廊坊市市政設(shè)施管理中心，河北 廊坊 065000

泵站施工應(yīng)用頂管技術(shù)時無須大開挖，可減少泵站建設(shè)對城市交通系統(tǒng)的影響，且采用頂管技術(shù)精度控制高、施工效率高，大量管徑管材都可滿足施工要求，管道埋深最高達(dá)20m，不會對上層道路造成干擾。文章以具體的工程案例分析頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，可為類似市政泵站工程施工提供參考。

1 工程概述

某市區(qū)金水路3#市政雨水泵站位于新華路東10m位置，北側(cè)有河道，南側(cè)為堤壩。建設(shè)的3#泵站占地140m2，規(guī)模為3m3/s，主要用于收集雨水，雨水收集之后排放到旁邊小河中。頂管接入管材質(zhì)為DN1500，采用鋼筋混凝土。參考工程施工要求，應(yīng)確保新華路不受施工損害，而傳統(tǒng)地表開挖方式無法滿足要求，故采取頂管法對泵站入水口進(jìn)行施工。

2 施工參數(shù)設(shè)計

2.1 施工前期參數(shù)設(shè)計

該工程頂管設(shè)計為兩段，采用正常頂管施工，工作井支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計從外到內(nèi)為φ800mm旋噴樁，長度為16.18m；φ800mm灌注樁，長度為23.2m。設(shè)計井壁厚0.3m，底板厚0.4m，結(jié)構(gòu)為S6C35現(xiàn)澆混凝土，以千斤頂反力均勻作用井壁。

進(jìn)水留有供φ1500mm頂管使用的鋼筋混凝土管，工作井到檢查井的鋼管埋深在10～12m，為φ1500mm鋼管，工作側(cè)井及泵房進(jìn)水井與檢查井的高差分別為0.28m、1.49m，設(shè)計縱坡坡度分別為1.5%、5.8%。

兩段頂管，第一段頂管為單管，長18.8m，為D1500頂管專用鋼筋混凝土管，頂管設(shè)1個工作井和1個接收井。頂管以工作井頂管端中心標(biāo)高1.76m，頂進(jìn)3#泵房，進(jìn)水預(yù)留中心標(biāo)高1.74m，埋深12m，管內(nèi)由操作人員清理干凈。第二段頂管也為單管，長25.7m，為DN1500鋼管，頂管設(shè)1個工作井和1個接收井，由工作井頂管中心標(biāo)高1.76m，頂進(jìn)至井底標(biāo)高2.47m，頂管埋深10m，由操作人員清土。

2.2 頂力參數(shù)設(shè)計

工程設(shè)兩段頂管，第一段為D1500頂管專用鋼筋混凝土管，長18.8m，第二段為DN1500鋼管，長25.7m。頂力F的計算公式如下：

式中：f為經(jīng)驗?zāi)Σ磷枇?，kN/m2；D為工具管外徑，m；L為管道長度，m；F1為正面阻力，kN。

正面阻力F1的計算公式如下：

式中：Pt為機(jī)頭底部1/3D的被動土壓力，kN/m2。

根據(jù)經(jīng)驗，可判斷F1為100t，D1500頂管專用鋼筋混凝土管，DN1500鋼管分別長18.84m、25.7m，其頂力估算為FD1500=18.84×1.92+100=136.17kN，F(xiàn)DN1500=25.7×1.92+100=149.34kN。

該工程工作井的頂力設(shè)計為3000kN，選用的千斤頂為400t，工作管以人工挖土，頂管施工示意圖見圖1。

圖1 頂管施工示意圖

3 施工流程

施工流程如下：整地→測量放線→開挖工作坑→安裝支座→安裝管道軌道→吊入首節(jié)管道→安裝千斤頂→挖土→頂進(jìn)→出土→吊入管道進(jìn)行拼裝、管道貫通→撤出設(shè)備→工程驗收。

4 頂管施工技術(shù)具體流程

4.1 測量放線

通過測量放線可保障頂管軸線方向穩(wěn)定。若放線準(zhǔn)確，可保障頂管機(jī)按設(shè)計要求規(guī)范進(jìn)洞，保障施工整體穩(wěn)定，使工作井出洞口、接收井進(jìn)洞點按規(guī)范進(jìn)入工作井，確保頂管頂進(jìn)滿足設(shè)計距離、方向要求。沉井下沉避免不了會產(chǎn)生誤差，可能導(dǎo)致沉井不滿足設(shè)計要求。此時就需要頂管管線放線結(jié)合接收井、工作井位置，以測量現(xiàn)實情況放出管線位置。

4.2 通風(fēng)設(shè)備選擇

以軸流鼓風(fēng)機(jī)實現(xiàn)地下通風(fēng)，風(fēng)量計算公式如下：

式中：Q為風(fēng)量，m3/min；k為風(fēng)量備用常用系數(shù)，取值1.1～1.2；m為地下同時工作人數(shù)限制；q為洞內(nèi)每人每分鐘的空氣需求量，取3m3/min。地下施工多由兩人配合，負(fù)責(zé)開挖、運(yùn)土，故k取1.1，m取2，計算得到的風(fēng)量Q為6.6m3/min。

