污水管道工程頂管施工重點分析

劉嘉夫

摘 要：介紹了污水管道頂管施工工藝流程、施工重點，對開挖深度較大或因交通疏導原因不具備開挖施工條件的路段采取頂管施工方法，可有效解決市政道路施工難題。

關鍵詞：污水管道；頂管施工；工藝流程

1 工程概況

廣州城東污水管道工程根據設計圖紙采用頂管施工的的管道如下：和平路：采用頂管法施工，管材為d800鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）945m、d1000鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）656m、d1500鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）1479m，接口采用"F-B"型防水接口。紅旗路：樁號0+000～0+090采用頂管法施工，管材為d800鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）90m，接口采用"F-B"型防水接口。竹林路：樁號0+170～0+683、1+017～1+263采用頂管法施工，管材采用d800鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）759m，接口采用"F-B"型防水接口。跳蹬河西岸污水主干管：d1500鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）490m，接口采用"F-B"型防水接口。

2 施工方案

頂管施工采用泥水平衡施工方法，為了保證施工計劃，需要配備4臺泥水平衡頂管機，分別為d800的頂管機1臺、d1000的頂管機1臺、d1500的頂管機2臺。泥水平衡頂管法施工工藝流程如圖1所示。

2.1 泥水平衡頂管法重點分析

2.1.1主要設備

（1）泥水平衡掘進機

根據本工程設計圖紙、地下管線資料、地質勘探資料，泥水平衡掘進機適合施工要求。

（2）起重設備

起重作業主要為吊裝管材和其它機械設備的安拆，在頂管工作井上設置25T吊車吊裝設備以及管道。掘進機安裝采用50噸汽車吊配合作業。

（3）頂進設備

主頂油缸采用雙沖程等推力油缸，每組為200T×4只，U形頂鐵。主頂采用CY14×2型油泵一臺，輸出壓力31.4mpa，油泵電機功率為15KW。

（4）注漿設備

針對頂管施工的特點，選用流量和壓力穩定、沒有脈沖的I-1B2型螺桿泵作為注漿設備，以保證注漿能達到較好的效果。

（5）通風設備

由于本工程最長一段頂管距離為160米，管材直徑為1500mm；在頂進過程中，施工人員在管內工作時需要消耗一定的氧氣，我們采用9-19-5A型通風機配套軟風管向工具頭作業面內送風。

2.1.2 頂管附屬設備的安裝和使用

頂管施工質量的好壞與設備的安裝精確度有直接的關系。施工中重點注意以下幾點。

（1）在安裝止水膠板時必須保證膠板的圓心和頂管洞口軸線重合；止水膠板上的鋼環板中心，也必須保證和洞口軸線重合。

（2）靠背安放時必須精確測放，保證靠背和頂管軸線垂直。

（3）千斤頂和導軌的安裝除保證其中心位置和頂管軸線重合外，還必須保證標高符合設計要求。

（4）導軌、千斤頂支架必須保證加固牢靠，防止頂進過程中發生位移而影響頂力的傳遞造成頂管偏差。

（5）在工作井上方安裝好起重設備，在頂管工作井內安裝好洞口止水膠皮板、導軌、后靠背、千斤頂、掘進機等頂進設備，同時安裝好泥水輸送設備、注漿設備、測量儀器設備，待設備試運轉合格后進行頂進。

2.2 主要施工技術參數的確定

中繼站的設置：頂管施工中，頂管中繼站的設置與頂管允許推頂力有關，由掘進機的正面阻力和管道外壁的摩阻力組成管道的頂進總阻力。

R=π×D2/4×Pt+π×f×D×L

其中：D---管道的外徑，D=1.8m； Pt---機頭底部以上1/3×D處的被動土壓力（KN/㎡）；Pt=γ×（H+2/3×D）×tg2（45°+φ/2）；γ---土的天然容重；H---管頂土層厚度；φ---土的內摩擦角；f---管壁四周的平均摩阻力系數，因注漿減摩，f=0.5t/㎡；L---管道的入土長度（m）。

2.2.1以和燕路W26～W28頂管段為例

設計沉井最大頂力5200KN。取值D=1.8m；L=160.0m；φ=18.4？；f=0.5t/m2；H=6.41m；γ=18.3KN/m3 。Pt=γ×（H+2/3×D）×tg2（45°+φ/2）=267.73 KN/㎡；則 R=π×D2/4×Pt+π×f×D×L=520.5t>520t。根據計算結果可知，不能滿足頂進的需要，安裝中繼站解決頂力問題，保證頂力滿足要求。

