王 力

（上海民航新時代機場設(shè)計研究院有限公司，上海 200335）

頂管技術(shù)是新出現(xiàn)的一種施工技術(shù)，其和傳統(tǒng)的管道開挖技術(shù)有著較大的差別，施工的周期也相對較短，能夠有效避免各種施工干擾因素的影響，施工過程中對周圍環(huán)境的影響也相對較小，在埋地長距離輸油管道工程中的應(yīng)用比較多，而在機場航油管道設(shè)計施工中應(yīng)用尚處于起步階段。隨著頂管技術(shù)的成熟，無論在經(jīng)濟成本方面、還是技術(shù)的合理性方面，應(yīng)在合適的工況下推廣頂管技術(shù)在機場航油管道工程的應(yīng)用。

1 工程的實際情況

該工程是福建某機場改擴建工程配套供油工程，新建埋地航油管道管徑為273×7mm，管道的設(shè)計壓力為2.0MPa，新建的機場油庫和機坪加油管網(wǎng)分別位于飛行區(qū)兩側(cè)，飛行區(qū)跑道2 800m。從機場油庫至機坪供油管道間的管道設(shè)計有兩種方案（見圖1）：方案一，敷設(shè)線路采用繞行機場飛行區(qū)跑道及燈光帶，埋地管道總長度為6km，采用常規(guī)開挖埋地管道敷設(shè)方式；方案二，航油管道直接穿越飛行區(qū)跑道，埋地管道總長度1km，采用頂管非開挖技術(shù)敷設(shè)埋地航油管道。為了提升施工的效率，降低施工過程中對機場運行的影響，保證在機場不停航狀態(tài)下航油管道施工能正常進行，管道設(shè)計路線方案的選取在綜合考慮安全、合理、經(jīng)濟的前提下，采用方案二的路線，使用了頂管施工技術(shù)。頂進套管采用的進口鋼筋混凝土排水管，套管的規(guī)格為1 550*3 000*160。

圖1 埋地航油管道路由簡圖

2 主要的施工方法

整個頂進施工采用的是敞開式施工，其施工流程為場地平整、開挖工作坑、鋪設(shè)碎石、鋪設(shè)道木、安裝頂管機、安裝套管、套管找正、測量校正、工廠測量、人工掘土、運土、頂進、檢查校正、清理泥土、檢查驗收、穿越管道、管口封堵[1]。

在工程施工中，應(yīng)該認真做好對樁位置的控制，通過使用經(jīng)緯儀來完成對軸線的布置，然后對中心樁、施工帶邊線樁進行布置，確定操作坑和接管坑的具體位置，然后布置開挖邊線，撒上白灰線，并在其上方做好木樁標記。頂管作業(yè)位置的選擇非常重要，通常應(yīng)該選擇在障礙物相對較少的一側(cè)，可以通過打降水井或者采用集水坑收集地下水，并利用水泵排出井外。工作坑的底部應(yīng)該鋪設(shè)一層0.6m的碎石墊層。如果坑的土質(zhì)比較松軟，必須做好對坑壁的加固工作。具體坑開挖的深度還應(yīng)該根據(jù)工程現(xiàn)場情況來確定。如果頂管的長度較長，可以采用兩個方向同時頂進的方法，兩邊都應(yīng)該設(shè)置頂進坑。

為了給頂進作業(yè)以足夠的頂進力，就需要認真做好靠背的施工，其靠背可以由方木和立鐵組成，也可采用整塊鋼后背。后背力應(yīng)該與頂進施工軸線垂直，靠背和工作壁之間的間隙應(yīng)該使用混凝土填實。

