長距離頂管施工過程中的關鍵控制技術研究

摘 要:頂管施工具有交通干擾少、震動噪音小、對周邊環境影響小等特點，因此在市政管線工程中得到了廣泛應用。本文首先介紹了頂管工程的特點和適用范圍，進而探討了長距離頂管施工中易出現的技術問題，最后結合某污水截流工程的工程實踐，提出了一些頂管施工中的控制方法，其研究成果可為類似工程提供了參考依據。

關鍵詞:市政工程頂管法施工控制關鍵技術

中圖分類號:TU476文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(c)-0066-01

1 頂管施工的特點及其適用范圍

頂管施工技術具有幾大方面的優點:施工面由線縮成點，占地面積小;地面活動不受施工影響，對交通干擾小;噪音和震動低，城市中施工對居民生活環境干擾小，不影響現有管線及構筑物的使用;可以在很深的地下或水下敷設管道，可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。其主要缺點是施工技術難度較高，需要詳細的工程地質和水文地質勘探資料。

2 長距離頂管施工中容易出現的問題

長距離頂管的施工中，受管徑大小、頂進機械、施工技術條件和環境因素等多方面的影響和限制，容易出現一些問題，因此對其施工過程中的控制技術必須引起足夠的重視。

2.1 頂力不足

頂管的頂力是隨著頂進長度的增加需要不斷增加，但是又受到管道強度的限制，不能無限增加，對于普通頂管法而言只是在管尾施加頂力進行推進，其頂進距離受到限制。因此，在長距離頂管施工中必須解決在管道強度允許范圍內如何施加頂力的問題。目前有兩種方法:即采用潤滑劑減阻和中繼接力技術。

2.2 推力不足

長距離頂管施工還受到后座所能承受推力大小的制約，一般情況下，頂管工作坑的后座所能承受的最大推力以頂管所能承受的最大推力為計算條件，只驗算工作坑后座是否能夠承受最大推力的反作用力。但是，有的情況下，油缸的推力往往并不是均勻的作用于后座，推力的合力作用點或高或低于后座被動土壓力的合力作用點，造成設計后座抗推能力不足。因此，為使后座能夠承受較大的推力，工作坑應盡可能深點，后座墻也盡可能埋深大點。

2.3 頂進方向失控

頂管施工中管軸線可能為直線，也可能是曲線，無論是直線和曲線，頂進施工中都必須確保管道按設計軸線頂進。如果頂進方向失控，會導致管道彎曲，頂力急劇增加，頂進困難，甚至無法繼續施工。因此，必須有一套能準確控制管段頂進方向的導向機構。頂進施工中的方向控制，主要是通過反復測量，不斷檢查和糾偏的過程來實現。

2.4 塌方

在軟土地基或地下水位較高的土層中頂進施工時，頂進面上容易發生塌方，塌方不僅會導致管道受力情況惡化，造成管道方向失去控制，給施工帶來許多困難，還會危及地面建筑物的穩定。在深層頂管中，制止坍方實際上是控制地下水的問題。

3 某污水截流頂管工程中的施工控制

3.1 工程概況

寶山區寶安公路污水截流工程位于寶安公路現狀道路下，污水截流連接管全長約1500m。沿線包括φ9m頂管工作井五座，9m×5m矩形頂管工作井一座，5m×5m正方形頂管接收井一座，φ6m頂管接收井四座，φ7m頂管接收井兩座，納管井一座;φ2400頂管長約1428米，埋深約7.5～10.3m，φ1200頂管長約84米，埋深約7米，φ2400開槽埋管長約20米，埋深約5.7m，φ2700開槽埋管長約54米，埋深約8米，兩節1200×1900箱涵管，長約26米，埋深約2米。

3.2 主要技術措施

(1)頂進過程中的線型控制

頂管工程按照設定的管道中心線和工作井建立地面與地下測量控制系統，控制點設在不易擾動、視線清楚、方便校核的地方，并加以保護，必要時每點增設兩個以上便于校核的攀線樁。工作井內設置由地面水準點引入的臨時水準點，在交接班時進行儀器高程的校對與調整。頂進軸線由設計管道中心通過經緯儀測定引入井內，然后對中觀測。測量儀器架設在工作井后部，儀器支架保證水平牢固，其上設置棚架保護，測定軸線偏差采用激光經緯儀，測定標高采用水準儀。

(2)防止基底可能發生流砂、管涌、隆起的措施

為確保沉井下沉過程中基底土體的穩定，防止井體突沉而造成災害性事故的發生，頂管工作井及頂管接收井井體施工前，對沉井井壁兩側每邊1.5m范圍的土體進行分層注漿加固，加固范圍為刃腳底面設計標高以上0.5m至刃腳底面設計標高以下3.5m，注漿孔按間距1.5m梅花形布設，采用φ110mm小型地質鉆機鉆孔，注漿壓力0.5～1.0MPa，注漿擴散半徑0.8m，從而達到提高基底土體的抗剪強度、降低滲透性，控制井底土體隆起的目的。

(3)建筑物沉降控制保護措施

本工程位于市政道路以下，周邊有建筑物、高架橋和公用管線等設施，施工中為減小對地面建筑物和地下管線的擾動影響，還進行了地表變形測量和建筑物沉降觀測，主要是對頂管施工影響范圍以內的構筑物及公用管線進行監測，觀測在頂進過程中的地表變形和土體位移情況，以便采取預防措施，保證建筑物及地下管線的安全和正常使用。

(4)處理有關沼氣及承壓水方法及措施

通風換氣是長距離頂管施工中供氧與防止氣體中毒的重要環節，尤其在穿越河浜部位更易發生氣體滲漏，施工中不能掉以輕心。頂管中的換氣采用專用的鼓風機，使工作井內的空氣強制流通，且保證鼓風機距離施工掌子面不超過3米。為保證施工安全，在頂管內工作嚴禁使用明火，一旦發現有沼氣等有害氣體泄漏入混凝土管，需對管內工作人員采取必要的防護措施，當沼氣或其他有害氣體泄漏量較大時須對其進行集中處理，再行排放。穿越河浜部位的技術處理詳見特殊技術措施部分。

3.3 效果評價

該污水截流工程，自2010年4月開工至2011年4月竣工驗交，經檢測各項技術標準均符合設計規范要求。

(1)頂管軸線偏差在60mm以內，高程控制在50mm以內，線路面總沉降量在±5mm以內，各類市政管線未受到任何影響。

(2)施工進度快，有效減少土方填挖量，施工總用時為288天。

(3)對既有道路、河流、建筑物擾動很小，未影響到既有建筑物和構筑物的使用。

(4)地下施工噪聲低，土方和泥漿集中排放，對環境的破壞很小。

綜合來看，在長距離頂管施工中采用上述幾個方面的技術措施具有良好的經濟效益和社會效益。

4 結語

頂管施工隨著城市建設的發展已越來越普及，應用領域也越來越寬，本文在介紹頂管工程的特點和適用范圍的基礎上，重點探討了長距離頂管施工中存在的主要技術問題，進而結合某污水截流工程的工程實踐，提出了一些頂管施工過程中的施工控制方法，并探討了其效果和存在的不足之處，為類似工程提供了參考依據。

參考文獻

[1]朱葉軍，吳玉林.地下長距離混凝土頂管施工技術，建筑技術，2002.

[2]任建文.非開挖頂管施工技術，西部探礦工程，2004.