程霞霞

山西五建集團(tuán)有限公司（030000）

0 前言

頂管施工技術(shù)在現(xiàn)階段的市政道路工程中取得了廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)具有占地面積小、施工成本可控性好、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等多重優(yōu)勢(shì)。但頂管施工技術(shù)存在諸多應(yīng)用要點(diǎn)，對(duì)施工人員的工作水平有較高的要求，因此加強(qiáng)對(duì)頂管施工技術(shù)技術(shù)研究很有必要，以便準(zhǔn)確把握技術(shù)要點(diǎn)，合理施工。

1 工程概況

某地外環(huán)路，施工標(biāo)段為K3+240～K6+760，于右幅車行道與自行車道間的綠化帶下敷設(shè)地下污水管道。材料選用的是DN800預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，埋深5.77～8.44m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可知，施工區(qū)域建設(shè)有別墅群，不具備開挖敷設(shè)管道的條件，加之管道埋深較大，最終采用的是業(yè)內(nèi)主流的頂管施工技術(shù)，在不開挖的前提下將管道準(zhǔn)確敷設(shè)到位。

2 頂管施工技術(shù)的應(yīng)用概述

頂管施工技術(shù)的突出特點(diǎn)在于不開挖路面，能夠以一種擾動(dòng)性相對(duì)較小的方式完成管道的敷設(shè)。施工中，在與地面垂直的方向開挖工作井，用高壓液壓千斤頂將提前準(zhǔn)備好的管道推送至地下，在敷設(shè)沿線合理配置管道間中繼站等相關(guān)設(shè)施，促進(jìn)頂進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行，使其可以有效穿越工作井，順利到達(dá)指定的地質(zhì)層。

頂管施工技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是土壓、氣壓、泥土平衡理論，以便給頂管施工創(chuàng)設(shè)良好的條件。在頂管施工時(shí)，需要密切關(guān)注施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，綜合考慮行業(yè)規(guī)范以及項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)要求，對(duì)頂管施工技術(shù)作合理的優(yōu)化，提高可行性。此外，運(yùn)用適配頂管機(jī)及各類輔助設(shè)備，在合理的操控方式下，將頂管工作有效落實(shí)到位。

工具管是頂管施工中的重要裝置，需要合理選擇并有效應(yīng)用。在市政頂管施工中，通常選用的是鋼筋混凝土管。鋼筋混凝土管穩(wěn)定可靠，即便存在較強(qiáng)的外部壓力，也可以維持穩(wěn)定，以免因受力異常而出現(xiàn)變形等情況。鋼筋混凝土管材料的抗腐蝕性能突出，因此有利于頂管施工的順利進(jìn)行[1]。

3 污水管頂管施工的準(zhǔn)備工作

施工前，相關(guān)人員先深入現(xiàn)場(chǎng)作詳細(xì)勘察，掌握施工范圍內(nèi)地質(zhì)、水文、既有建（構(gòu)）筑物分布等方面的實(shí)際情況，必要時(shí)主動(dòng)與產(chǎn)權(quán)部門取得聯(lián)系，以便加深對(duì)既有管道建設(shè)情況、維修情況的了解。在對(duì)總體施工環(huán)境有了全面的把握后，為有效地規(guī)劃頂管施工方案。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，需要加強(qiáng)檢查，重點(diǎn)考慮尺寸、埋深等。針對(duì)圖紙中存在的不足，及時(shí)指出并予以改進(jìn)，直至得到完善的、可行的圖紙為止。

機(jī)械設(shè)備是頂管施工中的重要硬件設(shè)施，需要以施工要求為導(dǎo)向，選擇合適類型的機(jī)械設(shè)備。進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)檢驗(yàn)，通過試運(yùn)行的方式判斷機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)，識(shí)別其中的故障，并妥善處理。材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)也需加強(qiáng)檢驗(yàn)，任何不滿足要求的材料均不予以入場(chǎng)。在確保材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，將材料轉(zhuǎn)至指定堆放場(chǎng)所，分類堆放到位，并采取防護(hù)措施，以防材料受損。

開工前，再次檢查施工現(xiàn)場(chǎng)的圖紙，以此為基準(zhǔn)，組織測(cè)量放線工作，然后復(fù)核。密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)天氣預(yù)報(bào)信息，判斷是否存在不利于頂管施工的極端天氣，以便合理調(diào)整施工時(shí)間。

4 頂管施工技術(shù)的細(xì)分形式

4.1 泥水式推進(jìn)法

泥水式推進(jìn)法以刀盤掘進(jìn)機(jī)為主要的施工裝置，由專業(yè)人員合理控制正面土壓力，使正面土壓力維持穩(wěn)定。在推進(jìn)過程中，視實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)循環(huán)水壓力，目的在于維持地下水壓力的穩(wěn)定性，以免誘發(fā)異常狀況。遵循連續(xù)施工的原則，盡可能避免中斷。

