王存漢

（漢中市國中自來水有限公司，陜西 漢中 723000）

0 引言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，市政道路下埋設(shè)的電纜、光纜、燃氣管道等基礎(chǔ)設(shè)施日益增多，成為給水管道施工中的障礙，給施工帶來了很大困難。在施工條件許可的情況下，采用頂管施工技術(shù)，能有效地避開地下設(shè)施障礙物，降低施工風險，縮短施工周期，節(jié)約施工費用。該文以DN800mm供水管道頂管施工為依據(jù)，介紹了頂管技術(shù)的具體應用方法。目前，該段管道已投入正常營運，狀態(tài)良好。

1 工程概況

該施工是水廠新建給水管道，設(shè)計DN800 mm球墨鑄鐵管，柔性接口。總長度約580 m從站前路至石馬路。在施工至儻駱路段時，在道路下方發(fā)現(xiàn)一條東南至西北方向深3.5m，寬2.3m的混凝土電纜溝斜跨道路，長度約40.5 m。電纜溝與管道平面交叉如圖1所示。

圖1 電纜溝與管道平面交叉圖

從現(xiàn)場開挖工作面進行取土分析，判斷現(xiàn)場土質(zhì)為粉質(zhì)黏土，可塑性強，局部上部堅硬，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，刀切面光滑，韌性高，干強度高，無搖振反應。該土層厚度3.30m～5.50m，平均層厚4.58 m。該土層擬建場地均有分布，壓縮性中等，工程性能較好。

經(jīng)分析，此處土質(zhì)強度高，作業(yè)面雖然有限，僅為6m寬慢車道，但是可以開挖頂管工作坑，頂管作業(yè)技術(shù)參數(shù)上能穿越電纜溝深度，綜合研判后，決定實施頂管作業(yè)施工，材料選用DN800mm定制球墨鑄鐵頂管管材，采用人工掘進機械頂進法施工。為保證管道不受電纜溝沉降擠壓，管頂埋深為儻駱路電纜溝底板下底0.5m。儻駱路管道與電纜溝交叉斷面如圖2所示。

圖2 儻駱路管道與電纜溝交叉0+190 1-1斷面圖

2 工程施工方法及相關(guān)參數(shù)

根據(jù)該工程施工特點，施工難度及工期要求，管道頂管施工工藝流程為測量放線→基坑開挖→基坑支護→混凝土護壁→二次測量放線→平臺搭設(shè)→安裝導軌→頂管后背及設(shè)備安裝→頂進與監(jiān)測→完工。

2.1 測量放線

將工作坑位置設(shè)在管道軸線上，根據(jù)軸線的設(shè)計坐標，利用經(jīng)緯儀和已布設(shè)的軸線節(jié)點設(shè)定出工作坑中心位置，用水準儀測量出工作坑的開挖深度。最后按照工作坑中心樁利用鋼尺放樣出工作坑開挖邊線。

計算工作坑底開挖尺寸。

式中：為溝底長（m）；為溝底寬（m）；-管外徑（m）；-管子頂進后，尾端壓在導軌上的最小長度（m），頂金屬管一般留0.9m；-管節(jié)長度（m）；-出土工作間長度（m）根據(jù)出土工具而定，一般為1.0m～1.8m；-千斤頂長度（m）；-后背所占工作坑長度包括橫木、立鐵、橫鐵，一般為1.0m；工作坑溝底長=0.9+6+1.5+0.8+1.0=10.2m;工作坑溝底寬=0.96+2=2.96m。

因施工現(xiàn)場為6m慢車道，沒有人行道，且快車道車流量大，不滿足基坑開挖放坡尺寸要求，所以暫定為發(fā)射井長10m，寬3m，深5.4m，接收井長8m，寬3m，深5.4m。

2.2 工作坑開挖

根據(jù)工作井開挖尺寸，由于地理條件受限，基坑開挖不能放坡，所以發(fā)射井軸線方向須加長開挖范圍。土方不能一次性開挖到底，應分層開挖，與支護施工配合進行。工作井5 m以內(nèi)采用機械開挖，人工配合出土，5m以下為人工開挖、出土，嚴禁超挖。開挖土方全部外運，防止溝槽邊坡滑塌，以保障頂管施工的場地安全。

