王 成

（中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，四川成都 610213）

1 工程概況

以成都市新都區(qū)毗河流域的水環(huán)境綜合整治PPP項目為例，分析小區(qū)自來水管網(wǎng)遷改工程項目中的問題，排水工程的中線與附近建筑物間的距離為10 m，頂管總長為510 m，管節(jié)頂進長為2 400 mm，管節(jié)內(nèi)徑為2 200 mm，管節(jié)外徑為2 600 mm。設(shè)計圖紙中要求管頂上部覆土的厚度為4.5 m。

2 非開挖頂管施工前準備

市政給排水建設(shè)工程項目中，運用非開挖頂管施工技術(shù)進行施工時，作業(yè)人員應先了解工程項目的具體情況，結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，合理選擇施工設(shè)備。

在實際施工的過程中，進管應選擇鋼筋混凝土管，管徑的最大值為500 mm。

為了保證管子頂進的長度保持在合理范圍內(nèi)，避免施工成本增大或頂進的長度與原設(shè)計位置偏離，實際施工過程中應嚴格地控制進管長度，進管的長度與管徑比重應該控制在1∶10以內(nèi)。在施工條件允許的情況下，應該優(yōu)先選擇短管。為了保證施工工期不會延長、施工質(zhì)量符合設(shè)計，應提高多刀盤土壓平衡頂管機的使用頻率。

3 施工技術(shù)

3.1 頂進過程中的進出洞施工措施

整個頂管施工中，最重要的施工工序是出洞部位的頂進作業(yè)。為了保證頂管機能夠順利進入洞內(nèi)，避免土體坍塌現(xiàn)象，頂管機出洞前應該在封閉門施工前先設(shè)置一排鋼板樁，鋼板樁進入土體內(nèi)的深度必須在工作井底部的鋼板下方。頂管設(shè)備出洞時，應先將封閉門拆除，在這個情況下，封閉門完全處于被抵擋住的狀態(tài)，土體不會直接涌入洞內(nèi)。頂管機距離封閉門50～100 mm時，避水圈開始發(fā)揮作用，可以開始依次拆除鋼板樁。為了降低鋼板樁拆除過程中對土體造成的影響，鋼板樁拆除完成后，應立即進行頂管作業(yè)，盡可能縮短間歇時間。

在出洞施工的初期階段，頂管機正面承受的主動土壓相對較大，可能會導致管節(jié)在地下不斷后退，出現(xiàn)土體坍塌現(xiàn)象。遇到這種問題時，施工人員應將頂管機再次向前推動，避免方向偏離。結(jié)合該項目，應在洞口兩側(cè)裝置一個手拉葫蘆，在油缸回縮運動之前，對最后一節(jié)管節(jié)進行加固，確保其不會發(fā)生位移，在出洞口前應先合理確定偏離量，避免出口時頂管機的標高偏高。

3.2 長距離頂進施工措施

（1）頂進軸線控制。

長距離頂管施工時需要合理地掌控頂力，頂管施工的過程中，偏離糾正對頂力造成的影響較為顯著，頂管機在運行的過程中受到的作用力不均勻，管節(jié)進入土體的位置會產(chǎn)生較大偏離。在頂管機的實際運行過程中，必須不斷調(diào)整，保證管節(jié)頂進的位置符合設(shè)計要求。

結(jié)合實際情況，管節(jié)偏離現(xiàn)象無法規(guī)避且始終存在。每一次偏離糾正時，均需要對頂管機施加外力，保證管節(jié)頂進的方向及位置的合理性。施加外力類似于增加一個土壓力，使頂管機面臨的阻力增大。結(jié)合現(xiàn)行的相關(guān)管理規(guī)范中的要求，各項規(guī)范中并未提及阻力概念，但結(jié)合實際情況可知，阻力屬于不可忽略的重要影響因素。

（2）注漿減阻。

長距離頂管施工過程中，注漿減阻是一項非常重要的施工工藝，對頂管的效果造成直接影響。結(jié)合該項目的實際情況，為降低管道與土壤間的摩擦力，應采取相關(guān)措施。

①結(jié)合土體的性質(zhì)，合理調(diào)整泥漿配合比，保證頂進作業(yè)過程中管節(jié)的穩(wěn)定性。

②在管節(jié)一側(cè)布置3個注漿孔，注漿管應裝置在管節(jié)段右側(cè)，注漿孔之間的間距應保持為7.2 m。

③選擇合理的注漿工藝，結(jié)合標準化的注漿流程進行作業(yè)，保證頂進的過程中，土體之間的縫隙可以及時被泥漿填充。

④注漿孔的部位應設(shè)置在管節(jié)一側(cè)，管節(jié)拼裝完成后，注漿孔可以直接被前一個管節(jié)覆蓋，漿液會在管道外壁與套環(huán)之間形成一個泥漿保護套。泥漿保護套比較牢固，不會輕易發(fā)生形變，管道摩擦阻力會有一定降低。

