大口徑給水管頂管施工技術應用的案例分析

李曉紅

摘 要：作為一種非開挖的管道施工方法，頂管施工技術是利用推進機等工具，非開挖敷設地下管線的先進施工方法，這對于保護地上建筑物和減少環境干擾，具有明顯的意義。文章將以某大口徑給水管工程為例，通過對該工程基本概況的了解，對該工程應用頂管施工技術，展開深入的探討。

關鍵詞：大口徑給水管；頂管施工；技術應用

1 案例工程基本概況

某穿越河道的大口徑給水管道工程，擬采用頂管施工技術，其中管道采用Q235B鋼種，為壁厚14mm的DN1600鋼管和壁厚12mm的DN1000鋼管，這兩種類型的鋼管以平行的方式水平敷設，頂進總長度為500m。在頂管施工前，工程完成工作井和接收井的布置工作，工作坑和接收坑平面尺寸皆為6m×4m，工程的工作坑和接收坑的制作都采用了倒筑法，施工標準深度為4m，厚度25cm，分為兩層施工，其中采用Φ14@200規格的鋼筋和C25規格的混凝土。另外通過現場的測量放樣，定位好頂管的軸線、底高、中心高程，以避免頂進路線與鋼管樁的位置出現沖突。工程的重點和難點，一方面是曲線頂管的施工測量，隨著管道的向前推移，測站的坐標也隨著改變，從而影響頂進時管內和管外的有效通視，另一方面是管道的管徑大，在具有壓縮性和低強度的土層中推進，流動的淤泥質粉質粘土會誘發管道的偏移，因此糾偏也是頂管施工亟需解決的問題。

2 案例工程頂管施工技術應用方法

基于案例工程大口徑給水管道的基本情況，工程應用頂管施工技術是在擬定施工方案的基礎上，明確工程的重點和難點，并通過施工平面布置、頂力計算、工程監測等，闡述工程頂管施工技術應用的具體方法。

2.1 施工平面布置

關于施工的平面布置秉著“節約用地”和“控制污染”的原則，分為場地平面布置和井內布置兩個部分。

（1）場地平面施工布置。施工現場管道吊裝和拼接時的起重，由25t的吊車負責，并在吊車附近開辟一處管道存放臨時地點，工作井左側則布置好攪拌設備、輸送設備等，右側為寬6m、長20m、深2m的三級泥水沉淀池，為便于頂管施工棄土的處置，需要分別在地面放置一臺送泥泵和基坑下放置一臺排泥泵，以及由四輛運載車運送廢棄泥漿。

（2）井內布置。機具的布置主要有千斤頂、泵站、頂鐵、排泥泵、密封環等；管線布置主要有排泥管、空氣管、自控電纜、泥水管等；井內以40°鋼梯作為上下的通道，其中鋼梯利用膨脹螺絲固定在井壁上，并設置1.1m的鋼護欄；在井內操作平臺設置配電箱，提供24V的照明電壓，以及設置60W功率的照明燈和適量的應急照明系統。

2.2 計算頂力

（1）DN1600鋼管頂力。首先是根據公式HF=3.14/4DO2？酌HO，其中計算參數取值情況為：DO（頂管外直徑）1.632m、？酌（土濕潤度）18KN/m3、HO（掘進厚度）12m，經計算，得出頂管機的迎阻壓力NF為463Kn；其次是根據公式F總=DOLfk+NF+F側，其中計算參數DO（頂管外直徑）1.632m、L（頂管設計頂進長度）245m、fK（單位面積的頂管外壁與土的平均阻力）3.0KN/m2、NF（頂管機迎阻壓力）463Kn、F側曲線頂管側向力0，計算出頂管總頂力F總423.1T。

（2）DN1000鋼管頂力。計算方法與DN1600鋼管的頂力計算一致，按照計算參數DO1.028m、？酌18KN/m3、HO12m、L245m、fK3.0KN/m2，分別計算出頂管機的迎阻壓力NF和頂管總頂力F總為179KN、251.1T。

