市政排水工程中頂管施工技術(shù)措施探討

【摘 要】頂管技術(shù)具有不影響周?chē)h(huán)境或者影響較小，施工場(chǎng)地小，噪音小，而且能夠深入地下作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，特別是在市政管道工程施工中。本文將結(jié)合某市政排水工程實(shí)際，對(duì)頂管施工技術(shù)措施進(jìn)行了分析探討。

【關(guān)鍵詞】市政排水工程；頂管技術(shù)；施工措施

頂管施工技術(shù)近年來(lái)在我國(guó)發(fā)展迅猛，市政工程中采用頂管施工可以將作業(yè)面移入地下，從而避免了對(duì)地面交通的影響。只要施工前選線(xiàn)合理，施工方法恰當(dāng)，構(gòu)筑物并不妨礙施工的正常進(jìn)行。某污水管道頂管工程總長(zhǎng)度為913米，頂管直徑為2200mm。下面談?wù)劸唧w的頂管施工技術(shù)措施。

1 頂管機(jī)頭進(jìn)出洞口處地基加固

頂管能否順利進(jìn)出洞是頂管得以成功的基礎(chǔ)，充分考慮到本工程的土質(zhì)條件差和地下工程的不可預(yù)見(jiàn)性和危險(xiǎn)性，采取以下進(jìn)出洞措施：

1.1 根據(jù)每個(gè)井的不同情況，必要時(shí)進(jìn)出洞口地基可用壓密注漿法進(jìn)行加固。在地基處理之前，要進(jìn)行必要的物探和鉆孔，取得較為詳細(xì)的地下公用設(shè)施和水文地質(zhì)資料情況。然后根據(jù)不同的土質(zhì)，選用不同的注漿配方組成。在施工前，將提交以下資料供工程師審批:1)漿液的組成；2)漿液的凝固時(shí)間；3)注漿壓力和注漿量；4)注漿范圍；5)被加固的地基土的強(qiáng)度和抗?jié)B標(biāo)號(hào)。

一般地，進(jìn)出洞口地基加固范圍，其深度方向，為管子上下各2米，長(zhǎng)度方向?yàn)?米，寬度方向?yàn)闈u擴(kuò)梯形，平均寬度為3米，具體的范圍隨管徑和深度不同而加以區(qū)別。

1.2 為使頂管進(jìn)出洞口不發(fā)生泥水流失，導(dǎo)致工程受損，在進(jìn)出洞口安裝好可靠的止水裝置是非常必要的。本工程采用的洞口止水裝置為橡膠法蘭形式。為使進(jìn)出洞口止水裝置發(fā)揮良好的水密性，必須在安裝該裝置時(shí)滿(mǎn)足與設(shè)計(jì)軸線(xiàn)同軸的要求。這樣橡膠法蘭便會(huì)被四周均勻壓縮，達(dá)到止水效果。

1.3 在頂管結(jié)束48小時(shí)后，管道線(xiàn)形基本穩(wěn)定，此時(shí)即可開(kāi)始從洞口向外注水泥漿，起到加固管周土體與止水的作用。隨后再用磚、水泥砂漿封閉洞口與管道周邊間隙及連接管道與井壁。

2 監(jiān)視管子標(biāo)高及控制線(xiàn)型和地層土體流失的方案

2.1 頂進(jìn)控制測(cè)量措施

2.1.1 平面控制測(cè)量

在地面建立測(cè)量控制網(wǎng)，將控制點(diǎn)引測(cè)到井口附近，實(shí)測(cè)推進(jìn)段即兩端頭井口中心實(shí)際坐標(biāo)，若觀(guān)測(cè)值同設(shè)計(jì)坐標(biāo)相差較小，則以設(shè)計(jì)坐標(biāo)為準(zhǔn)，放樣設(shè)計(jì)軸線(xiàn)的初始軸線(xiàn)作為放樣井下管節(jié)擱置支架的依據(jù)。

在控制導(dǎo)線(xiàn)傳遞到地下之前，應(yīng)在地面各井控制導(dǎo)線(xiàn)間建立聯(lián)系導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)閉合精度滿(mǎn)足要求后，則可進(jìn)行傳遞測(cè)量，采用垂直傳遞的方法將地面控制點(diǎn)轉(zhuǎn)移到井下底層已施工的基礎(chǔ)上。傳遞時(shí)使用鉛垂儀垂直投設(shè)，并用全站儀直接觀(guān)測(cè)進(jìn)行校核。井下控制點(diǎn)標(biāo)志采用穩(wěn)固的強(qiáng)制對(duì)中式，并配以定向照明。