（3）中繼間。

該項目借助中繼間完成接力頂管作業(yè)，中繼間的設(shè)計必須符合設(shè)計以及頂管作業(yè)的規(guī)范要求，確保頂管作業(yè)的施工效率。通常情況，第一個中繼間應設(shè)置在相對靠前的部位，因為頂管機在運行的過程中，頂進的過程中土質(zhì)條件會發(fā)生較大的變化，施工過程中面臨的環(huán)境也會發(fā)生一定波動。

頂管機的推動力達到設(shè)計推力的60%時，裝置第一個中繼間，第二個中繼間應在推動力達到設(shè)計要求80%時進行設(shè)置，啟用中繼間的時間應為頂管機推動力達到設(shè)計值90%。

該項目頂管作業(yè)的總長度為189 m，需要設(shè)置中繼間進行輔助作業(yè)，結(jié)合實際情況，只需要設(shè)置2套中繼間。實際施工時，在沿線104 m處設(shè)置第一個中繼間，但存在大量泥漿會減小阻力，應合理控制頂進的軸線。實際頂進過程中的阻力比理論數(shù)值低，在實踐過程中并未使用第二套中繼間。

3.3 深基坑支護技術(shù)措施

該項目的基坑開挖深度達到7.5 m，施工現(xiàn)場與附近建筑物之間的距離較近。在實際施工時，管道溝槽開挖必然會對附近的土體造成一定影響，使建筑物的穩(wěn)定性受到一定影響。為了保證施工過程中的安全性以及施工工期不會延長，施工單位決定使用升級款鋼板樁進行支護。

鋼板樁支護頂管工作井計算如圖1所示。

圖1 鋼板樁支護頂管工作井計算

（1）鋼板樁工作井的具體尺寸。

工作井用來臨時性放置頂管設(shè)備，是頂管設(shè)備進行頂進作業(yè)的初始部位。工作井的設(shè)置需要兼顧多方面影響，如施工現(xiàn)場的地形、管道標高、地面障礙物等。大部分的施工單位均以管道的檢查井作為工作井，可以節(jié)省成本，有效提高施工效率。

為保證施工過程中不會出現(xiàn)土體坍塌，保證施工人員的安全，開挖工作井時，應設(shè)置安全支護裝置，還應結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況設(shè)置集水坑，便于基坑內(nèi)的積水排除。

（2）安裝導軌。

基坑開挖結(jié)束且基地夯實作業(yè)完成后，可以在基地表面澆筑C20混凝土，混凝土澆筑厚度為20 cm，安裝導軌。導軌安裝完成后，應使用水平儀對導軌的高程進行復核，復核無誤后進行下一步工序施工。

導軌指基礎(chǔ)上部的軌道，通常設(shè)計為裝配式，管節(jié)在頂進作業(yè)前，均先將管節(jié)放置在導軌上，導軌的主要作用是導向，保證管節(jié)頂進的位置始終保持在合理部位。

①兩側(cè)的導軌必須平行，高程需要一致，導軌必須保持順直。

②軌道的合理偏差應控制為軸線偏差3 mm、頂面高程偏差0～3 mm、兩軌之間的間距頻次±2 mm。

③導軌安裝完成后，確保實際頂進時管節(jié)不會出現(xiàn)形變、位移等不良現(xiàn)象。

④安裝導致之前，應對管道的中心線進行復核，在實際作業(yè)的過程中也應經(jīng)常進行復核。

（3）頂進阻力的計算。

式中：γ——管節(jié)所在土體的密度（kg/cm3）；φ——管節(jié)所在土體的內(nèi)摩擦角（°）；ω——指每節(jié)管道自重（kg）；L——管節(jié)頂進的長度（m）；f——頂進過程中管道與土體之間摩擦系數(shù)；PS——頂進時頂管掘進機的迎面阻力（N）。

3.4 頂管出洞

頂管出洞指第一節(jié)管節(jié)從土體中被推出，頂管作業(yè)達到設(shè)計指定部位。為了避免頂管出洞影響附近管線，應在工作井的井壁上設(shè)置支撐，井體沉降時，應立即對其進行糾正和處理。

3.5 校正頂管

頂管作業(yè)完成后，施工人員應在第一時間對頂管進行校正。在實際頂管的過程中，推動力過大或土質(zhì)疏松可能導致頂管前進的方向與設(shè)計方向存在偏差。施工人員在實際頂管的過程中，應不斷對頂進的位置進行檢測，頂進位置與設(shè)計位置之間的偏差應控制為5 cm內(nèi)。

4 結(jié)語

頂管施工技術(shù)不需要大規(guī)模地開挖土方，對土體以及周圍建筑物的影響較小，在建筑領(lǐng)域中獲得了廣泛運用。但是頂管施工技術(shù)實施難度比較大，需要嚴格把控各個技術(shù)關(guān)鍵點，才可以取得理想的施工成效。