2.3 基坑支護

基坑支護是否穩(wěn)固直接影響施工安全。由于大口徑管道的頂管其管道口徑較大，需要的作業(yè)面也大，在實際施工中往往受特殊地形限制，開挖的作業(yè)面狹小且較深，基坑支護更是整個工程順利進行的重要保障。

該施工案例中就是受狹窄地形限制，開挖深度達5 m以上，支護工作有一定的難度。根據(jù)現(xiàn)場情況，基坑兩側(cè)為直立面，為了固定基坑，防止基坑垮塌，出現(xiàn)安全事故，結(jié)合基坑規(guī)模、基坑巖土工程條件及基坑周邊環(huán)境，經(jīng)綜合考慮，現(xiàn)場施工人員采取18a型槽鋼+16a型槽鋼+模板聯(lián)合支護的形式。支護樁設(shè)三道圍檁，圍檁采用16a槽鋼，上部圍檁焊接封閉，下部圍檁設(shè)置托架并采用φ200mm圓木進行內(nèi)支撐，圓木卡嵌在槽鋼內(nèi)。槽鋼應逐根打入，在施工時，將一根槽鋼插入導架內(nèi)，用纜風繩固定確保不搖擺，然后再施打，可確保槽鋼入土平直。對發(fā)射井四周做臨時支護，接收井做簡易支護?；又ёo如圖3所示。

圖3 基坑支護圖

2.4 混凝土護壁

發(fā)射井開挖支護完成后就開始施工發(fā)射井工作平臺混凝土澆筑施工。施工前我們先根據(jù)管道的外徑、頂進長度及土質(zhì)穩(wěn)固程度、現(xiàn)場的施工條件等因素設(shè)計出頂管后背的結(jié)構(gòu)。

發(fā)射井護壁全部采用c25鋼筋混凝土，后背墻高2m，厚度0.5m，側(cè)墻高2m，長2m，側(cè)壁厚0.2m，底板厚度0.2m，發(fā)射井前壁墻厚0.2m。砼澆筑采取先施工底板再施工側(cè)墻法?；炷猎跐仓^程中，為保證混凝土澆筑質(zhì)量，應均勻緩慢向模板內(nèi)放料，避免造成模板支架整體位移現(xiàn)象，并應及時振搗。發(fā)射井工作平臺如圖4所示。

圖4 發(fā)射井工作平臺圖

2.5 二次測量放線

混凝土護壁完成澆筑以后，為了保證管道頂進狀態(tài)平穩(wěn)，必須進行第二次測量放線。在工作坑內(nèi)引測兩個監(jiān)測控制水準點，并且重新測定管道中心線。監(jiān)測控制水準點選在不易被碰撞的地點，便于每根管道在頂進時測量。

該工程基坑面積小，挖深較大，周邊環(huán)境較復雜。為了保障施工安全，在基坑兩側(cè)各布置一個監(jiān)測點，用來監(jiān)測基坑開挖對道路的影響，基坑監(jiān)測應與施工開挖同進行。當出現(xiàn)基坑支護槽鋼發(fā)生形變或周邊土體出現(xiàn)裂縫時，應立即對基坑支護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境中的保護對象采取應急措施。

2.6 平臺搭設(shè)

基坑頂部須搭設(shè)木質(zhì)平臺，用于架設(shè)電動葫蘆及支架等吊裝設(shè)備。人工掘進出土時可吊裝。平臺用方木橫豎兩層架設(shè)牢固，上面鋪木板，電動葫蘆的支腿架在木板上。

2.7 安裝導軌

安裝頂進導軌是保持管道設(shè)計高程和軸線位置的保證，在安裝導軌時，應平行于管道中心線且距離應一致，導軌安裝高程、坡度應符合管道設(shè)計要求。該工程采用工字鋼導軌，其強度、剛度符合施工要求。