2.2.2第一個中繼站安裝位置計算

Ld=（P'P-F1）×K1/f2。式中Ld-1號中繼環安裝位置（m）；P'-中繼環設計頂力（4000KN，額定工作壓力25.0MPa）；F1-工具管正面阻力（KN）；f2-單位長度管道摩阻力（28.3KN/M）；K1-工作系數 取K1=0.60；F1=π×D2×1/4×Pt=680.9KN。經計算得：Ld=70米。

2.2.3中繼環間距

L0=P'×K2/f2；式中L0--中繼環間距（m）；P'-中繼環設計頂力（4000KN，額定工作壓力25.0MPa）；f2-單位長度管道摩阻力（28.3KN/M）；K2-工作系數，組合密封中繼環取K2=0.70。經計算得：L0=98.9米。

2.2.4主站頂進長度

Lm=P/×K3/f2；式中Lm--主站頂推管道最大長度（m）；P/-主站的最大允許頂力（4000KN）；f2-單位長度管道摩阻力（28.3KN/M）；K3-工作系數取K3=0.90。經計算得：Lm=127.2米。

2.2.5中繼環數量

中繼環數量n=（L- Ld- Lm）/ L0+1，經計算得：n=1個。根據以上計算結果，W26～W28頂管段需要設1個中繼環，根據施工成熟經驗設置在工具頭后面45米為佳。

3 結語

隨著城市污水管網的改造，受交通、環境等因素影響也越來越多，污水管道頂管施工也將使用越來越多，從而避免對地面交通的影響。在實際實施過程中，要加強監督管理，抓住關鍵問題嚴格計算各施工參數，以保證工程取得良好效果。

參考文獻：

[1]馬英芳.非開挖頂管施工法的應用[J].江蘇水利，2005，（2）：23-25.

[2]張新民.淤泥間粉細砂地質地段頂管施工技術[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2006，7（1）：422-423.

摘 要：介紹了污水管道頂管施工工藝流程、施工重點，對開挖深度較大或因交通疏導原因不具備開挖施工條件的路段采取頂管施工方法，可有效解決市政道路施工難題。

關鍵詞：污水管道；頂管施工；工藝流程

1 工程概況

廣州城東污水管道工程根據設計圖紙采用頂管施工的的管道如下：和平路：采用頂管法施工，管材為d800鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）945m、d1000鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）656m、d1500鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）1479m，接口采用"F-B"型防水接口。紅旗路：樁號0+000～0+090采用頂管法施工，管材為d800鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）90m，接口采用"F-B"型防水接口。竹林路：樁號0+170～0+683、1+017～1+263采用頂管法施工，管材采用d800鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）759m，接口采用"F-B"型防水接口。跳蹬河西岸污水主干管：d1500鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）490m，接口采用"F-B"型防水接口。

2 施工方案

頂管施工采用泥水平衡施工方法，為了保證施工計劃，需要配備4臺泥水平衡頂管機，分別為d800的頂管機1臺、d1000的頂管機1臺、d1500的頂管機2臺。泥水平衡頂管法施工工藝流程如圖1所示。

2.1 泥水平衡頂管法重點分析

2.1.1主要設備

（1）泥水平衡掘進機

根據本工程設計圖紙、地下管線資料、地質勘探資料，泥水平衡掘進機適合施工要求。

（2）起重設備

起重作業主要為吊裝管材和其它機械設備的安拆，在頂管工作井上設置25T吊車吊裝設備以及管道。掘進機安裝采用50噸汽車吊配合作業。

（3）頂進設備

主頂油缸采用雙沖程等推力油缸，每組為200T×4只，U形頂鐵。主頂采用CY14×2型油泵一臺，輸出壓力31.4mpa，油泵電機功率為15KW。

（4）注漿設備

針對頂管施工的特點，選用流量和壓力穩定、沒有脈沖的I-1B2型螺桿泵作為注漿設備，以保證注漿能達到較好的效果。

（5）通風設備

由于本工程最長一段頂管距離為160米，管材直徑為1500mm；在頂進過程中，施工人員在管內工作時需要消耗一定的氧氣，我們采用9-19-5A型通風機配套軟風管向工具頭作業面內送風。

2.1.2 頂管附屬設備的安裝和使用

頂管施工質量的好壞與設備的安裝精確度有直接的關系。施工中重點注意以下幾點。

（1）在安裝止水膠板時必須保證膠板的圓心和頂管洞口軸線重合；止水膠板上的鋼環板中心，也必須保證和洞口軸線重合。

（2）靠背安放時必須精確測放，保證靠背和頂管軸線垂直。

（3）千斤頂和導軌的安裝除保證其中心位置和頂管軸線重合外，還必須保證標高符合設計要求。

（4）導軌、千斤頂支架必須保證加固牢靠，防止頂進過程中發生位移而影響頂力的傳遞造成頂管偏差。

（5）在工作井上方安裝好起重設備，在頂管工作井內安裝好洞口止水膠皮板、導軌、后靠背、千斤頂、掘進機等頂進設備，同時安裝好泥水輸送設備、注漿設備、測量儀器設備，待設備試運轉合格后進行頂進。

