劉友杰

泉州市泉港石化工業(yè)區(qū)建設發(fā)展有限公司

1 引言

作為一種地下管道施工常用的方法，頂管施工不用開挖面層，而且還能夠高效穿越河川、道路、地面建筑物以及各種地下管線，它是在繼盾構施工之后逐漸發(fā)展起來的，這種施工方法集降低環(huán)境污染程度、穩(wěn)定土層、降低施工成本以及緩解道路等多項優(yōu)點于一體，目前頂管施工已經(jīng)被應用在了天然氣石油管道、通訊電纜以及地下排水管道等項目之中。其施工原理為，通過管道間、中繼間以及主頂油缸的推力，把掘進機或者是工具管穿過土層推到接收井內并將其吊起，或者是將掘進機后的管道或者是緊隨工具管埋設在良井之間，以完成非開挖施工。

2 工程概況

泉港區(qū)北部城區(qū)市政管道一和綜合管網(wǎng)項目侖埔路二期綜合管網(wǎng)工程位于泉港石化工業(yè)區(qū)南山片區(qū)。為滿足泉港區(qū)石化園區(qū)遠期工業(yè)給水管的建設需求，滿足泉港石化園區(qū)天佑能源等北線排洪渠沿線近遠期進駐的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水需求，進行本次侖埔路二期工業(yè)給水管道工程設計，設計范圍起于南山水廠二級泵站，終于侖鋪路與橋溪路路口。本工程工業(yè)給水管，全程布置一根DN1200工業(yè)給水管道。管材采用聚乙烯管，過河渠段及頂管段采用焊接鋼管。施工方法：采用開槽明挖施工方法，局部過河渠采用架設管線橋方法。

本項目管道總長約為766m。開挖段長度為692m，頂管段管道長度為74m。由于施工場地較小，且工期緊，在施工過程中又極有可能受到地下障礙物等因素的影響，所以擬定用人機配合的方式完成本工程的頂管工程。頂管工程的管材主要采用的是DN1200 焊接鋼管，總長74m，管埋深度為5.15m，管頂覆土高達3.7m。

3 頂管施工工藝及方案

頂管工藝的施工流程：工作井施工、安裝設備、將管吊裝就位、準備施工、土方掘進、測量工程及糾偏、外運廢泥、開機頂進。

頂管施工示意圖如圖1所示，工作井內需要沿著頂管的軸線在臨時準備的后座墻上裝上剛性后座、剛性頂鐵、主頂千斤頂以及導軌等頂進設備。此外，還應在工作井邊側部位安放能夠使施工人員上下所用的下井扶梯二座。需要在逐點千斤頂之間的軸線上安裝好管內測量起始平臺，并與千斤頂?shù)闹Ъ芟喾蛛x，這樣能夠有效保證頂進過程當中測量平臺的穩(wěn)定性。之后還需要再沿工作井井壁安裝好二寸壓漿管，四寸供水以及供電管線等設備。同時，還需要在井內二測工作平臺上安裝電焊機、并且對方以及后坐竹頂油泵車等。

如圖2所示，壓漿管、通風管以及排泥管等管口分別安裝在鋼管左右偏下位置，在館內所選用的照明燈需要設定為24V 的低壓，每隔8m 布置一個照明燈。并且在施工階段內，管道和工作井內排水設備應足量。

圖1 頂管施工示意圖

圖2 管道內的壓漿系統(tǒng)布置

4 頂管施工出現(xiàn)的問題

4.1 控制頂管頂力問題

在泉港區(qū)北部城區(qū)市政管道一和綜合管網(wǎng)項目侖埔路二期綜合管網(wǎng)工程頂管施工過程中，頂管的頂力控制屬于一個很棘手的難題。尤其是在頂管機出洞時，精準的頂管頂力控制措施便顯得特別重要。倘若無法切實控制好頂管頂力，則容易造成頂管機的上飄與旋轉，從而給整個項目埋下安全隱患。

4.2 頂管糾偏問題

在頂管施工時，所出現(xiàn)的偏差應當保持在預設中心線的50mm 范圍之內。倘若頂管在實際施工時，偏離該范圍的話，則需要采取相應地頂管糾偏措施來解決這個問題。作為施工過程當中至關重要的一項環(huán)節(jié)，在大口徑、長距離頂管施工時，首先需要注意的問題便是頂管糾偏。

