茆訓(xùn)源

（射陽縣住房保障辦公室，江蘇 鹽城 224300）

0 引言

市政道路排水工程是道路工程中的重要組成部分，也可將其看作是城市防洪工程的組成部分，用于減少雨水病害[1]。道路排水工程在建設(shè)時，其管線需下穿城市道路、建筑物等。在這種情況下，如果采用明挖施工會對交通造成較大影響以及破壞，并且建筑物范圍內(nèi)，無法進(jìn)行明挖施工，需要用非開挖方式進(jìn)行施工[2-3]。頂管施工屬于典型的非開挖施工技術(shù)[4]，該施工技術(shù)可有效避免排水工程施工時對于地面建筑和交通的影響[5]，并且，可實現(xiàn)地下空間的合理利用。該技術(shù)在施工時，只需開挖可容納頂管設(shè)備的始發(fā)和接收工作井即可[6]，在穿越建筑、河流等區(qū)域的管道施工中被廣泛應(yīng)用。在頂管施工中，以導(dǎo)向系統(tǒng)的指引為標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)主頂油缸和管節(jié)的推力以及轉(zhuǎn)動刀盤[7]，完成掌子面的切削；以始發(fā)井位置為起點，沿著設(shè)計的施工軸線將排水管道推進(jìn)至接收井的位置，以此完成管道推進(jìn)，最后將頂管設(shè)備吊起。

頂管施工技術(shù)具有上述顯著優(yōu)勢，但是在實際應(yīng)用過程中，仍需結(jié)合實際的工程地質(zhì)情況制定合理的施工方案以及施工參數(shù)，以此保證施工效果。本文以某城市的道路排水工程為例，深入研究頂管施工技術(shù)的應(yīng)用，為相關(guān)工程提供參考。

1 工程概況

以某城市的主干道路排水改建工程為例展開相關(guān)研究。該工程的建設(shè)目的是解決該道路周圍的澇水情況。由于早期修建的排水系統(tǒng)排量較小，影響道路排水能力，導(dǎo)致道路周圍澇水無法有效排放，因此對該路段的排水工程進(jìn)行改建。整個工程主要包含明渠、箱涵、頂管等施工內(nèi)容，其中，頂管施工段總長度為1820m，不包含接收井和始發(fā)井。

對該區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行鉆探勘測后，得到了該區(qū)域的地質(zhì)勘察結(jié)果，其中，頂管施工區(qū)域土層的物理參數(shù)如表1所示。

表1 土層物理參數(shù)統(tǒng)計表

由于該城市道路排水工程需穿越該城市的主要交通干道，并且需穿越地面建筑物t；同時管線的施工層位于地下中粗砂層，地下水壓力較大，因此施工難度較大。如果按照常規(guī)的頂管施工方法，會影響頂管施工效果，預(yù)計后期的控制難度較大。

2 頂管施工技術(shù)

2.1 施工方案制定

根據(jù)工程情況以及地質(zhì)勘測結(jié)果可知，由于頂管施工長度較長，如果一次性施工，則無法保證較好的施工效果，因此采用分段頂管施工的方法。結(jié)合環(huán)境情況，將其劃分為3段進(jìn)行頂管施工，均為3孔直徑4m頂管，頂管之間的橫向距離為3.2m，平均覆土厚度為12.21m；使用的管道材料為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土材料。頂管單節(jié)長度上限為140m，間隔35m安裝檢查井，并且設(shè)定作業(yè)井以及接收井，當(dāng)頂管從接收井出來后，回收頂管設(shè)備，完成排水工程頂管施工，該施工方案的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 頂管施工示意圖

2.2 施工參數(shù)計算

確定施工方案后，需對頂管施工技術(shù)的相關(guān)施工參數(shù)進(jìn)行確定。施工過程中，在不同土層中管道和土層之間形成的摩擦力和壓力也存在一定差異，并且當(dāng)頂管距離較長時會存在較大阻力，此時需加入中繼環(huán)進(jìn)行施工。因此，頂管施工的機(jī)頂力尤為重要，其直接決定排水管道的頂管施工效果。

結(jié)合《給水排水工程頂管工程技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，頂管頂力大于管片允許頂力的80%后，安裝中繼環(huán)；當(dāng)整體總頂力大于中繼環(huán)允許頂力70%時，開始使用首個中繼環(huán)。頂管頂力的計算公式為：

式中：

F0——總頂力標(biāo)準(zhǔn)值；

D1——管道外徑；

L——管道頂進(jìn)方案的設(shè)計頂進(jìn)長度；

NF——頂管機(jī)迎面阻力；

fk——管道外壁和土體的摩擦力。

依據(jù)該公式計算最佳的頂管頂力，因此保證排水工程的頂管施工效果。

2.3 施工流程安排

確定施工頂力參數(shù)后，則分段進(jìn)行排水管道頂管施工，其施工詳細(xì)流程如圖2所示。

圖2 頂管施工詳細(xì)流程

2.4 施工技術(shù)要點

2.4.1 工作井設(shè)計和施工

工作井的設(shè)計和施工是保證排水管道頂管施工的基礎(chǔ)。因此，結(jié)合工程情況確定工作井的長度和寬度分別為8m和5m，井的護(hù)壁厚度為0.5m，底板采用等級為C35的混凝土，厚度為0.5m；同時在工作坑外圍設(shè)置水泥攪拌樁止水帷幕，以此避免地下水流入工作井中。