頂進施工。一、人工挖土掘進。如果采用人工挖土掘進的方式，就需要認真做好相關(guān)的測量工作，使用經(jīng)緯儀和水平儀來控制中心線和高程，并依靠中心樁來進行導(dǎo)向控制。挖土質(zhì)量是保證頂管施工質(zhì)量的基礎(chǔ)，其施工效果對管上建筑的安全，也有著非常直接的影響。人工挖掘由于空間比較狹小，效率相對比較低，通常還需要使用鐵锨、鎬頭進行挖土，利用電葫蘆進行運土，其最大的優(yōu)勢是施工的精度較高，對施工要求高的工程中應(yīng)用比較多。二、頂進作業(yè)。為了避免頂進作業(yè)效果與設(shè)計產(chǎn)生過大的偏差，就應(yīng)該不斷開展軸線的測量，最大程度確保套管軸線和管道軸線的一致性。第一根管道的位置偏差應(yīng)該控制在總管長的1%之內(nèi)，每頂進500mm，就應(yīng)該對頂進精度檢查一次，保證套管中心線偏差不得超過頂進長度的1.5%，否則就應(yīng)該及時進行糾偏。三、在黏土層開展頂進作業(yè)的過程中。由于土層的含水率相對比較高，套管在吸水之后，其和土體之間的摩擦阻力就會變大。如果套管直徑選擇過大，也會導(dǎo)致摩擦阻力過大，這些都會對頂進施工的正常進行帶來較大的影響。為了有效解決這個問題，可以直接采用觸變泥漿來進行減阻。為了保證觸變泥漿的工作效果，需要認真做好成分的選擇，膨潤土和水應(yīng)該按照一定比例攪拌而成，在其充分吸水之后，土體和管道預(yù)留注漿管壁之間就容易形成潤滑層，其能夠有效減少頂進過程中的摩擦阻力。四、整個頂進作業(yè)應(yīng)該連續(xù)進行，如果施工間隔時間過長，就會由于套管自身重力，讓其出現(xiàn)下扎頭的現(xiàn)象，進一步增加施工的難度。

頂管結(jié)構(gòu)設(shè)計效果對頂進施工質(zhì)量會有著直接的影響，當前頂管接口多采用電弧焊接口的方法。在實際對頂管頂入前，應(yīng)該做好管段之間的焊接工作[2]。對于混凝土土管，應(yīng)該在接口處填充麻絲油氈、橡膠圈等進行嵌縫，并在管口的內(nèi)側(cè)留1～2cm縫隙，孔的縫隙在頂緊后，應(yīng)該保持在1.5cm的范圍之內(nèi)。

做好對施工偏差的校正。在施工中，應(yīng)該邊測量邊校正，如果發(fā)現(xiàn)管位置偏差超過了1cm，就應(yīng)該及時進行校正，這個過程中，應(yīng)該根據(jù)坡度和頭一節(jié)管子的走向，來確定校正的方法。如果頭節(jié)管子的走向可以自動回復(fù)到設(shè)計位置，就不必進行專門的校正。整個糾偏過程應(yīng)該緩慢進行，讓管子逐漸恢復(fù)自己的位置，避免硬糾偏情況的出現(xiàn)，這樣會帶來相反的結(jié)果。在實際糾偏中，經(jīng)常會遇到以下的情況：一、偏差在2cm之內(nèi)，這個時候就應(yīng)該采用挖土校正的方法。在實際應(yīng)用中，經(jīng)常會在管子的一側(cè)進行超挖，在另一側(cè)避免超挖情況出現(xiàn)，隨著管子不斷進行頂進，其會慢慢恢復(fù)到設(shè)計位置。二、如果偏差超過了設(shè)計2cm，采用超挖法并不能恢復(fù)，就應(yīng)該采用頂木校正法。可以使用10cm粗的圓木，其一端需要頂在設(shè)計中心處，可以直接頂在管壁上，另一端頂在管前土壤上。在對支架牢固固定之后，就可以啟動千斤頂開展頂進作業(yè)，可以充分利用頂進時頂木斜支管來產(chǎn)生分力，這樣才能及時對管子進行校正。三、千斤頂校正法。在該方法實際使用過程中，其使用方法基本同頂木是一致的，需要使用小千斤頂來接一個短頂木，管位在千斤頂?shù)捻斄χ拢瑫玫街鸩降男Ｕ齕3]。

在頂管的施工過程中，應(yīng)該在地面建立施工測量系統(tǒng)。在管道頂進的全過程中，應(yīng)該做好對頂進方向的控制，并根據(jù)測量結(jié)果對產(chǎn)生偏差的原因進行分析，及時制定針對性的糾偏措施。在管道頂進中，應(yīng)該對工具管的中心和高程進行測量。在測量過程中，應(yīng)該保證測量的準確性，讓管節(jié)正確就位在管道預(yù)設(shè)軸線上。為了對高程進行測量，可以采用水準儀，對于軸線測量可以采用經(jīng)緯儀，對轉(zhuǎn)動測量可以采用垂球進行測量。此外，當前激光測量技術(shù)也發(fā)展十分迅速，其需要在工作坑內(nèi)設(shè)置激光發(fā)射器，并在管內(nèi)安裝接受靶。如果管道的頂進方向正確，則激光可以正中靶心，否則需要對頂進方向進行調(diào)整。