2.2 主要施工技術參數的確定

中繼站的設置：頂管施工中，頂管中繼站的設置與頂管允許推頂力有關，由掘進機的正面阻力和管道外壁的摩阻力組成管道的頂進總阻力。

R=π×D2/4×Pt+π×f×D×L

其中：D---管道的外徑，D=1.8m； Pt---機頭底部以上1/3×D處的被動土壓力（KN/㎡）；Pt=γ×（H+2/3×D）×tg2（45°+φ/2）；γ---土的天然容重；H---管頂土層厚度；φ---土的內摩擦角；f---管壁四周的平均摩阻力系數，因注漿減摩，f=0.5t/㎡；L---管道的入土長度（m）。

2.2.1以和燕路W26～W28頂管段為例

設計沉井最大頂力5200KN。取值D=1.8m；L=160.0m；φ=18.4？；f=0.5t/m2；H=6.41m；γ=18.3KN/m3 。Pt=γ×（H+2/3×D）×tg2（45°+φ/2）=267.73 KN/㎡；則 R=π×D2/4×Pt+π×f×D×L=520.5t>520t。根據計算結果可知，不能滿足頂進的需要，安裝中繼站解決頂力問題，保證頂力滿足要求。

2.2.2第一個中繼站安裝位置計算

Ld=（P'P-F1）×K1/f2。式中Ld-1號中繼環安裝位置（m）；P'-中繼環設計頂力（4000KN，額定工作壓力25.0MPa）；F1-工具管正面阻力（KN）；f2-單位長度管道摩阻力（28.3KN/M）；K1-工作系數 取K1=0.60；F1=π×D2×1/4×Pt=680.9KN。經計算得：Ld=70米。

2.2.3中繼環間距

L0=P'×K2/f2；式中L0--中繼環間距（m）；P'-中繼環設計頂力（4000KN，額定工作壓力25.0MPa）；f2-單位長度管道摩阻力（28.3KN/M）；K2-工作系數，組合密封中繼環取K2=0.70。經計算得：L0=98.9米。

2.2.4主站頂進長度

Lm=P/×K3/f2；式中Lm--主站頂推管道最大長度（m）；P/-主站的最大允許頂力（4000KN）；f2-單位長度管道摩阻力（28.3KN/M）；K3-工作系數取K3=0.90。經計算得：Lm=127.2米。

2.2.5中繼環數量

中繼環數量n=（L- Ld- Lm）/ L0+1，經計算得：n=1個。根據以上計算結果，W26～W28頂管段需要設1個中繼環，根據施工成熟經驗設置在工具頭后面45米為佳。

3 結語

隨著城市污水管網的改造，受交通、環境等因素影響也越來越多，污水管道頂管施工也將使用越來越多，從而避免對地面交通的影響。在實際實施過程中，要加強監督管理，抓住關鍵問題嚴格計算各施工參數，以保證工程取得良好效果。

參考文獻：

[1]馬英芳.非開挖頂管施工法的應用[J].江蘇水利，2005，（2）：23-25.

[2]張新民.淤泥間粉細砂地質地段頂管施工技術[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2006，7（1）：422-423.

摘 要：介紹了污水管道頂管施工工藝流程、施工重點，對開挖深度較大或因交通疏導原因不具備開挖施工條件的路段采取頂管施工方法，可有效解決市政道路施工難題。

關鍵詞：污水管道；頂管施工；工藝流程

1 工程概況

廣州城東污水管道工程根據設計圖紙采用頂管施工的的管道如下：和平路：采用頂管法施工，管材為d800鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）945m、d1000鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）656m、d1500鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）1479m，接口采用"F-B"型防水接口。紅旗路：樁號0+000～0+090采用頂管法施工，管材為d800鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）90m，接口采用"F-B"型防水接口。竹林路：樁號0+170～0+683、1+017～1+263采用頂管法施工，管材采用d800鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）759m，接口采用"F-B"型防水接口。跳蹬河西岸污水主干管：d1500鋼筋混凝土排水管（Ⅲ級管）490m，接口采用"F-B"型防水接口。

2 施工方案

頂管施工采用泥水平衡施工方法，為了保證施工計劃，需要配備4臺泥水平衡頂管機，分別為d800的頂管機1臺、d1000的頂管機1臺、d1500的頂管機2臺。泥水平衡頂管法施工工藝流程如圖1所示。