2.4.2 導(dǎo)向鉆孔

導(dǎo)向孔軌跡設(shè)計時，需對其設(shè)計位置進(jìn)行控制，避免設(shè)計在地下管線復(fù)雜區(qū)域，以此避免發(fā)生和光纜、電力管線受到影響。同時結(jié)合實際工程環(huán)境，對鉆孔曲線進(jìn)行優(yōu)化，入土點和出土點和水體之間的距離需在5m以上，避免發(fā)生泥漿噴涌現(xiàn)象。導(dǎo)向鉆孔過程中，適配定位輪，以此控制管道的標(biāo)高，并且施工中應(yīng)進(jìn)行標(biāo)高校核，確定實際測量結(jié)果，并將其和設(shè)計結(jié)果進(jìn)行對比，如果存在誤差則對其進(jìn)行修正，保證標(biāo)高的精準(zhǔn)性。

2.4.3 頂進(jìn)施工

頂進(jìn)施工是整個施工方案中的核心環(huán)節(jié)。管道頂進(jìn)前，需對頂進(jìn)裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，保證其正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，進(jìn)行頂進(jìn)施工。鑿開護(hù)壁上的管孔，并且立即將工具管頂進(jìn)土層中；每頂進(jìn)0.3m立刻進(jìn)行一次測量。土層下方的管道開始頂進(jìn)操作后，每頂進(jìn)1m立即進(jìn)行測量。工具管在頂進(jìn)5m范圍內(nèi)，允許的軸線誤差需在3mm內(nèi)，高程誤差也需在3mm內(nèi)；并且在頂進(jìn)過程中，壓觸變泥漿的同時進(jìn)行頂進(jìn)，反之則不進(jìn)行頂進(jìn)。每次在頂進(jìn)施工前均需完成漿體補(bǔ)充。

頂管施工時，需結(jié)合頂管始發(fā)線路的坡度情況、線路走向、頂管機(jī)自身性能等進(jìn)行管道的頂進(jìn)施工。并且，為保證管道進(jìn)、出洞口時的安全性，在工作井和接收井外側(cè)均采用加固處理，以此保證土體的穩(wěn)定性。同時工作井和接收井洞口均采用混凝土井壁預(yù)留洞，因此為避免其發(fā)生滲水情況，在該處采用雙層橡膠止水裝置，完成洞口密封。

2.4.4 復(fù)測

復(fù)測整體包含兩個部分，一是管道測量，主要是對第一節(jié)工具管進(jìn)行測量，以50cm為間隔設(shè)置測量點，測量頻率控制在0.5m/次以內(nèi)。結(jié)合實際測量結(jié)果選擇合理的控制方法，保證管道的精準(zhǔn)入土；隨著管道的不斷頂進(jìn)，到達(dá)土層后，調(diào)整測量間隔，使其在10m內(nèi)，嚴(yán)格控制管道的頂管偏差。另一個是偏差校正測量，其主要作用是避免誤差超過允許范圍，對于偏差進(jìn)行再次校正；在校正過程中，需從小角度出發(fā)，緩緩進(jìn)行調(diào)整，不可出現(xiàn)猛糾硬調(diào)，在校正過程中，通常結(jié)合實際情況選擇挖土校正或者強(qiáng)制校正。

2.4.5 糾偏控制

頂管出洞后，需對頂管機(jī)頭進(jìn)行有效控制，避免其發(fā)生下沉情況。在施工過程中，各節(jié)混凝土管片和機(jī)頭相連接，在管片內(nèi)安裝鋼埋件，并將其和機(jī)頭進(jìn)行焊接，通過后續(xù)管節(jié)重量，保證機(jī)頭的穩(wěn)定性以及頂進(jìn)方向的精準(zhǔn)性。

3 頂管施工效果分析

由于排水管道施工需穿越建筑物和主干道路，如果施工導(dǎo)致地表發(fā)生沉降，則會導(dǎo)致交通和建筑物受到損壞。因此，為了分析本文研究的城市道路排水工程頂管施工技術(shù)的應(yīng)用效果，對3段頂管施工后的地表沉降情況進(jìn)行測量，以此判斷排水管道頂管施工效果，如表2所示。

表2 地表沉降測試結(jié)果（單位：mm）

對表2測試結(jié)果進(jìn)行分析后得出：三段頂管施工后，不同的地表位置發(fā)生不同程度的地表沉降，其中最大沉降為15.5mm，最小沉降為6.4mm。按照《給水排水工程頂管工程技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)可知，該類工程的允許地表沉降上限值為30mm，超過該結(jié)果的70%（即21mm）時，則判斷該沉降會影響道路和建筑物。本文采用的施工技術(shù)進(jìn)行施工后的沉降結(jié)果均在允許沉降70%的范圍內(nèi)，不會影響道路和地面建筑。因此，本文的施工技術(shù)具有較好的施工效果，滿足市政道路排水工程的施工需求。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文以某排水工程建設(shè)項目為例，研究了頂管施工技術(shù)。首先根據(jù)工程設(shè)計要求和實際地勘結(jié)果制定了詳細(xì)的排水工程頂管施工方案；然后計算出了頂管施工的頂力大小，并明確了詳細(xì)的施工流程，重點介紹了施工過程中的技術(shù)要點；最后對該施工技術(shù)方案的實施效果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：本文介紹的市政道路排水工程頂管施工技術(shù)具有較好的應(yīng)用效果，采用該技術(shù)完成排水工程施工后，能夠有效避免地表沉降，以此保證排水工程施工后，不會影響地面的建筑物及道路，可為相關(guān)工程施工提供參考依據(jù)。