，應(yīng)加強與實際現(xiàn)場工程地質(zhì)的結(jié)合。

南窯村地面建筑物主要是以自建低矮居民房為主，地面開挖施工地下設(shè)施的難度較大，結(jié)合該工程實際情況，選擇頂管法對地面建筑物的影響小、施工速度快、工程造價相對較低，因此在南窯村地下排水項目中選取以頂管法進行施工。

頂管由于是在地面下，通過管道前端部開挖和管道尾部通過推進設(shè)備將管道安裝到設(shè)計預(yù)定位置。該頂管施工項目中，工程地質(zhì)復(fù)雜多變，在不同里程處工程地質(zhì)出現(xiàn)變化，在相同里程處不同斷面位置工程地質(zhì)也會出現(xiàn)變化，從而導(dǎo)致頂管頂進中必須時刻加強頂管位置檢測和位置調(diào)整；而且工程地質(zhì)巖土體強度較大，在設(shè)計中應(yīng)該根據(jù)實際工程地質(zhì)條件選擇頂管前方刃腳角度、材料和強度。同時，在始發(fā)井和接收井設(shè)計時，應(yīng)對井側(cè)壁的穩(wěn)定性進行驗算，保證在始發(fā)井和接收井施工及頂管頂進過程中能夠正常維持穩(wěn)定和施工期間安全。頂管施工由于在地下暗挖頂進施工，在老舊的南窯村復(fù)雜的地下管線現(xiàn)狀下，對地下管線的相關(guān)資料無法準確、完整獲取，因此在設(shè)計中必須加強地質(zhì)條件勘查工作，保證在頂管頂進之前頂管前進線路上的管線改移到其他位置，避免因頂管施工造成現(xiàn)有的地下管線破壞，影響市政工程作用的正常發(fā)揮。

3 針對工程實例進行頂管設(shè)計

在頂管法施工中，由于受到城市地下環(huán)境及周圍環(huán)境的限制，在設(shè)計中需采取較為科學的設(shè)計方法，提高設(shè)計質(zhì)量，保證頂管頂進中安全施工。現(xiàn)針對案例進行頂管設(shè)計。

3.1 設(shè)計原則及排水體制

根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展需要及沿線地區(qū)發(fā)展的實際情況，結(jié)合沿線河道規(guī)劃和排水規(guī)劃，確定經(jīng)濟合理、安全可靠的排水方案，以保證各類基礎(chǔ)設(shè)施滿足社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展需要。該工程采用雨、污完全分流制，分別設(shè)置雨、污水排水系統(tǒng)排放。文章主要研究污水排放管道的安裝頂進施工。

3.2 污水排放系統(tǒng)

根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃和雨污分流布局，在永平路以南的明通河邊已經(jīng)建成了一根d1800的截污干管，但由于已建的截污干管從地塊內(nèi)和改造后的明通河下穿過，為了保證地塊的開發(fā)利用和明通河的改造的實施，將對永平路至站前西路的截污干管進行改遷，將截污干管遷改至道路西側(cè)的人行道下。

該工程的污水管主要收集道路兩側(cè)地塊產(chǎn)生的生活污水，此外，道路西側(cè)改遷的截污干管還承擔著污水轉(zhuǎn)輸?shù)娜蝿?wù)。道路東側(cè)污水管道布置在機動車道下，污水收集后排入道路西側(cè)d1800截污干管；道路西側(cè)為改遷的d1800截污干管。

3.3 管材選擇

該工程d1800污水頂管采用Ⅲ級鋼筋混凝土鋼承口管，污水管接口為橡膠圈接口，雨水管接口為水泥砂漿抹帶接口。雨水口采用鋼筋混凝土雨水篦子，井蓋采用鋼筋混凝土井蓋。

3.4 頂管施工工序

道路西側(cè)截污干管的改造范圍為永平路—站前西路段，改造范圍內(nèi)新建1座BXH=8m×4.5m的工作井，位于K0+075.619處；新建2座φ4.0m接收井，分別位于K0+000.801和K0+191.547處，與老截污干管相交。施工時從工作井分別向2座接收井頂進，接上老截污干管。

3.5 頂管施工工序

（1）設(shè)計技術(shù)參數(shù)。①該工程管道使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級。②管道擬建場地地震加速度為0.2g，場地設(shè)計地震分組為第二組，抗震設(shè)防烈度為8度。③管道結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)R=1.0。