經(jīng)過泉港區(qū)北部城區(qū)市政管道一和綜合管網(wǎng)項目侖埔路二期綜合管網(wǎng)工程頂管施工時管道偏離主線事故入手展開研究。項目部通過研究發(fā)現(xiàn)導致管道軸線出現(xiàn)偏差的原因主要包括以下三個方面：第一，頂管后背墻凹凸不平，或者是出現(xiàn)了位移。第二，頂進部位的土體、土質發(fā)生變化，使得頂進機在進時出現(xiàn)阻力不勻的狀況；第三，由于頂力相差較大或者是千斤頂無法同步動作，導致頂力合力線出現(xiàn)偏移。

4.3 出渣與通風問題

在頂管進入土層之際，其走向基本呈現(xiàn)出一種自下往上的頂進方式。在研究頂管施工問題的過程當中，筆者發(fā)現(xiàn)經(jīng)常會發(fā)生由出渣受力所造成的施工事故。除此之外，在大口徑頂、長距離的施工中，頂進工作間的深度往往較深。在這種情況下，便會導致頂進洞內的空氣循環(huán)發(fā)生意外情況。并且，在空氣循環(huán)速度較低的情況下還會導致定管作業(yè)出現(xiàn)有害氣體的聚集現(xiàn)象，從而對操作人員和施工環(huán)境造成負面影響。

4.4 地面的沉降與隆起

在本工程頂管施工時，倘若在管道軸線兩側特定區(qū)間之內出現(xiàn)地面隆起與沉降的現(xiàn)象，會嚴重影響施工安全性。

分析導致地面的沉降與隆起的原因主要如下：第一，開挖端面的取土量不合適，而導致地面出現(xiàn)隆起與沉降的現(xiàn)象。第二，管道軸線出現(xiàn)偏差或是在糾正偏差過程當中實施方案不合理所導致的地層土體損失現(xiàn)狀。第三，由于管道外圍環(huán)空隙所導致的土體損失現(xiàn)象。

5 頂管施工難點的解決措施

5.1 頂管頂力控制措施

針對前文提出的關于本項目的頂管頂力控制問題，在實際的頂管施工時，通過刀盤正反轉而完成了頂管機的大轉角調整，然后再經(jīng)過頂管機的調整之后，還可以使頂進速度飛速降下來。除此之外，通過這種方式還可以明顯降低頂管機壓力，在最大限度上避免頂管機在出洞時發(fā)生失誤現(xiàn)象。

在泉港區(qū)北部城區(qū)市政管道一和綜合管網(wǎng)項目侖埔路二期綜合管網(wǎng)工程中，頂管頂進時嚴格按照勤糾偏、勤測量以及小量糾偏的相關要求進行。在泥漿選擇時，遵循同次、及時、足量三個原則。此外，在施工之前還需要認真驗收和保養(yǎng)相應地設備，能夠在設備出現(xiàn)故障問題時及早發(fā)現(xiàn)并處理。出現(xiàn)頂力過大問題的情況下，就要立刻停止頂進，并查找導致這種問題出現(xiàn)的原因，進而采取前述的措施來加以解決。

5.2 頂管糾偏措施

為了有效避免泉港區(qū)北部城區(qū)市政管道一和綜合管網(wǎng)項目侖埔路二期綜合管網(wǎng)工程施工過程當中所出現(xiàn)的管道偏離預設中心線這項難題，在頂管施工時采取了以下幾個方面的措施來加以防范。

首先，在頂管施工之前或者是頂管施工的設計階段，必須安排專業(yè)技術人員對在施工過程中有可能涉及的各方面的水文地質條件進行嚴密勘察。同時施工單位還需要科學設計施工計劃，避免由于盲目設計所導致管道偏差問題出現(xiàn)。保證施工時管道行程、管道頂速以及管道頂力三方面因素能夠吻合。并且，需保證預設中心線能夠同規(guī)格的千斤頂管道相一致。