2.3 施工流程

在計算頂管施工各段鋼管頂力的基礎上，工程需要做好充分的出洞準備工作，并合理布置進洞和出洞的止水裝置，以便正常的頂進施工。

（1）出洞前準備。出洞前，需要選擇在動力系統、液壓系統、中繼間等功能均正常的頂管機，其中動力系統，在設備到位后，選用強度和剛度均符合要求的基坑導軌，然后安裝頂管鋼后靠、起重系統和工作平臺。

（2）進出洞止水裝置的布置。具體的做法是將鋼板預埋在工作井和接收井的洞口位置，并安裝橡膠止水裝置，以控制在頂進施工時洞口水土的流失，同時還要做好應對明水干擾等準備工作。

（3）正常頂進施工。首先是在鑿除洞口砼之前，需要分別在洞口底部、洞口兩腰、洞口中心幾個部位鑿出合適大小的洞口，觀察結構層、洞口等位置是否漏水和漏泥，如果發現漏水和漏泥，則需要將樣洞封住，在處理井壁外側的土體后，再鑿除洞口的封門。其次是打開洞門之后，將頂進機的機頭頂入洞口，直至油缸到位，才可以將泥水管和電纜拆除，并檢查液壓、照明、壓力表、通風、電氣、測量、通信和電氣等裝置是否正常，可通過聯動測試，全方位檢查是否存在故障。再次是根據設計參數，在頂進施工時控制好正面圖壓力，并通過聯機測試、頂進測量等方式，準確把握頂進的方向和時機，避免異常沉降情況的出現，其中機頭刀盤、排泥泵、進水泵、主頂千斤頂、吊機等的控制，均為頂進施工的技術關鍵。

（4）進洞收尾工作，一方面是糾正進洞軸線、標高等的偏差，可以50m作為單位測量距離，并在頂管機接近接收井時，再打開收井的洞門，另一方面是在進入接收井后，將管道吊出，再利用柔性材料進行封堵。

2.4 頂進施工監測

在頂進施工前后，需要委托安全檢測部門監測施工現場，以準確指導頂管施工的開展。首先是在頂進施工前，測量出地下管線和地上建筑物的情況，尤其是地上建筑物，需要確定具體的標高和位置，以便采取合適的保護準備措施，預防頂進施工時候發生突發事故。其次是測點的布置，以5m作為單位距離，將沉降控制樁布置在軸線上面，并進行合理編號，頂管時還需要委派專人定時測量沉降，以準確得出推進速度、出土率、補漿頻率等，同時通過橫斷面的觀測點，指導頂管的有效推進。再次是監測時間的把握，借助水準儀和經緯儀，在頂進前、進洞時、機頭通過后、頂進后1-3日、頂進后7-10日，觀測路面的位移和沉降情況，并記錄好樁頂原始標高、地面隆陷情況、沉降值、沉降速率等。最后是布置沉降觀測點，為了提高觀測時的安全系數，沉降觀測點通常設置在硬路面上，以鉆孔的方式和圓鋼插入的方式，穩固在原土層50cm以內，再利用細砂填實，而后則以分別以0.5h和6h作為單位時間，在頂管穿越構筑物和頂管結束后，對路面的沉降進行測量。除此之外，工程在以人工記錄方式采集數據資料后，還需要借助軟件處理數據，以及做好測量儀器檢查、模型誤差糾正等工作。

3 結束語

通過以上案例工程大口徑給水管頂進施工技術的應用探討，發現頂進管道的向前推移，測站的坐標也隨著改變，從而影響頂進時管內和管外的有效通視，以及受到管道口徑的影響，在具有壓縮性和低強度的土層中推進，流動的淤泥質粉質粘土會誘發管道的偏移，因此文章提出了施工平面布置、頂力計算、施工流程控制、頂進監測等一系列的建議，基本解決了頂進施工存在的問題。至于文章技術建議的實踐應用，筆者建議在具體工程實際施工過程中，結合工程的實際條件和實際需求，合理應用以上的技術，必要時可對關鍵技術的細節內容進行合理調整。

參考文獻

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