在井內(nèi)下層（或底層）放樣3-4個(gè)控制點(diǎn)，其中一點(diǎn)位于軸線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)上，作為測(cè)站位置，其余各點(diǎn)作為后視或校核之用，此外需放樣井下管片擱置支架的位置，用以確定每節(jié)待推管片的初始位置。

本工程采用“T2”全站儀進(jìn)行控制點(diǎn)、導(dǎo)線(xiàn)及地面控制測(cè)量。

2.1.2 高程控制測(cè)量

利用已知工地附近的國(guó)家高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)，布設(shè)閉合水準(zhǔn)路線(xiàn)，將高程控制點(diǎn)引測(cè)到井口附近，并引測(cè)若干高程點(diǎn)，以便相互校核。高程點(diǎn)標(biāo)志的埋設(shè)應(yīng)穩(wěn)固、安全、易于觀(guān)測(cè)。

井下起始高程由井口高程傳遞。傳遞時(shí)采用鋼尺垂直懸掛傳遞。在鋼尺下系適當(dāng)重物使之真正垂直，然后在地面、地下以?xún)膳_(tái)水準(zhǔn)儀同時(shí)觀(guān)測(cè)，將標(biāo)高轉(zhuǎn)移到井下高程控制點(diǎn)上。操作時(shí)應(yīng)使用鑒定合格后的鋼尺，觀(guān)測(cè)結(jié)果應(yīng)加上尺長(zhǎng)改正和溫度改正。

2.1.3 頂進(jìn)施工中的頂進(jìn)方向測(cè)量通過(guò)經(jīng)緯儀測(cè)量，從而保證頂管方向控制的精確度要求；水準(zhǔn)測(cè)量采用水準(zhǔn)儀與連通管進(jìn)行。

2.1.4 在布設(shè)工作井后方的測(cè)量?jī)x基座時(shí)，必須避免由于頂進(jìn)沉井受力而使得儀器基座產(chǎn)生移動(dòng)和變形。如果儀座發(fā)生微小位移，應(yīng)及時(shí)對(duì)軸線(xiàn)和標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

2.1.5 在機(jī)頭內(nèi)，安裝有傾斜儀傳感器，操作者可以隨時(shí)掌握機(jī)頭的水平狀態(tài)并指導(dǎo)糾偏。

2.1.6 頂進(jìn)糾偏必須勤測(cè)量，多微調(diào)，糾偏角度應(yīng)保持10′——20′，每沖程不得大于0.2度。

2.1.7 頂管開(kāi)始出洞的方向控制尤為重要。基坑的導(dǎo)軌盡可能延長(zhǎng)到井壁洞口的前端，導(dǎo)軌要有足夠剛度，且安裝焊接牢固，安裝后的導(dǎo)軌軸線(xiàn)高程誤差小于2mm。主頂油缸和后座的安裝也要滿(mǎn)足牢固的要求，水平和垂直誤差小于10mm。

2.1.8 在起始推進(jìn)階段，穿墻后管道偏差的大小，將會(huì)給以后的工作帶來(lái)很大影響。因此管道在前30米的頂進(jìn)階段，需要特別小心。由于機(jī)頭的方向主要通過(guò)主頂油缸進(jìn)行控制的。所以，一方面要減慢主頂?shù)耐七M(jìn)速度，另一方面要不斷地調(diào)整油缸編組和機(jī)頭糾偏，做到勤測(cè)勤糾。頂進(jìn)方向力爭(zhēng)水平，如有偏差，只能偏上，不能偏下；工具管尚未完全進(jìn)洞前，不要糾偏。進(jìn)洞后，糾偏不能大起大落。

2.1.9 糾偏要求：

（1）穿墻和糾偏階段要求每頂進(jìn)20cm～50cm左右側(cè)量一次。正常頂進(jìn)階段為100cm左右測(cè)量一次。

（2）工具管糾偏應(yīng)在頂進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行。

（3）應(yīng)繪制工具管側(cè)點(diǎn)行進(jìn)軌跡曲線(xiàn)圖來(lái)指導(dǎo)糾偏。

（4）頂進(jìn)過(guò)程中測(cè)量糾偏應(yīng)把握勤測(cè)微糾的原則，管軸線(xiàn)偏差不允許大起大落。

（5）采用測(cè)力糾偏的原理，勤測(cè)微糾，一般情況每次糾偏角度不大于0.2o，以適當(dāng)?shù)那拾霃街鸩降姆祷氐捷S線(xiàn)上來(lái)，做到精心施工。

