談頂管工程施工方案

郝國(guó)華

(太原市市政工程總公司，山西太原 030002)

1 情況說(shuō)明

1)排水管道工程頂管采用鋼筋混凝土圓管，管口形式采用雙插口形式，型號(hào)為Ф1550T4-S。

2)地層土質(zhì)依次為人工填土，低液限粘土，粉土，細(xì)中砂。施工過(guò)程中不受地下水影響。

2 工作坑的設(shè)計(jì)

管道頂進(jìn)的工作坑設(shè)在管道下游端檢查井位置，以利排水。

2.1 工作坑尺寸

1)工作坑的寬度。

其中，B為工作坑底的寬度，mm;D為頂進(jìn)管節(jié)外徑，m;當(dāng)D≤1 000 mm 時(shí)，b=1.2 m，D ＞ 10 000 mm 時(shí)，b=1.6 m;c=0.1 m ～0.15 m。

2)工作坑長(zhǎng)度。

其中，L1為頂進(jìn)后頂進(jìn)管節(jié)尾端壓在導(dǎo)軌上的最小長(zhǎng)度，視管節(jié)長(zhǎng)度穩(wěn)定;L2為管節(jié)長(zhǎng)度，m;L3為出土工作組長(zhǎng)度，m;L4為油缸長(zhǎng)度，m;L5為頂管后背總厚度，m;L6為調(diào)頭頂進(jìn)時(shí)的附加長(zhǎng)度，m。

3)工作坑深度。

其中，H為頂進(jìn)坑地面至坑底的深度，m;h1為地面至管道底部外緣的深度，m;h2為管道外緣底部至導(dǎo)軌底面的高度，m;h3為基礎(chǔ)及墊層的厚度，但不應(yīng)小于該處井室的基礎(chǔ)及墊層厚度，m。

4)工作坑的施工要求。

工作坑的平面尺寸以及后靠的穩(wěn)定和剛度應(yīng)滿足施工操作和頂力的要求，基礎(chǔ)標(biāo)高應(yīng)符合施工組織設(shè)計(jì)要求。采用鋼板樁支護(hù)的工作坑宜采用咬口連接的方式，不滲水漏泥。平面形狀宜平直、整齊，避免不規(guī)則的轉(zhuǎn)角。

2.2 工作井靠背

工作井靠背要有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，在頂進(jìn)過(guò)程中應(yīng)滿足傳遞最大頂力的需求?？勘潮砻鎽?yīng)平直，并垂直于頂進(jìn)管道的軸線，以免產(chǎn)生偏心受壓，使頂力損失和發(fā)生質(zhì)量、安全事故。

靠背材料的材質(zhì)要均勻一致，以免承受較大的后坐力時(shí)，造成靠背材料壓縮不均勻，出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象?？勘辰Y(jié)構(gòu)要力求簡(jiǎn)單、拆裝方便。

3 工作井內(nèi)布置及設(shè)備安裝

1)主油缸。油缸合力作用點(diǎn)與管道中心的垂線對(duì)稱，油缸頂力一般采用1 000 kN，2 000 kN，3 000 kN，4 000 kN，行程要長(zhǎng)，應(yīng)大于1 m。采用一臺(tái)油缸時(shí)，油缸中心應(yīng)與管道中心線一致，使用多臺(tái)油缸時(shí)，油缸軸線應(yīng)與管軸線平行且與后背垂直，油缸著力點(diǎn)一般應(yīng)安放在支架上，并與管道中心的垂線對(duì)稱，其合力的作用點(diǎn)應(yīng)在管道中心的垂直線上。

2)頂鐵。頂鐵共分為橫鐵、順鐵、U鐵、弧形頂鐵、環(huán)形頂鐵五種。

4 頂管施工方法

4.1 擠壓式頂管施工方法

土質(zhì)條件較硬而使頂管機(jī)偏高，可改變頂管機(jī)頭部的幾何形狀，改成由一個(gè)個(gè)直徑從小到大的圓柱體疊加在一起的寶塔形，使其在頂進(jìn)過(guò)程中主要承受端面的阻力，同時(shí)再輔以方向糾正裝置，頂管機(jī)就不易產(chǎn)生偏差了。

4.2 套管人工頂進(jìn)法施工操作

1)開(kāi)挖工作坑，處理基礎(chǔ)，支設(shè)靠背、導(dǎo)軌與頂進(jìn)設(shè)備。2)將一節(jié)套管置于導(dǎo)軌上，用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀校正其平面與高程位置，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3)派工人至管內(nèi)，一人在工作面挖土，一人用小車將土運(yùn)至工作坑，再用起重設(shè)備將土運(yùn)往地面。4)啟動(dòng)油缸，將套管頂進(jìn)，油缸行程終了，復(fù)位油缸，加塞墊塊后復(fù)頂，第一節(jié)套管頂入工作面后，使其預(yù)留0.3 m左右的管子在導(dǎo)軌上，供下一節(jié)套管頂進(jìn)前穩(wěn)管用，下一節(jié)套管在導(dǎo)軌上就位之后，即可繼續(xù)頂進(jìn)。5)頂進(jìn)中，經(jīng)常用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)管道是否偏離中心位置，否則應(yīng)進(jìn)行糾偏后再行頂進(jìn)，為防止頂進(jìn)管管節(jié)錯(cuò)位，需在接口處加設(shè)內(nèi)脹圈，待管子全部頂進(jìn)后，拆除內(nèi)脹圈，安上內(nèi)套管，并打塞填料予以接口。