4.2 土壓式推進(jìn)法

土壓式推進(jìn)法向切削倉(cāng)內(nèi)注入混合料，待泥倉(cāng)達(dá)到飽滿狀態(tài)后，維持壓力的平衡狀態(tài)（地下水壓力、正面土壓力）。在土壓式推進(jìn)法施工中，無需采用泥漿泵或是其他用于輸送混合料的設(shè)備，取而代之的是推進(jìn)器。推進(jìn)器的購(gòu)置成本較低，無需處理泥漿，因此可提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。通常，單刀或多刀盤土壓平衡掘進(jìn)機(jī)取得廣泛的應(yīng)用。正常狀況下，管徑以1000～3000mm較為合適。

4.3 泥濃式推進(jìn)法

泥濃式推進(jìn)法依托于二次注漿的方法，可有效減小地層的摩擦阻力，以便頂管作業(yè)的順利開展，期間廢棄物（指的是粒徑為頂管直徑1/3的礫石等）被高效排出。該方法可以有效分離地下的土及礫石，并將此類物質(zhì)高效輸送至外界。不僅于此，泥濃式推進(jìn)法的適用范圍較廣，除了巖石地質(zhì)條件外，在其他的土質(zhì)環(huán)境中均具有可行性。實(shí)際施工中，先在指定位置開挖工作坑，準(zhǔn)備混凝土管，將混凝土管組裝為完整的整體，用油泵作頂進(jìn)處理，最終使管道貫通。經(jīng)過頂管施工后，將無需使用的工具管拆卸，安排專業(yè)人員對(duì)井作全方位的檢查，確認(rèn)無異常狀況后再進(jìn)行回填[2]。

5 頂管施工方案

頂管全長(zhǎng)535.5m，按照30m或40m的間距依次修筑檢查井，管材選用的是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，F(xiàn)型柔性接口。根據(jù)檢查井的布設(shè)情況，在其周邊設(shè)2個(gè)工作井和3個(gè)接收井。前者作管道頂進(jìn)用，后者作頂管出洞回收工具頭用。分單元有序?qū)⒏鞑糠猪斶M(jìn)到位，其中最大長(zhǎng)度為140m。

5.1 工作井的施工

工作井長(zhǎng)7m、寬4m，用C30鋼筋混凝土護(hù)壁，厚度按0.4m予以控制，底板厚度控制在0.5m。工作井由人工垂直開挖到位，考慮到井壁的穩(wěn)定性要求，每開挖1m組織一次護(hù)壁作業(yè)。在井底施打木樁，起到加固的作用。對(duì)井底作封閉處理。

水泥攪拌樁施工時(shí)，在工作坑外側(cè)設(shè)止水帷幕。止水帷幕可起到防止塌方、減少地下水流動(dòng)的作用。樁徑0.50m，搭接量控制在0.15m，按照0.45～0.50的水灰比制備漿液，水泥選用的是普通硅酸鹽水泥，摻入量19%。

5.2 后背墻的施工

后背墻的作用在于作為千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)。在本次施工中，后背墻的高度為2.76m，厚度30cm，對(duì)工作井兩邊內(nèi)墻加寬。在后背墻上鋪墊鋼板，優(yōu)化受力條件，保證后背墻受力均勻。后背墻壁面與管道頂進(jìn)方向保持垂直，由專業(yè)人員加強(qiáng)檢測(cè)，要求垂直度偏差不超過0.1%。

5.3 工作井導(dǎo)軌的安裝

導(dǎo)軌具有引導(dǎo)作用，能夠使管節(jié)根據(jù)既定的中心線有序頂進(jìn)到位。在本次施工中，導(dǎo)軌的原材料為雙排工字鋼、槽鋼，以焊接的方法組裝成型。安裝時(shí)要求軸線位置偏差在3mm以內(nèi)。

5.4 千斤頂?shù)陌惭b

本次施工中，選用的是200t千斤頂，共3臺(tái)。將千斤頂置于穩(wěn)定可靠的支架上，與管道中心的垂線呈對(duì)稱的位置關(guān)系。為有效減小頂進(jìn)偏差，要求千斤頂合力的作用點(diǎn)與管壁反作用力作用點(diǎn)共處相同的軸線上。

在千斤頂?shù)倪x型中，采用的是zB.50型高壓油泵，適配性能可靠的電動(dòng)機(jī)，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵運(yùn)行。各千斤頂?shù)倪M(jìn)油管以并聯(lián)的方式連接于一體，要求各活塞的出力和行程均相同。合理安裝油管，確保其具有順直性，盡可能減少轉(zhuǎn)角的數(shù)量。