2.1.10 在每一單元段開(kāi)工之前，必須先進(jìn)行設(shè)備安裝調(diào)試，并制定坡度計(jì)劃。該坡度計(jì)劃可以對(duì)設(shè)計(jì)坡度線(xiàn)加以調(diào)整，以方便施工和最終符合設(shè)計(jì)坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。

2.2 地面沉降控制

在本項(xiàng)目中，頂管基本是在道路中線(xiàn)下施工，旁鄰各種重要市政公共地下管線(xiàn)、建筑物等。因此對(duì)頂管施工提出較高的地面沉降控制的要求。為此需要進(jìn)行以下方面的工作。

2.2.1 做好地質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境調(diào)查工作

做好地質(zhì)和環(huán)境調(diào)查工作。提出詳細(xì)準(zhǔn)確的頂管線(xiàn)路上的地質(zhì)縱剖面圖，特別要注意表明暗浜或地下障礙物；并提出頂管沿線(xiàn)施工影響范圍內(nèi)的各種建筑物和公用設(shè)施的功能、構(gòu)造型式、以及其與頂管管線(xiàn)在平面和深度上的相對(duì)位置。對(duì)重要的沉降敏感管線(xiàn)、建筑物布點(diǎn)專(zhuān)門(mén)監(jiān)控。

2.2.2 合理選擇工具管型式及施工方法

根據(jù)地質(zhì)和環(huán)境資料，合理選擇頂管工具管型式及施工方法。

2.2.3 采取減少地層移動(dòng)的施工技術(shù)措施

采用土壓平衡式工具管進(jìn)行頂管施工中，要在開(kāi)始頂進(jìn)段中對(duì)地面沉降和地層移動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)量測(cè)反饋資料，調(diào)整和選定某段頂進(jìn)中密封土壓艙中的土壓力值，一般此土壓力宜為正面土體靜止土壓力的1.05——1.10倍，此土壓力選定得當(dāng)，可使正面土體處于良好的平衡狀態(tài)而減少工具管正面地層移動(dòng)。為頂進(jìn)中穩(wěn)定地保持住正面土體的平衡狀態(tài)，要采取自動(dòng)控制或人工控制的手段，以保持最合適的螺旋出土器的轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度、頂管頂推力等施工參數(shù)。

2.2.4 向頂管外周空隙中精心注漿

由于頂管工具管與管道外徑相差而形成的管道外周空隙以及工具管糾偏而形成的管道外周空隙，或工具管及管道外周附著一層粘土而形成的管道外周空隙，必須精心壓注觸變泥漿有效地予以填充。壓漿一定要及時(shí)、適量，并在適當(dāng)壓力下由適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)位和正確的方法向管外壓注，以使全部管道外周空隙在整個(gè)頂進(jìn)過(guò)程中始終充滿(mǎn)著有一定壓力的觸變泥漿，它既是防止管道外周地層坍落以控制地層移動(dòng)的支承介質(zhì)，又是減少管道外周摩阻力的潤(rùn)滑介質(zhì)。因此管道外周觸變泥漿的配制和壓注工藝的優(yōu)劣對(duì)控制地層移動(dòng)減少地面變形是至關(guān)重要的施工技術(shù)措施。

2.2.5 控制頂管頂力的偏心度

頂進(jìn)中應(yīng)使頂推合力盡可能與管道的軸線(xiàn)相接近，這對(duì)減少地表沉降有三個(gè)主要好處：1）.減少管道由于局部撓曲而增加對(duì)管周地層的擾動(dòng)；2）.可使管節(jié)之間接縫緊密接合，避免由于接縫張開(kāi)引起管外周泥漿套和土體流失。從而減少地表沉降；3）.可使管節(jié)中都均勻地承受壓力，既不會(huì)使接頭因集中壓應(yīng)力而被壓損，也不會(huì)使管節(jié)中間產(chǎn)生拉應(yīng)力而引起環(huán)向裂縫，這就能保證管節(jié)不會(huì)因開(kāi)裂引起水土流失和地表沉降。

3 結(jié)語(yǔ)：

頂管工藝的施工從技術(shù)上講是完全可行的，相對(duì)于開(kāi)槽埋管從社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)講更具有優(yōu)越性。加強(qiáng)對(duì)工程實(shí)施過(guò)程中的監(jiān)督管理，抓住關(guān)鍵問(wèn)題和重要工序，嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)及施工規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)控制質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。