頂管施工技術的應用實例分析

平自平

浙江省第一水電建設集團有限公司，浙江 杭州 310051

1 工程概況

東莞市市區污水處理廠及截污管網三期工程截污三標（鴻福河﹑新基河﹑圳頭新邨﹑周溪系統），本工程設計管道總長29.735km（含預留管和截流管），其中明開挖管道長度為21.094km，頂管為8.641km。管徑一般DN300mm～DN1000mm，管材主要采用聚乙烯塑鋼纏繞管和鋼筋砼頂管。頂管主要分布在新基河系統和鴻福河系統中，管道埋深大約在2.03m～9.48m之間。頂管管段頂進方法采用泥水平衡法。

2 頂管施工工藝

工藝流程：工作井接收井施工→設備安裝→管子吊裝就位→密封圈安裝→管道內管線安裝→開機頂進→管道排泥→內管線接口管節→回收掘進機頭→管道貫通→砌檢查井→壁后止水﹑回填。

3 主要工序施工方法

3.1 工作井設備安裝

工作井地面設備安裝包括：主控制室及主頂裝置安裝﹑泥漿棚搭設及泥漿系統設；

工作井設備安裝包括：后座墊鐵﹑導軌﹑油缸支架及油缸﹑激光導航系統﹑穿墻止水設備的安裝﹑泥漿循環系統。備安裝﹑監測設備安裝。工作井的起重采用龍門吊或吊車。

3.2 頂進施工

頂管機的操作全部采用在管道外（工作井上）控制臺控制，只需1個機手操作，可實現對頂管機刀具的轉動﹑糾偏控制﹑壓力顯示﹑實時監控（頂管機安裝了攝像頭﹑控制臺上安裝了電視機）。其操作過程如下：

1）安裝好頂鐵擠牢，管前端進井一定長度后，啟動油泵，千斤頂進油，活塞伸出一個工作行程，將管節推向一定距離；2）停止油泵，打開控制閥，千斤頂回油，活塞回縮；3）添加頂鐵，重復上述操作，直至需要安裝下一節管節為止；4）卸下頂鐵，下管并焊接牢固，保證管與管之間的連接安全，接好排泥及進水管道泥漿管道和頂管機的電纜；5）重新裝好頂鐵，重復上述操作。

3.3 出洞頂進

完成止水施工后，可進行人工鑿除穿墻位置的混凝土，將工具管吊下工作井，安裝好工具管，對正中線，使上﹑下﹑左﹑右方向誤差保證在3mm內，安裝及調試好各個系統﹑檢查穿墻位置的止水設備﹑準備好足夠的水泵，確保穿墻時各個系統的正常運轉，準備工作就緒后，吹除最前端的擋土鋼板，清除硬塊，頂進工具頭到穿墻管內，工具頭與第一節管采用剛性聯結，避免工具頭“磕頭”，在工具頭最前端壓滿泥漿。

因出洞口處為加壓注漿固結體，剛開始頂進時盡量慢；出洞10m～15m范圍，工具頭前端有土壓力，并且由于管道較短，摩擦力比較小，為避免管道整體產生較大后退工具頭前端塌方，當后座千斤頂回收時，需要用2條鋼管頂住砼管，避免后退。

3.4 出土施工

首先將管節下到導軌上，就位以后，裝好頂鐵，校測管中心和管底標高是否符合設計要求，合格后即可進行管前端出土頂進工序。

采用泥水平衡式頂管機出土，需要在頂管機中注入含有一定泥量的泥漿，通過大刀盤切削頂管機前方的原狀土，與注入的泥水攪拌，泥水通過吸泥泵排到地表泥漿池中沉淀，表層泥漿可以反復循環使用，沉淀下的泥沙用汽車外運。

沖泥和吸泥泵穩定工作時，調節沖泥和吸泥的泵量，沖泥艙內應保持一定壓力，艙內泥水壓力應與地下水壓力相平衡，泥水壓力過大，將增加主千斤頂負荷，泥水沖破上覆地層，達到地表，造成突頂事故；泥水壓力過小，地下水涌入沖泥艙，頂管機前方塌方，將破壞上覆地層，造成地面建筑物破壞。所以控制頂進與出泥的速度相當關鍵。