（2）采用材料。①管道材料：管道采用鋼筋混凝土管。②焊接材料：手工焊采用的焊條，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《碳鋼焊條》（GB/T 5117—1995）的規(guī)定，選擇的焊條型號應(yīng)與主體金屬力學性能相適應(yīng)，并應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定。

（3）沉井與頂進參數(shù)設(shè)計。①管道上部超挖部分應(yīng)在頂進完成后注漿填實，頂部最大超挖厚度≤15mm。②頂進施工時應(yīng)按相應(yīng)施工規(guī)范對頂力進行計算，工作井頂管頂力要求詳細說明各頂管井施工圖，若超過此值，應(yīng)采取措施減小頂力。③頂管施工應(yīng)控制地面沉降≤10mm、地面的隆起量≤20mm，以減小地面變形對附近建構(gòu)筑物以及地下設(shè)施的不利影響。④工作井采用沉井法施工，排水下沉，干封底，施工時依據(jù)當?shù)赝临|(zhì)的滲透系數(shù)，在沉井外采用適宜的井點降水方法。施工過程中應(yīng)將地下水位控制在底板標高以下500mm。⑤沉井井壁施工縫應(yīng)采用凹槽式接法，結(jié)合面應(yīng)盡量粗糙，第二次澆筑前應(yīng)將施工縫鑿毛，用水沖洗干凈，并在施工縫結(jié)合面涂刷純水泥漿2遍（水灰比為0.3～0.4），然后澆注混凝土。確?；炷两Y(jié)合密實，要求澆筑豐滿、振搗密實、不得殘留縫隙。特別是梁與壁板結(jié)合處，沉井井壁與底板結(jié)合的刃腳榫口處需按施工縫處理。⑥沉井應(yīng)一次制作，澆注混凝土后必須達到設(shè)計強度的100%方可下沉，沉井沉到設(shè)計標高后隨之做封底墊層及底板。在沉井底板未達到設(shè)計強度之前，不得停止井外降水工作。⑦圖內(nèi)所有穿墻套管、預(yù)留孔洞、預(yù)埋鐵件等都必須在澆筑混凝土之前按圖紙位沉之前應(yīng)用磚置預(yù)留好，不得事后開鑿，特別是沉井預(yù)留洞在下堵死，并抹以水泥砂漿，待安裝管道時再將磚拆除。⑧沉井在下沉中應(yīng)結(jié)合當?shù)氐氖┕そ?jīng)驗，采取可靠的施工措施控制下沉速度，防止突沉，下沉中挖土必須均勻?qū)ΨQ，放在沉井四周。沉井下沉過程中應(yīng)嚴密觀測，發(fā)現(xiàn)沉井傾偏及時糾正，使沉井接近設(shè)計標高偏差不能超過相關(guān)規(guī)范要求。⑨施工頂進中若遇房屋等建構(gòu)筑物，應(yīng)有其基礎(chǔ)資料以便對頂進施工進行調(diào)整，保證不破壞其基礎(chǔ)，如無法調(diào)整應(yīng)向業(yè)主和設(shè)計人員反映并重新確定。⑩該工作井在頂管施工中應(yīng)使千斤頂反力均勻作用于靠背墻（井壁）上，作用面積≥9m2（3m×3m）。頂管井背墻為淤泥，泥炭土等軟弱土層，是否需要加固由施工單位根據(jù)實際頂力大小確定。?管道頂管穿越部分河道地段由于管頂覆土太?。ü茼敻餐梁穸取?管徑）不能滿足頂管覆土厚度要求，因此對于此地段采用編制帶壓重進行頂管。

針對案例中的實際工況，開展頂管法設(shè)計工作，并根據(jù)施工檢測數(shù)據(jù)反饋分析，頂管的設(shè)計方案較為符合實際，頂進過程中沒有出現(xiàn)較大險情。

4 結(jié)論

社會進步、城市發(fā)展促使了城市規(guī)模逐漸增大，在城市發(fā)展過程中，城市發(fā)展的形式經(jīng)常以環(huán)狀擴展為主，從而導(dǎo)致老舊城區(qū)被圍在中心。而老舊城區(qū)的市政設(shè)施，由于不能滿足社會需要需要進行改造施工，尤其是對地下管道的施工，通常需要開挖地面，因而采取明挖法施工難度較大。在此背景下，催生了頂管法等暗挖技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用。文章結(jié)合實際，根據(jù)南窯村工程項目特點進行圓管頂進法施工的設(shè)計，以期更好地完成對南窯村的改造，提升其城市形象，促進其未來更好的發(fā)展。