5.5 頂鐵的安裝

頂鐵設(shè)置在千斤頂與管道端部之間，是頂進(jìn)施工中不可或缺的傳力構(gòu)件。在頂鐵的作用下，將千斤頂?shù)暮狭鶆蚍植贾凉芏?，還可以靈活調(diào)節(jié)千斤頂與管端的距離。在現(xiàn)階段的頂進(jìn)施工中，較為常見的有環(huán)形頂鐵、U形頂鐵兩類。

安裝時(shí)，先清理頂鐵與導(dǎo)軌間的接觸面，使接觸面維持潔凈，在此前提下方可安裝。待頂鐵安裝到位后，要全面檢測(cè)頂鐵、千斤頂安裝情況。除此之外，要求頂鐵軸線與管道中心線垂直對(duì)稱，若不滿足此條件，可能會(huì)出現(xiàn)頂力偏心現(xiàn)象。頂鐵拼裝工作落實(shí)到位后，向頂鐵與管口間設(shè)膠合板，以便起到緩沖的作用，更有利于提高頂力分布的均勻性[3]。

6 頂進(jìn)施工

6.1 正常頂進(jìn)

頂進(jìn)管道前，先對(duì)各類設(shè)備作詳細(xì)的檢查，安排試運(yùn)行，檢驗(yàn)設(shè)備的工作狀態(tài)，判斷故障并妥善處理。護(hù)壁的管口開鑿成型后，再向土層中頂進(jìn)工具管。每完成30cm的頂進(jìn)作業(yè)后，隨即安排一次測(cè)量，以便及時(shí)糾偏。管道進(jìn)入土層正常頂進(jìn)時(shí)，將單次頂進(jìn)量增加至100cm，依然需要及時(shí)檢測(cè)。工具管頂進(jìn)初期的偏差控制尤為關(guān)鍵，允許偏差為：軸線3mm，高程0～+3mm。若超出許可范圍，需及時(shí)糾偏。

6.2 測(cè)量與糾偏

測(cè)量與糾偏是一項(xiàng)精細(xì)化的工作，考慮到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性以及糾偏的有效性要求，要聯(lián)合應(yīng)用全站儀和激光水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量。

6.2.1 測(cè)量頻率

第一節(jié)管，每頂進(jìn)20～50cm時(shí)檢測(cè)一次。進(jìn)入正常頂進(jìn)狀態(tài)時(shí)，適當(dāng)降低檢測(cè)頻率，每頂進(jìn)1m檢測(cè)1次。

6.2.2 中心線測(cè)量

在工作井邊的兩個(gè)方向樁掛鉛錘，將該裝置延伸到工作井底部，然后用激光水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)設(shè)置到位的鉛錘，讀取管前端的中心尺刻度，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果作出判斷。若與中心刻度重合，表明方向一致，滿足要求，反之則根據(jù)實(shí)際情況靈活糾偏。

6.2.3 高程測(cè)量

將激光水準(zhǔn)儀放置在頂鐵上，測(cè)量前端管底高程。

6.2.4 糾偏

根據(jù)各項(xiàng)實(shí)測(cè)結(jié)果，及時(shí)采取糾偏措施。工具頭前方設(shè)置有糾偏節(jié)，于其中安裝糾偏千斤頂。若實(shí)際偏差在5mm以上，則要及時(shí)啟動(dòng)糾偏工作，有效控制頂進(jìn)方向，在該方式下精準(zhǔn)完成頂進(jìn)作業(yè)。

6.3 頂管的其他施工措施

6.3.1 深層水泥攪拌施工

穿墻頂進(jìn)頂管出洞口是整個(gè)頂進(jìn)施工中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。為了保證頂進(jìn)效果，著重對(duì)穿墻管前方2m內(nèi)的區(qū)域作加固處理，即設(shè)置深層水泥攪拌樁，目的是起到擋土、擋水的效果。

6.3.2 觸變泥漿減阻

在特定的壓力作用下注入泥漿，泥漿固結(jié)后，在管壁處形成穩(wěn)定可靠的泥漿套。參數(shù)方面，按照膨潤(rùn)土∶堿∶水=0.4∶0.02∶1（質(zhì)量比）的要求拌制，用LI50型壓漿泵注漿，全程壓力穩(wěn)定在0.1～0.2MPa。每4節(jié)管設(shè)一道注漿孔，密切關(guān)注施工進(jìn)度，頂進(jìn)完成后隨即由注漿孔注漿。

