蔡振飛

（廈門鷺通勤水務(wù)工程有限公司，福建 廈門 361026）

1 項目背景

某市政污水管工程，污水管設(shè)計管徑為500～800 mm，總長約為1 101 m，管道坡度i=0.002～0.005，管道埋深3.3～15.3 m，污水管道中心線距道路中心線26～54 m。為兼顧管道施工有效性和減小施工干擾的2項要求，采用泥水平衡頂管掘進機，以非開挖頂管的方式施工管道。

2 非開挖頂管施工技術(shù)

2.1 引入測量軸線及水準點

將地面的臨時水準點引入井底，作為臨時水準點，用于頂管高程測量，此時必須確保引測的點位于井底不易碰觸的部位；將管道中心樁引入工作井側(cè)壁，作為測量基線，以便施工中準確測量頂管中心。

2.2 頂管機后靠背及洞口施工

按寬度4 048 mm、高度3 500 mm、厚度1 200 mm的尺寸要求施工后背墻，在另一個方向頂進時，鑿除洞口位置的護壁及后靠背。向設(shè)置到位的雨水管上頂入千斤頂，取柔性墊片設(shè)置在千斤頂與管節(jié)間，達到防止混凝土管頂裂的效果。

以測量控制的方式精準定位洞門，按要求預(yù)留洞門，適時采取封堵止水措施，以防水侵害。針對局部地層滲透力較差的部位，頂管機進、出洞口無須止水裝置，或是地下水位在底板以下時也無須設(shè)置該裝置。

工具管外壁與洞門間存在縫隙，洞口處的水可能經(jīng)由該處涌入工作井，導致井內(nèi)受到水的侵擾。為避免該問題，在工作井內(nèi)洞口部位設(shè)置橡膠止水圈，此裝置的設(shè)置也可起到防止減摩泥漿流失的作用。在工作井及接收井集水坑內(nèi)布設(shè)排污泵，及時進行排污。

2.3 千斤頂和頂鐵的安裝

掘進頂管采用到千斤頂，根據(jù)本工程的最大管段施工要求進行配置，采用的是2臺200 t液壓千斤頂聯(lián)合作業(yè)的方案，2臺設(shè)備于工作坑內(nèi)并列布置。

對于頂鐵的安裝，主要注意如下幾點：（1）頂鐵不可扭曲、歪斜，以直順的狀態(tài)為宜；（2）工程頂管施工中，每次退千斤頂時需加放最長的頂鐵，在滿足作業(yè)要求的同時盡可能減少頂鐵的數(shù)量；（3）頂進期間，禁止人員站立在頂鐵上面和側(cè)面，同時加強觀察，針對扭曲或其他異常狀況及時采取處理措施。

2.4 頂管機始發(fā)

待各類頂進設(shè)備安裝到位后，進入試頂環(huán)節(jié)。先檢測設(shè)備的水平位置和垂直標高，若無誤則頂進工具頭，將管節(jié)布置到位，經(jīng)測定標高無誤后，開始試頂，若在此期間的頂力及各項參數(shù)均滿足要求，進入正常頂進環(huán)節(jié)。具體操作要點為：（1）頂鐵安裝到位，啟動油泵，千斤頂進油，活塞伸出一個工作行程，推送管節(jié)。（2）油泵停止運動，千斤頂回油，活塞回縮。（3）增添頂鐵，按前述方法繼續(xù)操作，將下一節(jié)管安裝到位。（4）卸下頂鐵，連接混凝土管，保證管道連接的緊密性。

2.5 頂管期間關(guān)鍵工序的作業(yè)要點

2.5.1 測量

于觀測臺上布置激光經(jīng)緯儀，此儀器發(fā)出的激光束作為頂管導向的基準線。頂管機頭存在偏差時，激光斑點不再與靶中心重合，操作室的監(jiān)視器可獲得測量靶圖像，根據(jù)實際偏差量控制糾偏千斤頂?shù)纳炜s量，進而達到糾偏的效果。頂管全程需加強監(jiān)測與控制，要求管線的中線方向、高程和坡度均合理，具體測量要點如下：

1）沿線路布設(shè)四等水準路線；為滿足頂管高程放樣要求，于井口處埋設(shè)臨時水準點。

2）根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的導線點和水準點，測定井的平面位置和深度，根據(jù)掌握的參數(shù)安排開挖作業(yè)；結(jié)合設(shè)計要求，準確確定始發(fā)井與接收井的管道中心點，再投射至地面，設(shè)置醒目的標記。