3 頂管技術(shù)施工中應(yīng)該注意的問題

飛行區(qū)跑道、滑行道都是航空飛行器起飛或滑行的必經(jīng)路線，航油管道穿越引起的道面沉降直接影響著航空器的運行安全。因此設(shè)計選擇合適的穿越地點、合適的穿越土層、避免在飛機起降帶穿越，在需要穿越的地帶，要做詳盡勘察；盡量在夜間停航后實施頂管穿越，充分保證航空器飛行安全。

飛行區(qū)跑道對沉降量有著非常嚴格的要求，需要在施工過程中盡量避免對地層的擾動。造成頂進層產(chǎn)生變形的主要因素有：開挖面所造成的地層損失；糾偏所造成的地層損失；管道間隙由于灌漿不足導(dǎo)致地面損失；頂管過程中與地面摩擦導(dǎo)致地層出現(xiàn)擾動的現(xiàn)象；管道接縫中由于泥水流失導(dǎo)致地層損失。在實際施工過程中，應(yīng)該根據(jù)不同土質(zhì)、覆土厚度和地面建筑的情況，并配合各種監(jiān)測信息，及時對土壓進行調(diào)整。在這個過程中，應(yīng)該讓坡度盡量平穩(wěn)，盡量減少對土體的擾動。

對路面沉降現(xiàn)象，進行有效的控制。在這個過程中，應(yīng)該認真做好沉降監(jiān)測工作，可以設(shè)置沉降觀測點，及時觀測沉降點實際變化情況，并對頂進參數(shù)及時進行調(diào)整，最大程度保證推土壓力，避免產(chǎn)生過大的沉降量。對于超挖的土體，應(yīng)該及時開展注漿填充。在實際施工中，應(yīng)該根據(jù)土質(zhì)、覆土厚度、路面情況，對注漿壓力和部位進行確定，可以從管子的預(yù)留口開展注漿，也可以直接由路面進行注漿，保證注漿壓力在合理的范圍之內(nèi)。

做好施工質(zhì)量管理工作。由于頂管施工的特殊性，對相關(guān)技術(shù)要求較高，需要認真做好施工質(zhì)量控制工作。根據(jù)工程施工的實際需要，制定科學(xué)的施工計劃，并根據(jù)工程施工中可能出現(xiàn)的各種問題，提前做好應(yīng)對措施。在施工開始前，一定好做好施工設(shè)備的檢查工作，保證各種設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)。在施工中，應(yīng)該完全按照施工計劃進行施工，及時對施工效果進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時排除，保證施工的質(zhì)量。

做好有毒有害氣體的監(jiān)測工作。當頂管在地層中掘進的過程中，很容易遇到淤泥土質(zhì)，腐爛的動植物在地下產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)，這些物質(zhì)一旦泄漏，就會對周圍的居民身體造成較大的影響。為此，在實際施工的過程中，應(yīng)該定期對有毒物質(zhì)進行監(jiān)測，及時掌握有毒物質(zhì)的含量，一旦出現(xiàn)大規(guī)模泄漏的情況，應(yīng)該停止施工，并及時對周圍居民進行疏散，保證相關(guān)人員的生命安全。

在管道頂進施工前，必須要做好對地下管線和附近建筑物的勘查工作，確定埋設(shè)的深度和管線的走向。然后，制定合理的施工方案，避免在實際施工過程中，對地下管線和建筑造成破壞，保證施工的安全進行。如果需要穿越建筑物，應(yīng)該做好管道埋深的設(shè)計，注意管道頂進施工對建筑物可能造成的影響，及時關(guān)注地表的變化情況，將施工對建筑物的影響降到最低。

4 結(jié)語

隨著時代的不斷發(fā)展，對航油管道施工提出了更高的要求。為了保證管道施工的效率、效果，保障機場不停航施工，可以將頂管施工技術(shù)應(yīng)用到實際施工過程中，針對機場航油工程的實際情況，制定針對性的施工方案，并認真做好施工優(yōu)化工作。