4.3 減阻

長距離頂管施工需要減少頂進(jìn)阻力，實現(xiàn)對頂力的有效控制?？稍阡摴芡鈱油可蠞櫥牧?，如4#石油瀝青、石墨、汽油（配比為1∶2∶4）配合，減少頂進(jìn)中的阻力。

4.4 觸變泥漿減阻

傳統(tǒng)工藝采用涂抹潤滑材料，但是此方式潤滑效果不理想，可以采取觸變泥漿減阻方式施工，施工過程中應(yīng)檢測膨潤土的動塑比、造漿率、失水量等。管道需要進(jìn)行壓漿孔預(yù)埋，從而保障漿套形成。應(yīng)用膨潤土需要考慮膨潤土的配置、膨脹、貯藏等處理步驟，按照設(shè)計規(guī)范，使用之前先進(jìn)行使用試驗，試驗無誤后才能投入使用。先配置膨潤土，搭配適量水、堿，可加入適量石灰膏，這樣可以使施工完成后的觸變泥漿迅速凝結(jié)，以此保證工程質(zhì)量。觸變泥漿的配置為0.3∶0.2∶0.01∶1（膨潤土∶純堿∶CMC∶水），配比完成后靜置24h，之后可直接使用。

在泥漿的置換工藝方面，置換時需在地面攪拌的總管閥門打開后，再打開管節(jié)閥門，啟動壓漿機(jī)和壓漿泵，之后送漿，開始頂進(jìn)。將管節(jié)閥門關(guān)閉后，頂進(jìn)停止，然后關(guān)閉總管閥門，在井內(nèi)將接口快速拆開，再接6.67cm的總管，循環(huán)此步驟，完成整個施工。需要注意的是，在壓漿過程中，采用地面壓漿泵將儲漿池內(nèi)的觸變泥漿以管路方式傳遞至總管，再連接到各個軟管中，之后綜合利用壓漿孔球閥對壓漿施工進(jìn)行有效控制。

4.5 管節(jié)頂進(jìn)

先將工作坑各項設(shè)備安裝到位，確保各個位置的設(shè)備都可以正常工作，完成開挖及頂進(jìn)操作，然后進(jìn)行管前挖土，檢查地下結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，保障最終頂進(jìn)的綜合質(zhì)量。挖土的形狀、方向也會影響頂進(jìn)管位的精確性。因此，管前周圍的超挖需要結(jié)合實際要求，控制具體開挖工作細(xì)節(jié)。若為實密土質(zhì)，應(yīng)在管道前方預(yù)留寬約1.5cm的空隙，科學(xué)控制頂進(jìn)阻力。管端下部135°范圍內(nèi)嚴(yán)禁超挖，確保土壁和管壁彼此互相平衡，預(yù)留厚約1cm的土層。在管前挖土，要控制好深度，一般深度和千斤頂初鎬的長度相同，若周圍土質(zhì)理想化，則可以適當(dāng)超前0.5m，否則應(yīng)按照正常施工規(guī)范完成開挖，避免出現(xiàn)土壁開挖難度增加，或管位置偏差、坍塌等問題。

該案例工程緊緊挨著一條小河，故地下土層含水豐富，土方坍塌的風(fēng)險較大。相關(guān)工作人員在挖土?xí)r，在頂管的機(jī)頭應(yīng)設(shè)置一個隔離艙，以便人工挖土出現(xiàn)涌水或者坍塌現(xiàn)象時可以及時關(guān)閉艙門，撤出工作人員。同時，以人工方式進(jìn)行掘進(jìn)，嚴(yán)禁帶水作業(yè)，要提前降水，在降水滿足設(shè)計安全要求之后才能繼續(xù)以人工方式掘進(jìn)，進(jìn)行作業(yè)施工。

5 結(jié)束語

綜上所述，市政泵站工程是我國城市化大發(fā)展背景下的一項必要的建設(shè)工程，而在市政泵站工程中，合理的頂管設(shè)計顯得至關(guān)重要。尤其是在一些大管徑、深覆土的工程施工中，采取頂管設(shè)計方式施工可以提高施工的安全性，同時減少施工對路面造成的破壞。在實際施工過程中，要盡量降低主頂?shù)耐七M(jìn)效率，同時要優(yōu)化油缸的編組，針對機(jī)頭展開糾正工作。施工中砂層會受到頂管機(jī)震動的影響，砂土可能出現(xiàn)液化現(xiàn)象，導(dǎo)致其自身承載力下降，故應(yīng)拉回處理，再次頂進(jìn)，并掌握好時間，避免頂進(jìn)干擾到正常位置的土體。頂管施工中，若頂推力較大，需要選擇中繼間接力頂進(jìn)，且分段施工。對于頂進(jìn)中潛在的管身受損、軸線偏移等問題，應(yīng)采取具有針對性的措施處理。隨著國家經(jīng)濟(jì)及社會的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程也在進(jìn)一步推進(jìn)，相應(yīng)的頂管設(shè)計將不斷完善，在城市各個區(qū)域有更廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)我國市政工程的不斷發(fā)展，提高市政工程建設(shè)的質(zhì)量及效率。