3）重新測定二井間的導線，并聯(lián)測二井投點，盡可能將投點作為導線點，以便獲得更加精準的投點坐標。對于設(shè)定的各導線點，均要對應(yīng)有穩(wěn)定可靠的標志，在此前提下有利于后續(xù)施工中進行復(fù)測。于始發(fā)井邊緣測放頂進方向的坐標點，向井下投設(shè)方向線，將臨時水準標點埋設(shè)到位。

4）為滿足頂管期間的觀測要求，于工作井下建立觀測臺，并配套儀器基座和帶有方向調(diào)節(jié)功能的裝置，根據(jù)儀器的實際布設(shè)情況對其位置做靈活的調(diào)整（合理狀態(tài)是儀器調(diào)至中線處）。

2.5.2 頂進糾偏

頂管機運行期間可能產(chǎn)生偏差，按照“緩慢、多次”的基本原則進行糾偏，以循序漸進的方式使管節(jié)復(fù)位，全過程中禁止出現(xiàn)任何強制性糾偏行為。頂管施工時，正常狀態(tài)下激光光斑中心與測量靶中心重合，若掘進機頭產(chǎn)生偏差，兩者無法重合，此時將產(chǎn)生偏差的視頻信息傳送給監(jiān)視器，在確定具體的偏差后，隨即采取糾偏措施，將頂進方向調(diào)節(jié)至合理的狀態(tài)，在動態(tài)糾偏的方式下，使工具頭始終沿激光束方向前進。

頂進初期的偏差檢測與糾正尤為關(guān)鍵，以工具頭頂進的5～10 m為例，此部分的基本要求是軸線位置、高程的最大偏差分別不超過50 mm、30 mm，否則需及時安排糾正。工具頭前方有糾偏節(jié)，其中含有糾偏千斤頂，若頂進過程中產(chǎn)生偏差，則借助糾偏千斤頂糾正。通過對糾偏千斤頂?shù)恼{(diào)控，可改變工具頭的方向，進而使頂進方向恢復(fù)至正常狀態(tài)。為了避免因偏差積累過大而導致糾偏困難，需要做到及時發(fā)現(xiàn)、及時糾正，例如，工具頭的方向偏差在10 mm以上時，有必要安排糾偏。

2.5.3 兩節(jié)管接口的處理

頂管的管材采用A形結(jié)口，頂管后相鄰管道間存在縫隙，為避免使用時發(fā)生滲漏，用膨脹水泥砂漿填抹。按照膨脹水泥∶砂∶水=1∶1∶0.3（質(zhì)量比）取用材料，做充分攪拌，得到均勻性較好的砂漿，在拌和后的0.5 h內(nèi)使用完畢，全程均做到隨拌隨用。填抹前，先濕潤接口，再分層有序填入，每完成一層的填充后抹平。加強對含水量的控制，營造潮濕的環(huán)境，使填入的膨脹水泥砂漿有效成型。

2.6 管道壓漿

2.6.1 注漿減磨

頂管時頂力的存在將加大頂管作業(yè)難度，減小頂力是順利頂進的關(guān)鍵前提。在此方面，注漿減摩屬于重要的措施，施工中盡可能多點對稱壓注泥漿，以保證管節(jié)外壁和周圍土體的空隙均得到有效的填充處理，進而降低管節(jié)外壁和土體間的摩阻力，更為順暢地頂進管道。觸變泥漿是應(yīng)用效果較好的一類減摩泥漿，具體體現(xiàn)在其觸變性和稠度適宜、性能穩(wěn)定等層面。

1）取樣分析，要求造漿率、動塑比、失水量各項性能指標均達到要求。

2）于管處預(yù)埋壓漿孔，以便漿套的有效形成。

3）提前組織試驗，確定適宜的漿液制備方法，然后嚴格依據(jù)該方法施工，保證膨潤土的貯藏、攪拌、膨脹時間等方面均達到要求。

4）在確保漿液質(zhì)量達標的前提下，以同步注漿的方法進行壓漿，期間根據(jù)實際注漿情況適當補漿。頂進時，加強對各推進段漿液形成情況的檢查，例如，管路需要保持嚴密，注漿設(shè)備的運行需維持穩(wěn)定。于注漿孔布設(shè)單向閥，防止管外的土進入其中，以免由于注漿孔遭堵塞而導致實際注漿效果較差。