3.5 頂管管節接頭形式及防水措施

由于本管道為污水管道，為防止污水滲漏和地下水涌入，管節間必須有可靠的防水措施。頂管管材采用鋼筋混凝土頂管，采用F型橡膠圈接口，頂進前，用黃油或瀝青將管的表面抹滑，減少摩阻力，該種類型管具有良好的接頭防水止水功能，頂進結束后接頭內采用環氧砂漿填塞。

4 測量與糾偏

4.1 測量

頂管中心測量應建立地面與地下測量控制系統，控制點應設在不易擾動﹑視線清楚﹑方便校核﹑易于保護處，自動測量系統由頂管工作井井下一臺固定于儀器墩上的激光導航儀及工具管前倉的指示板組成。激光導航儀與安裝于控制室內的計算機通過專用雙向通訊電纜連接。

激光導航儀的測量均按照由計算機的控制軟件發出的指令自動進行，有效地保證了頂管的質量并大大提高整體施工進度。

1）基準點布置。根據提供的基準點，作好頂管中軸線﹑起止點﹑工作井等定位軸線的測量放線工作，要進行認真較核確定樁位，經施工單位自檢后再通知甲方﹑監理部門復核簽字后才能進行下一步施工。對現場提供的點位，如有出入，通知有關方共同另行確定；

2）測量頻率。激光導航儀可以通過計算機控制測量頻率。一般頂進一節管測量5次，每50cm測量一次。在穿墻﹑糾偏等情況下，加密測量，頂進20cm測一次，并每天做出頂進偏差曲線圖（工具管測量點）。每頂進20m須對頂進的全管道進行測量，做出管道偏差曲線圖。注意偏差和頂力的變化，有異常需要及時匯報，查清原因后才能繼續頂進；

3）測量方法。測量完全由電腦進行控制，實現頂進操作全信息化，減少人為錯誤。通過固定在工具管前倉的指示板，可以對工具管進行上下﹑左右及旋轉偏差的測量；

4）測量儀器。激光發射器﹑指示板﹑電視攝像機﹑計算機。

儀器經校正，固定牢固，做好記錄，及時聯系，指導糾偏，控制點須嚴格校核。

4.2 糾偏

當超過允許偏差時，應采取措施糾正，糾正偏差應緩慢進行，使管節逐漸復位，不得猛糾硬調，利用工具頭前方糾偏千斤頂頂進行程的控制，來實現頂進方向控制。

1）警戒值：工具管開始頂進5m～10m的范圍內，允許偏差應為：軸線位置3mm，高程0mm～+3mm；

2）糾偏時測量頻率：糾偏時加密測量，頂進20cm測一次，在測量之前，應先停止頂進，把后座千斤頂的頂力卸下，以免產生數據誤差；

3）編組糾偏：糾偏段共4組液壓千斤頂，通過分組組合利用控制分組的千斤頂的行程達到糾偏的目的。通過左上（1＃）組千斤頂+右上（4＃）組千斤頂組合與左下（2＃）組千斤頂+右下（3＃）組千斤頂組合進行上下糾偏，通過1＃組千斤頂+2＃組千斤頂組合與3＃組千斤頂+4＃組千斤頂組合進行左右糾偏，每次糾偏兩側千斤頂組行程差為10mm。糾偏時，起動糾偏油泵，頂進糾偏千斤頂到設計糾偏行程，鎖定油路，關糾偏油泵；

4）糾偏反饋。測量觀測：通過測量反饋的結果判斷糾偏的效果，當偏位的趨勢明顯減少時，恢復4組千斤頂的零行程差狀態。

5 結論

頂管施工中，軸線左右偏差為3.2cm，上下偏差為2.1cm，圓滿達到施工質量要求。整個工程施工未影響地面交通的正常運行和周圍管線及地面建筑物的安全，經濟和社會效益非常明顯，為今后同類工程的施工提供借鑒。

[1]王德新，周亮.頂管工程[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[2]徐昂都.頂管技術要點分析[J].水運工程，2006(10)：75-78.