5 頂管施工測(cè)量的內(nèi)容

5.1 頂進(jìn)前的準(zhǔn)備測(cè)量

1)施工測(cè)量包括工作坑方位和高程的測(cè)定、標(biāo)定管道中心線、設(shè)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)等。2)安裝測(cè)量包括按設(shè)計(jì)要求檢查基礎(chǔ)和導(dǎo)軌的高程、平面布置的尺寸、確定靠背的位置等。

5.2 頂進(jìn)開(kāi)始階段的測(cè)量

在這個(gè)階段出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)糾正，否則偏差發(fā)展較快。

5.3 頂進(jìn)過(guò)程中的檢查測(cè)量

1)在管節(jié)頂進(jìn)過(guò)程中，需不斷地對(duì)首節(jié)管或工具管的高程、方向和轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量。2)檢查中間管節(jié)有無(wú)下沉現(xiàn)象。

5.4 工程竣工測(cè)量

1)竣工測(cè)量時(shí)在每節(jié)管上選點(diǎn)，逐節(jié)測(cè)量標(biāo)點(diǎn)的中心位置與管底高程。2)根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪出竣工曲線，作為竣工文件。

5.5 地面觀察測(cè)量

1)檢查管道沿線的地面是否發(fā)生變化:地面沉陷、裂縫或隆起等。2)施工前先在地面上選點(diǎn)測(cè)定基數(shù)，有時(shí)竣工后也進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。

6 頂管施工測(cè)量方法

1)設(shè)置在工作坑內(nèi)。a.基線標(biāo)志一般釘于撐木上，或于井筒上用紅漆標(biāo)志。b.工作坑內(nèi)的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)一般設(shè)于坑下的一角，不易被重物碰撞的地方，周圍要用套管保護(hù)，上面加設(shè)頂蓋，防止碰動(dòng)。c.要及時(shí)用工作坑上的水準(zhǔn)點(diǎn)校核。2)中線測(cè)量。a.經(jīng)緯儀測(cè)量。將經(jīng)緯儀安裝在兩主壓油缸的空隙間，引下基點(diǎn)，以該點(diǎn)為中心安裝經(jīng)緯儀，前視中心樁定好方位，觀測(cè)管端已裝好的中心尺，即可測(cè)出管的中心位置。在待頂管首端固定一小十字架，在坑內(nèi)懸架一臺(tái)水準(zhǔn)儀，使水準(zhǔn)儀十字對(duì)準(zhǔn)十字架，頂進(jìn)時(shí)，如果出現(xiàn)十字架與水準(zhǔn)儀上十字線發(fā)生偏離，則表明管道中心線發(fā)生偏差。b.“小線垂球延長(zhǎng)線法”測(cè)量。在中心樁連線上懸吊的垂球示出了管子的方位，頂進(jìn)中，若管道出現(xiàn)左右偏離，則垂球與小線必然偏離。3)高程測(cè)量。a.一般使用水準(zhǔn)儀和特制的高程尺進(jìn)行。b.長(zhǎng)距離可用連通管觀測(cè)兩端水位刻度定高程。除測(cè)頭一節(jié)管前端管底高程，以檢查與設(shè)計(jì)高程偏差外，還應(yīng)測(cè)量頭一節(jié)管后端管底高程，以掌握頭一節(jié)管子的走向，即坡度。4)頂距測(cè)量。在坑內(nèi)管節(jié)入土的地方設(shè)一固定的標(biāo)點(diǎn)或釘一標(biāo)樁，作為頂進(jìn)起點(diǎn)，計(jì)算頂進(jìn)距離和推算前面管節(jié)的設(shè)計(jì)高程，也可根據(jù)管節(jié)長(zhǎng)度估算。

7 頂管糾偏

7.1 高程偏差糾正

1)偏差不大時(shí)，可采用一般挖土，借管重力下沉校正。管頭低時(shí)則多挖上半圓土，繼續(xù)頂進(jìn)或用小油缸頂至要求高度。2)當(dāng)連續(xù)幾節(jié)管子發(fā)生偏高或偏低時(shí)，調(diào)正時(shí)按全長(zhǎng)剩下高程平均調(diào)整，即改變坡度，逐漸糾正。3)發(fā)生嚴(yán)重的反坡或過(guò)多地超過(guò)了全長(zhǎng)高程。在發(fā)生問(wèn)題的管尾處用小油缸頂拉開(kāi)300 mm～400 mm以硬木撐住，中間留出空檔，將管分為兩段，調(diào)整提高或下降調(diào)整前段管子。前段管在頂進(jìn)口調(diào)整(提高或降低)至坡度中線合格為止，后段管子在經(jīng)過(guò)前段地點(diǎn)時(shí)應(yīng)挖深或填高，使之正常頂進(jìn)，前段管不宜過(guò)急，在頂進(jìn)中加以調(diào)整，逐步達(dá)到要求。前后段管均合于設(shè)計(jì)中心坡度后，拆除撐木使管合龍?jiān)倮^續(xù)頂進(jìn)。

7.2 中線方向的偏差糾正

同樣可用管前挖土法，利用一側(cè)超挖、一側(cè)不挖，使管子中心慢慢變位或采用橫向木柱支頂法。

7.3 中心與高程誤差同時(shí)存在

1)應(yīng)先糾正偏差大的。2)可采用斜向支頂?shù)姆椒ā?)頂進(jìn)糾偏可采用調(diào)整正面開(kāi)挖部位、范圍和深度的辦法。

［1］GB 50141-2008，給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］GB 50268-2008，給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.