6.3.3 頂管節(jié)接頭形式及防水

采用較為合適的是F型橡膠密封圈柔性接頭，考慮到接頭部位的嚴(yán)密性要求，可配套氯丁橡膠楔形膠圈，接頭內(nèi)設(shè)止水鋼環(huán)。

6.4 頂管施工注意事項(xiàng)

頂管施工技術(shù)應(yīng)用過程中需要加強(qiáng)防護(hù)，有必要在周邊設(shè)擋板，掛設(shè)警示標(biāo)識(shí)，用于告知過往人員，避免誤入。加強(qiáng)對(duì)施工范圍內(nèi)的人員監(jiān)控，重視人員管理。頂管施工時(shí)，井口往往預(yù)留廢土的出口。由于現(xiàn)場(chǎng)空間的限制而無法安裝防護(hù)欄時(shí)，需要配套完整的防護(hù)網(wǎng)，增強(qiáng)安全防護(hù)效果。嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范開展現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的檢驗(yàn)工作，詳細(xì)記錄各項(xiàng)信息，確保無誤。由專業(yè)人員根據(jù)計(jì)劃定期維修機(jī)械設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并處理，盡可能使機(jī)械設(shè)備維持穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。此外，還需由專業(yè)人員負(fù)責(zé)材料的進(jìn)出庫(kù)登記工作，形成完整的材料領(lǐng)用信息記錄。

7 頂管施工質(zhì)量控制措施

7.1 頂管測(cè)量及控制

頂管測(cè)量距離在150m以內(nèi)，在現(xiàn)場(chǎng)配套激光經(jīng)緯儀，由專業(yè)人員操作，檢測(cè)頂管的方向和高程，予以有效的控制。頂管施工時(shí)，可能有起始點(diǎn)或后視點(diǎn)位移的情況，為避免此現(xiàn)象，需要加強(qiáng)檢查，通常每1周要組織1次，必要時(shí)增加頻率。若實(shí)測(cè)結(jié)果顯示偏差較大，需及時(shí)分析原因，妥善處理。每結(jié)束一段頂管施工后，均要檢測(cè)管道中心及高程，測(cè)量點(diǎn)數(shù)根據(jù)具體的部位而定，通常一個(gè)接口測(cè)量1個(gè)點(diǎn)，對(duì)于錯(cuò)口部位有必要增加至2個(gè)。

7.2 全過程沉降觀測(cè)

經(jīng)計(jì)算，工作井沉降和水平位移值均可滿足規(guī)范要求。接收井施工期間，及時(shí)監(jiān)測(cè)井邊坡的位移，根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果采取有效的控制措施，以保證頂管施工安全。從工程實(shí)際情況出發(fā)，設(shè)置監(jiān)控網(wǎng)（包含4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)），以滿足沉降觀測(cè)要求。施工時(shí)，每天至少觀測(cè)1次，采集信息并記錄。施工后依然需要加強(qiáng)觀測(cè)，判斷實(shí)際沉降情況，最大沉降變形不能超過20mm。

7.3 頂管的管理措施

進(jìn)洞前，先檢查洞口的實(shí)際情況，建立排水系統(tǒng)，排出工作井內(nèi)的水，以便后續(xù)施工。嚴(yán)格依據(jù)圖紙要求施工，避免超挖、欠挖等異常狀況。遇突發(fā)情況時(shí)，必須在獲得批準(zhǔn)后再調(diào)整參數(shù)。頂進(jìn)時(shí)，有效控制出渣量和頂進(jìn)速度兩項(xiàng)參數(shù)，營(yíng)造有條不紊的施工環(huán)境。加強(qiáng)對(duì)頂頭推進(jìn)壓力和開挖面壓力的控制，達(dá)到相對(duì)均衡的狀態(tài)。

強(qiáng)化對(duì)各崗位施工人員的管理，引導(dǎo)施工人員養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，以合理的方法施工。根據(jù)工程情況建立質(zhì)量保證體系，切實(shí)提高質(zhì)量管理水平。還要建立質(zhì)量管理的考核標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)考核結(jié)果判斷施工質(zhì)量情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的質(zhì)量問題并予以有效的處理。

8 結(jié)語(yǔ)

在城市化進(jìn)程的大環(huán)境下，對(duì)城市污廢水的排放水平提出要求的更高，因此需要積極啟動(dòng)排水工程。在施工期間，頂管施工技術(shù)具有良好的應(yīng)用價(jià)值，可避免大范圍開挖問題，有利于管道敷設(shè)的順利進(jìn)行。作為施工企業(yè)，需要做足前期準(zhǔn)備工作，給頂管施工技術(shù)的應(yīng)用“鋪路”，再由專也人員將技術(shù)落實(shí)到位，保證排水工程的施工質(zhì)量。