其次，在施工時需地對管道受力情況進行準確、科學的測算，保證后背墻的可靠性與穩(wěn)定性。在施工時還需要把控好材料質量關，保證背景墻上的鋼混凝土能夠滿足質量要求，并確保后背墻的設計精度和平整度，避免由于平整度不達標而出現(xiàn)的管道偏離問題。此外，還應當對管道在施工時的各項數(shù)據(jù)做好精準的記錄，并將這些數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，以此來作為管道就偏的參考材料。

再次，在泉港區(qū)北部城區(qū)市政管道一和綜合管網(wǎng)項目侖埔路二期綜合管網(wǎng)工程頂管施工時，還需及時對頂管施工時所出現(xiàn)的偏差問題采取合理的解決措施，一旦出現(xiàn)由于千斤頂受力不均勻所造成的管道偏離現(xiàn)象，必要的情況下需要重新測量和評估相關的數(shù)據(jù)，然后再安裝千斤頂。如果后背墻出現(xiàn)移動，還需對其進行再加固和再處理工作，及時分析與整理在頂管施工過程當中所收集到的相關數(shù)據(jù)，從而降低管道偏離率，確保工程能夠保質保量地完成。

最后，泉港區(qū)北部城區(qū)市政管道一和綜合管網(wǎng)項目侖埔路二期綜合管網(wǎng)工程頂管頂進有時會遇到軟土層的時候，機頭會出現(xiàn)下沉，在這種情況下便無法糾偏，所以主要通過注漿等手段進行加固，確保工具管機頭不會出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。在地質條件變化較大時，需通過管道壓力和泥水流量進行判斷，在地質變硬的情況下，則需要降低頂進的速度；而在地質變軟的情況下，則需要加快頂進的速度。為了避免土地承載力急劇下降問題的出現(xiàn)，在出洞過程中已把第1～3節(jié)的工具頭和管材都連成了整體，這樣不僅可以有效提升它們的剛性，而且還能夠有效避免機頭出現(xiàn)突然呈現(xiàn)的狀況。

5.3 出渣與通風措施

為了能夠有效避免在泉港區(qū)北部城區(qū)市政管道一和綜合管網(wǎng)項目侖埔路二期綜合管網(wǎng)工程頂管施工時所出現(xiàn)的出渣和通風問題，主要采取了以下幾個方面的措施來解決。

第一，將制動裝置安裝在出渣設備上，泥漿池或泥罐車應盡量靠近工作井邊，可采用串聯(lián)法（圖3所示），可以減少排泥管路過長而且產(chǎn)生的管路摩阻力。

圖3 出泥系統(tǒng)的安裝

第二，在頂進深度較大的情況下，安裝離心式鼓風機，通過鼓風機向工作面中壓入部分自然空氣。它能夠在排除管道內有害氣體的同時，切實保障工作人員的人身安全。

第三，要求施工人員在實際的施工過程當中必須佩戴安全裝備，在遇到施工事故時，可以選擇及時撤退，保障自己的人身安全。

5.4 地面的沉降和隆起解決及預防措施

為了防止地面的沉降和隆起，項目部采取的主要措施為以下幾點：在正式開始施工之前，需要對工程周邊的自然環(huán)境以及地質條件進行嚴格的勘察，并在此基礎之上做出科學可行的施工計劃，或者是通過設置測力裝置，及時獲取頂進壓力，保持其與前端土體壓力之間的平衡。此外，還需要對頂管軸線做出嚴格的控制，切實依據(jù)勤糾偏、勤測量以及小量就偏的操作方法來進行。

6 結束語

本工程長距離頂管的施工過程中出現(xiàn)了頂管頂力控制問題、頂管偏離軸線問題以及出渣與通風問題，主要采用刀盤正反轉實現(xiàn)頂管機的大轉角調整、頂進時持續(xù)不斷地測量糾偏、在出渣設備上安裝制動裝置以及安裝鼓風機等措施加以解決。綜合管網(wǎng)工程在實際的建設過程當中，需要對頂管施工技術的各個要點做出嚴格的控制。并結合工況基本情況，來提出更具創(chuàng)新性的管理方案，從整體上提高施工質量。實踐表明，頂管施工技術可化解交通堵塞以及管道埋設施工中對城市建筑物的破壞等各項問題，具有保護環(huán)境和穩(wěn)定土層等優(yōu)點。特別適合用在道路交通繁忙、人口稠密且地下管線復雜的管線施工過程當中。