頂管施工技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例分析

平自平

浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310051

1 工程概況

東莞市市區(qū)污水處理廠及截污管網(wǎng)三期工程截污三標(biāo)（鴻福河﹑新基河﹑圳頭新邨﹑周溪系統(tǒng)），本工程設(shè)計(jì)管道總長(zhǎng)29.735km（含預(yù)留管和截流管），其中明開(kāi)挖管道長(zhǎng)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(tǒng)和鴻福河系統(tǒng)中，管道埋深大約在2.03m～9.48m之間。頂管管段頂進(jìn)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(shè)備安裝→管子吊裝就位→密封圈安裝→管道內(nèi)管線安裝→開(kāi)機(jī)頂進(jìn)→管道排泥→內(nèi)管線接口管節(jié)→回收掘進(jìn)機(jī)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(shè)備安裝

工作井地面設(shè)備安裝包括：主控制室及主頂裝置安裝﹑泥漿棚搭設(shè)及泥漿系統(tǒng)設(shè)；

工作井設(shè)備安裝包括：后座墊鐵﹑導(dǎo)軌﹑油缸支架及油缸﹑激光導(dǎo)航系統(tǒng)﹑穿墻止水設(shè)備的安裝﹑泥漿循環(huán)系統(tǒng)。備安裝﹑監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝。工作井的起重采用龍門(mén)吊或吊車。

3.2 頂進(jìn)施工

頂管機(jī)的操作全部采用在管道外（工作井上）控制臺(tái)控制，只需1個(gè)機(jī)手操作，可實(shí)現(xiàn)對(duì)頂管機(jī)刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)﹑糾偏控制﹑壓力顯示﹑實(shí)時(shí)監(jiān)控（頂管機(jī)安裝了攝像頭﹑控制臺(tái)上安裝了電視機(jī)）。其操作過(guò)程如下：

1）安裝好頂鐵擠牢，管前端進(jìn)井一定長(zhǎng)度后，啟動(dòng)油泵，千斤頂進(jìn)油，活塞伸出一個(gè)工作行程，將管節(jié)推向一定距離；2）停止油泵，打開(kāi)控制閥，千斤頂回油，活塞回縮；3）添加頂鐵，重復(fù)上述操作，直至需要安裝下一節(jié)管節(jié)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(jìn)水管道泥漿管道和頂管機(jī)的電纜；5）重新裝好頂鐵，重復(fù)上述操作。

3.3 出洞頂進(jìn)

完成止水施工后，可進(jìn)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(duì)正中線，使上﹑下﹑左﹑右方向誤差保證在3mm內(nèi)，安裝及調(diào)試好各個(gè)系統(tǒng)﹑檢查穿墻位置的止水設(shè)備﹑準(zhǔn)備好足夠的水泵，確保穿墻時(shí)各個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，準(zhǔn)備工作就緒后，吹除最前端的擋土鋼板，清除硬塊，頂進(jìn)工具頭到穿墻管內(nèi)，工具頭與第一節(jié)管采用剛性聯(lián)結(jié)，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(jié)體，剛開(kāi)始頂進(jìn)時(shí)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(chǎn)生較大后退工具頭前端塌方，當(dāng)后座千斤頂回收時(shí)，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(jié)下到導(dǎo)軌上，就位以后，裝好頂鐵，校測(cè)管中心和管底標(biāo)高是否符合設(shè)計(jì)要求，合格后即可進(jìn)行管前端出土頂進(jìn)工序。

采用泥水平衡式頂管機(jī)出土，需要在頂管機(jī)中注入含有一定泥量的泥漿，通過(guò)大刀盤(pán)切削頂管機(jī)前方的原狀土，與注入的泥水?dāng)嚢瑁嗨ㄟ^(guò)吸泥泵排到地表泥漿池中沉淀，表層泥漿可以反復(fù)循環(huán)使用，沉淀下的泥沙用汽車外運(yùn)。

沖泥和吸泥泵穩(wěn)定工作時(shí)，調(diào)節(jié)沖泥和吸泥的泵量，沖泥艙內(nèi)應(yīng)保持一定壓力，艙內(nèi)泥水壓力應(yīng)與地下水壓力相平衡，泥水壓力過(guò)大，將增加主千斤頂負(fù)荷，泥水沖破上覆地層，達(dá)到地表，造成突頂事故；泥水壓力過(guò)小，地下水涌入沖泥艙，頂管機(jī)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(jìn)與出泥的速度相當(dāng)關(guān)鍵。

3.5 頂管管節(jié)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(jié)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(jìn)前，用黃油或?yàn)r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(jìn)結(jié)束后接頭內(nèi)采用環(huán)氧砂漿填塞。