2.6.2 管道背后注漿

管道頂進到位及檢查井施作成型后，安排污水管道壓漿作業(yè)，此舉的目的在于依托漿液固結(jié)作用防止由于頂管而導致的地面沉降問題。實際操作中，采用高壓注漿機在管外壁周邊注入水泥漿。

2.6.3 回填灌漿孔的布置

分別在各管節(jié)1/2的橫斷面預(yù)留4個孔徑為30 mm的灌漿孔，按照“頂、底端分別為4號孔、1號孔，兩側(cè)為2號、3號孔”的方法對鉆好的孔進行編號。為保證灌漿孔能夠有效滿足灌漿作業(yè)要求，頂管管材定制階段就要加強與廠家的溝通，嚴格依據(jù)要求預(yù)留灌漿孔。具體孔位布置情況如圖1所示。

圖1 管道注漿孔斷面（單位：mm）

2.6.4 回填灌漿材料的取用

灌漿選用的是防腐水泥砂漿，水灰比為1∶1，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，為改善漿液的性能，按一定的比例摻入適量化學外加劑。需強調(diào)的是，采用的外加劑不可對鋼筋混凝土造成侵蝕作用。

2.6.5 回填灌漿施工

1）灌漿壓力取200 kPa，初期小壓力灌漿，隨著施工進程的推進，逐步加大灌漿壓力，直至達到設(shè)計終壓為止[2-3]。

2）灌漿按照先下游孔、再上游孔的順序依次進行，采用的是充填壓入式灌漿的方法。根據(jù)現(xiàn)場施工量，將灌漿孔劃分為3個灌漿次序，按照流程有序?qū)⒐酀{工作落實到位，全程均不可任意更改順序，否則將影響灌漿的有效性。具體的灌漿次序劃分方式及各自的灌漿順序如下：

第一次序：從下游開始灌漿，按照先單數(shù)斷面、再雙數(shù)斷面的順序依次將各自的1號孔灌漿工作落實到位。

第二次序：按照先單數(shù)斷面、再雙數(shù)斷面的順序依次將各自的2號、3號孔灌漿工作落實到位。

第三次序：按照先單數(shù)斷面、再雙數(shù)斷面的順序依次將各自的4號孔灌漿工作落實到位。

3）實際灌漿壓力達到設(shè)計值并且吸漿量＜0.12 L/min時，在該狀態(tài)下繼續(xù)做30 min的灌漿處理，然后終止灌漿。

4）灌漿完成后，及時用配套的木塞塞緊，防止灌注的漿液向外流出；待灌注的水泥砂漿終凝后，將設(shè)置的木塞取出，用M10水泥砂漿對表面進行處理，使該部位具有平整性與嚴密性。

2.7 頂管機接收

頂管機刀頭距接收井5 m時，定位導軌并采取固定措施，以便導軌的正常使用。接收井磚墻封門破壞后，盡快抓住時機安排掘進機連續(xù)頂進管節(jié)，以此高效頂進，盡可能縮短出洞時間。為減小水土流失量，掘進機進洞后隨即分離機頭和管節(jié)，按要求處理管節(jié)和接收井的接頭。機頭進洞時，用拉桿連接機頭與后方的節(jié)管，按1 m的間距布置兩處手拉葫蘆以便有效拉緊，通過此類附屬裝置的應(yīng)用來維持機頭姿態(tài)的合理性，使其沿著導軌方向有序向前頂進。機頭吊運后，盡快封堵洞口四周。

3 結(jié)語

通過非開挖頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，市政排水工程施工效率大幅提高，由于無須開挖，對現(xiàn)場環(huán)境的破壞性較小，同時頂管期間的噪聲及各類擾動均得到有效的控制，在順利施工的同時可有效減小對周邊環(huán)境的干擾，兼顧工程建設(shè)和城市正常運作的要求，市政排水工程自身的質(zhì)量也較佳，是一項優(yōu)質(zhì)的施工技術(shù)。經(jīng)過本文的分析，加深了對非開挖頂管施工技術(shù)的認識，明確其技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢和在市政排水工程中的關(guān)鍵作業(yè)要點，希望所提內(nèi)容對類似工程有參考價值。