計算兩導軌內(nèi)間距。

式中：-兩導軌內(nèi)距；-管外徑；-軌高，該工程為100mm；-管外底距砼平基的距離，一般取20mm。

計算導軌的間距，在已測量好管道中心線的護壁砼底板上安裝符合間距及高程的工字鋼導軌。每根管道6m長，以及頂鐵的長度，確定導軌長度為8m。校核測量完成導軌的安裝高程，用C30砼和底板預埋鐵進行焊接和固定。固定導軌內(nèi)砼應修成同管徑圓弧的弧度且距離管道外壁大于2cm，導軌外砼應低于導軌1cm以上，防止管道和砼地基產(chǎn)生摩擦，影響管道頂進。導軌安裝如圖5所示。

圖5 導軌安裝圖

2.8 管道的頂進與監(jiān)測

混凝土護壁和頂管導軌的固定混凝土達到齡期強度要求后，方可進行管道頂進操作。管道頂進時在管道插口安裝好按照管道直徑尺寸加工的鋼制DN800管道承口頂管機頭，防止球墨管插口被頂力損壞。然后在油泵和千金頂前安裝頂鐵。待管道內(nèi)人工挖土達到30cm～50cm的要求后，啟動油泵，使活塞伸出一個30cm的行程，將管道頂進相應的距離。增加頂鐵繼續(xù)頂進操作，直到頂進到挖土端面為止。頂鐵長度超過一節(jié)管道6m長度，卸下頂鐵，安裝下一管節(jié)。管道頂進過程中，注意觀察頂鐵有無松動脫落跡象，并及時采取措施，防止發(fā)生安全事故。

在管道頂進過程中，應遵循勤測量、勤糾偏、微糾偏的原則，控制頂管機前進的方向和姿態(tài)，并應根據(jù)測量結(jié)果分析偏差產(chǎn)生的原因和發(fā)展趨勢，確定糾偏的措施。第一節(jié)管道頂進，安裝下一節(jié)管道后，應校核測量管道中心線和兩端高程。每次加裝頂鐵后要重新測量，保證每根管道的頂進數(shù)據(jù)符合設(shè)計要求。測量發(fā)現(xiàn)管道中心線或高程偏差達1 cm以上時，應予以校正。

人工挖土頂進的校正方法主要有以下幾種：挖土校正法、頂木校正法、千斤頂校正法。根據(jù)校正方法，對有偏差的管道，應緩慢進行偏差回正。本次頂管施工將3種校正方法結(jié)合起來使用，效果明顯。偏差在2 cm以內(nèi)時，可在管道偏向設(shè)計中心的一側(cè)面適當超挖，而在相對的一側(cè)不超挖或留坎，使管道在繼續(xù)頂進中，逐漸回到設(shè)計位置。偏差大于2cm時，可用方木頂在管道偏向設(shè)計中心的一側(cè)內(nèi)管壁上，另一端安在墊有鋼板的管前土壤上，利用千斤頂頂力，使管道得到校正。

管道掘進過程中應嚴格量測監(jiān)控，進行信息化施工，保證開挖掘進工作面的土體穩(wěn)定，并控制頂進速度、挖土和出土量，減少土體擾動和地層變形。所頂管道內(nèi)徑較大，且安裝了長度為1m的鋼制承口頂管機頭，在管內(nèi)操作較為方便，人工在鋼制承口頂管機頭內(nèi)挖土，挖土深度不要超過頂管機頭前方50cm。管內(nèi)土方水平運輸采用人工推土斗，垂直運輸采用電葫蘆吊土，直接將土運至工作坑外。

此次頂管采用XTJ頂管專用球墨鑄鐵管，采用T型接口。整個頂進過程中，橡膠圈不受軸向力作用，很好的保護了膠圈的水密性。當發(fā)射井將第一節(jié)球墨鑄鐵管頂進接收井并露頭50cm后，頂管施工完成。

3 結(jié)語

該工程是水廠首次進行大口徑管道頂管施工，由于施工前現(xiàn)場勘驗細致，方案制定合理，施工措施得當，使此次頂管施工順利完成，現(xiàn)管道已正常供水，運行效果良好。為水廠解決了新建管道穿越城市道路、地下危險障礙物的施工難題，同時也為我們積累了寶貴的施工經(jīng)驗，為同行在施工中解決該類問題提供借鑒。