楊嬌麗，解玉強

（濟南市章丘區(qū)城鄉(xiāng)水務局，山東 濟南250200）

近年來，章丘區(qū)實施了一系列調(diào)水保泉、水系連通、生態(tài)補水等工程建設，頂管施工作為一種非開挖的管道埋設施工技術，占地少，周期短，造價低；地下施工，地上路暢通；設備單一，操作簡便，在工程建設中得到廣泛應用。繡江河—杏花河生態(tài)補水工程，西起繡江河，東至杏花河鋪設1.22 km預應力鋼筋混凝土管橫穿S234省道。頂管施工位于生態(tài)補水工程穿省道234段，設計方案為鋪設3根管道，單根管道長164 m，頂管采用DN1500Ⅲ階段預應力鋼筋混凝土管內(nèi)置DN1200鋼管，頂管單節(jié)長為2 m。

1 工程總體布局

1.1 平面布置

工程采用頂管技術敷設DN1500頂進施工Ⅲ級鋼筋混凝土管套管。根據(jù)《公路安全保護條例》規(guī)定，省道控制區(qū)的范圍從公路用地外緣起向外的距離標準不少于15 m。省道242該斷面穿路長度約150 m，考慮到公路用地兩側的保護距離、工作井和接收井的布置，綜合確定本工程頂管總長200 m。在頂管首部布置工作井，底部長11.4 m，寬10.6 m，深6.1 m；末端分別布置接收井底長11.4 m，寬5.0 m，高5.7 m。

1.2 頂管頂高程確定

該斷面公路路面高程約33.30 m，路外耕地高程30.80～31.50 m。根據(jù)引水閘和進水閘閘底板高程及管線敷設比降，確定生態(tài)補水連通管道套管管頂高程27.85 m，設計套管中心高程26.95 m，設計套管管底高程26.20 m，覆蓋層最小厚度2.95 m。最大厚度5.45 m，加權平均厚度4.9 m，滿足《給水排水工程頂管技術規(guī)程》中頂管覆蓋層厚度要求。

2 施工原理及方法

2.1 施工原理

頂管施工就是在工作井內(nèi)借助于頂進設備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中，并將土方運走。施工時，選擇地勢較低的一側作為頂管工作井，另一側為接收井，確定頂管穿越的進、出口位置，在工作井內(nèi)放入第一節(jié)穿越套管和頂管設備。

2.2 施工方法

根據(jù)頂管土質、頂管深度、土層含水量、頂管長度及施工環(huán)境的因素，本段工程深基坑頂管施工采用“泥水平衡機械頂管”方法，該方法頂進施工時對頂管周圍土體擾動小，地面沉降小，可連續(xù)出土作業(yè)，頂進速度較快。初始頂進速度一般控制在20～50 mm/min，正常頂進時控制在50～150 mm/min。頂管機不斷推進頂管一節(jié)一節(jié)向前推進，最后到達接收井形成整段管道。

3 技術參數(shù)

3.1 管道頂力計算

本次頂管頂進長度200 m，根據(jù)地質報告，參考《給水排水工程頂管技術規(guī)程》中經(jīng)驗公式進行管道的總頂力計算，根據(jù)估算頂力標準值F0為6 855 kN，施工時取其1.1倍7 540 kN，約為760 t?？偼屏椋?臺200 t千斤頂）為800 t。

頂進阻力760 t小于總推力800 t故能正常頂進。

3.2 管材承載力驗算

根據(jù)國家標準，鋼筋混凝土DN1500Ⅲ級管裂縫荷載151 kN/m、破壞荷載226 kN/m。本工程頂管符合標準規(guī)定。

頂進施工Ⅲ階段預應力鋼筋混凝土管頂管傳力面允許頂力按照《給水排水工程頂管技術規(guī)程》，經(jīng)驗公式計算，管道允許頂力設計值為15 956 kN，滿足要求。

4 施工環(huán)節(jié)控制

4.1 工作井技術控制

工作井底面尺寸11.4 m×10.6 m，深6.1 m；接收井底面尺寸5.0 m×11.4 m，深5.7 m，綜合考慮地層特點和相關施工要求，確定本頂管工作井形式為壁厚0.5 m鋼筋混凝土工作井。

4.2 注漿施工技術控制

1）注漿潤滑材料。注漿減摩是頂管中十分重要的一個環(huán)節(jié)，特別是在長距離頂管中對頂管成功的關鍵環(huán)節(jié)。本工程注漿潤滑材料使用鈉基膨潤土，鈉基膨潤土產(chǎn)生的泥漿可以在成孔的管道內(nèi)部形成致密的泥餅保護管道減少掉壁、塌孔、埋鉆等事故的發(fā)生，同時泥漿可以有效地潤滑管道，使管道穿越后，拉管回拖時具有較好的潤滑效果，減少管道材料變形損壞的風險，提高定向穿越施工質量。

2）注漿設備。注漿選用螺桿泵，功率為7.5 kW，排量4～5 m3/h，流量與頂進速度相應配。

3）注漿壓力。為減少頂進阻力及地面沉降，管道空隙及時填注泥漿，形成保護套。壓漿時控制好注漿壓力，壓力過高，易發(fā)生冒漿，注漿入口處壓力控制在0.1～0.15 MPa，由于存在泥漿損耗及地下水稀釋的影響，會造成空隙內(nèi)泥漿量不足，因此要及時對泥漿量進行補充調(diào)整。

4.3 內(nèi)穿鋼管施工技術控制

DN1500Ⅲ階段預應力鋼筋混凝土管頂進完成后，內(nèi)穿DN1200鋼管。鋼管穿越前，在管道上安裝絕緣支撐塊。相鄰兩塊絕緣支撐塊間距不大于1.5 m，絕緣支撐的用量根據(jù)穿越長度來確定。套管兩端端面距離絕緣支撐塊距離不大于0.5 m，兩端的第一塊與第二塊間距不大于0.5 m。

為避免穿管過程中牽引時管線翻轉，在管段端部牽引處設置萬向節(jié)。穿管時用牽引機械通過鋼絲繩牽引萬向節(jié)帶動干線管段穿套管，后端用吊管機或吊車調(diào)整管段中心輔助放送。當穿越管段較長時，在接收井的一側設卷揚機進行牽引就位。

4.4 施工安全控制

頂管技術施工過程中，施工安全控制很重要。電氣設備、頂管設備、管道均布置在工作井里內(nèi)，施工作業(yè)空間小，安全隱患多，要做到合理布置，做好防護措施；工作井四周設置安全護欄；頂管前做好安全技術交底；施工中做好用電保護措施；鋼管焊接采取管道外焊接，以保證施工安全。

5 結語

通過對繡江河—杏花河生態(tài)補水工程頂管施工技術的分析，可以看出頂管施工技術正以獨特的施工特點，彌補了傳統(tǒng)水利工程中開槽埋管施工方法的不足，并逐步取得較好的經(jīng)濟效益。