4 測(cè)量與糾偏

4.1 測(cè)量

頂管中心測(cè)量應(yīng)建立地面與地下測(cè)量控制系統(tǒng)，控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不易擾動(dòng)﹑視線清楚﹑方便校核﹑易于保護(hù)處，自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)由頂管工作井井下一臺(tái)固定于儀器墩上的激光導(dǎo)航儀及工具管前倉(cāng)的指示板組成。激光導(dǎo)航儀與安裝于控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過(guò)專用雙向通訊電纜連接。

激光導(dǎo)航儀的測(cè)量均按照由計(jì)算機(jī)的控制軟件發(fā)出的指令自動(dòng)進(jìn)行，有效地保證了頂管的質(zhì)量并大大提高整體施工進(jìn)度。

1）基準(zhǔn)點(diǎn)布置。根據(jù)提供的基準(zhǔn)點(diǎn)，作好頂管中軸線﹑起止點(diǎn)﹑工作井等定位軸線的測(cè)量放線工作，要進(jìn)行認(rèn)真較核確定樁位，經(jīng)施工單位自檢后再通知甲方﹑監(jiān)理部門(mén)復(fù)核簽字后才能進(jìn)行下一步施工。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)提供的點(diǎn)位，如有出入，通知有關(guān)方共同另行確定；

2）測(cè)量頻率。激光導(dǎo)航儀可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制測(cè)量頻率。一般頂進(jìn)一節(jié)管測(cè)量5次，每50cm測(cè)量一次。在穿墻﹑糾偏等情況下，加密測(cè)量，頂進(jìn)20cm測(cè)一次，并每天做出頂進(jìn)偏差曲線圖（工具管測(cè)量點(diǎn)）。每頂進(jìn)20m須對(duì)頂進(jìn)的全管道進(jìn)行測(cè)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(shí)匯報(bào)，查清原因后才能繼續(xù)頂進(jìn)；

3）測(cè)量方法。測(cè)量完全由電腦進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)操作全信息化，減少人為錯(cuò)誤。通過(guò)固定在工具管前倉(cāng)的指示板，可以對(duì)工具管進(jìn)行上下﹑左右及旋轉(zhuǎn)偏差的測(cè)量；

4）測(cè)量?jī)x器。激光發(fā)射器﹑指示板﹑電視攝像機(jī)﹑計(jì)算機(jī)。

儀器經(jīng)校正，固定牢固，做好記錄，及時(shí)聯(lián)系，指導(dǎo)糾偏，控制點(diǎn)須嚴(yán)格校核。

4.2 糾偏

當(dāng)超過(guò)允許偏差時(shí)，應(yīng)采取措施糾正，糾正偏差應(yīng)緩慢進(jìn)行，使管節(jié)逐漸復(fù)位，不得猛糾硬調(diào)，利用工具頭前方糾偏千斤頂頂進(jìn)行程的控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)方向控制。

1）警戒值：工具管開(kāi)始頂進(jìn)5m～10m的范圍內(nèi)，允許偏差應(yīng)為：軸線位置3mm，高程0mm～+3mm；

2）糾偏時(shí)測(cè)量頻率：糾偏時(shí)加密測(cè)量，頂進(jìn)20cm測(cè)一次，在測(cè)量之前，應(yīng)先停止頂進(jìn)，把后座千斤頂?shù)捻斄π断拢悦猱a(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差；

3）編組糾偏：糾偏段共4組液壓千斤頂，通過(guò)分組組合利用控制分組的千斤頂?shù)男谐踢_(dá)到糾偏的目的。通過(guò)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(jìn)行上下糾偏，通過(guò)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(jìn)行左右糾偏，每次糾偏兩側(cè)千斤頂組行程差為10mm。糾偏時(shí)，起動(dòng)糾偏油泵，頂進(jìn)糾偏千斤頂?shù)皆O(shè)計(jì)糾偏行程，鎖定油路，關(guān)糾偏油泵；

4）糾偏反饋。測(cè)量觀測(cè)：通過(guò)測(cè)量反饋的結(jié)果判斷糾偏的效果，當(dāng)偏位的趨勢(shì)明顯減少時(shí)，恢復(fù)4組千斤頂?shù)牧阈谐滩顮顟B(tài)。

5 結(jié)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(dá)到施工質(zhì)量要求。整個(gè)工程施工未影響地面交通的正常運(yùn)行和周圍管線及地面建筑物的安全，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]徐昂都.頂管技術(shù)要點(diǎn)分析[J].水運(yùn)工程，2006(10)：75-78.