2.1 泥水平衡頂管法重點分析

2.1.1主要設備

（1）泥水平衡掘進機

根據本工程設計圖紙、地下管線資料、地質勘探資料，泥水平衡掘進機適合施工要求。

（2）起重設備

起重作業主要為吊裝管材和其它機械設備的安拆，在頂管工作井上設置25T吊車吊裝設備以及管道。掘進機安裝采用50噸汽車吊配合作業。

（3）頂進設備

主頂油缸采用雙沖程等推力油缸，每組為200T×4只，U形頂鐵。主頂采用CY14×2型油泵一臺，輸出壓力31.4mpa，油泵電機功率為15KW。

（4）注漿設備

針對頂管施工的特點，選用流量和壓力穩定、沒有脈沖的I-1B2型螺桿泵作為注漿設備，以保證注漿能達到較好的效果。

（5）通風設備

由于本工程最長一段頂管距離為160米，管材直徑為1500mm；在頂進過程中，施工人員在管內工作時需要消耗一定的氧氣，我們采用9-19-5A型通風機配套軟風管向工具頭作業面內送風。

2.1.2 頂管附屬設備的安裝和使用

頂管施工質量的好壞與設備的安裝精確度有直接的關系。施工中重點注意以下幾點。

（1）在安裝止水膠板時必須保證膠板的圓心和頂管洞口軸線重合；止水膠板上的鋼環板中心，也必須保證和洞口軸線重合。

（2）靠背安放時必須精確測放，保證靠背和頂管軸線垂直。

（3）千斤頂和導軌的安裝除保證其中心位置和頂管軸線重合外，還必須保證標高符合設計要求。

（4）導軌、千斤頂支架必須保證加固牢靠，防止頂進過程中發生位移而影響頂力的傳遞造成頂管偏差。

（5）在工作井上方安裝好起重設備，在頂管工作井內安裝好洞口止水膠皮板、導軌、后靠背、千斤頂、掘進機等頂進設備，同時安裝好泥水輸送設備、注漿設備、測量儀器設備，待設備試運轉合格后進行頂進。

2.2 主要施工技術參數的確定

中繼站的設置：頂管施工中，頂管中繼站的設置與頂管允許推頂力有關，由掘進機的正面阻力和管道外壁的摩阻力組成管道的頂進總阻力。

R=π×D2/4×Pt+π×f×D×L

其中：D---管道的外徑，D=1.8m； Pt---機頭底部以上1/3×D處的被動土壓力（KN/㎡）；Pt=γ×（H+2/3×D）×tg2（45°+φ/2）；γ---土的天然容重；H---管頂土層厚度；φ---土的內摩擦角；f---管壁四周的平均摩阻力系數，因注漿減摩，f=0.5t/㎡；L---管道的入土長度（m）。

2.2.1以和燕路W26～W28頂管段為例

設計沉井最大頂力5200KN。取值D=1.8m；L=160.0m；φ=18.4？；f=0.5t/m2；H=6.41m；γ=18.3KN/m3 。Pt=γ×（H+2/3×D）×tg2（45°+φ/2）=267.73 KN/㎡；則 R=π×D2/4×Pt+π×f×D×L=520.5t>520t。根據計算結果可知，不能滿足頂進的需要，安裝中繼站解決頂力問題，保證頂力滿足要求。

2.2.2第一個中繼站安裝位置計算

Ld=（P'P-F1）×K1/f2。式中Ld-1號中繼環安裝位置（m）；P'-中繼環設計頂力（4000KN，額定工作壓力25.0MPa）；F1-工具管正面阻力（KN）；f2-單位長度管道摩阻力（28.3KN/M）；K1-工作系數 取K1=0.60；F1=π×D2×1/4×Pt=680.9KN。經計算得：Ld=70米。

2.2.3中繼環間距

L0=P'×K2/f2；式中L0--中繼環間距（m）；P'-中繼環設計頂力（4000KN，額定工作壓力25.0MPa）；f2-單位長度管道摩阻力（28.3KN/M）；K2-工作系數，組合密封中繼環取K2=0.70。經計算得：L0=98.9米。

2.2.4主站頂進長度

Lm=P/×K3/f2；式中Lm--主站頂推管道最大長度（m）；P/-主站的最大允許頂力（4000KN）；f2-單位長度管道摩阻力（28.3KN/M）；K3-工作系數取K3=0.90。經計算得：Lm=127.2米。

2.2.5中繼環數量

中繼環數量n=（L- Ld- Lm）/ L0+1，經計算得：n=1個。根據以上計算結果，W26～W28頂管段需要設1個中繼環，根據施工成熟經驗設置在工具頭后面45米為佳。

3 結語

隨著城市污水管網的改造，受交通、環境等因素影響也越來越多，污水管道頂管施工也將使用越來越多，從而避免對地面交通的影響。在實際實施過程中，要加強監督管理，抓住關鍵問題嚴格計算各施工參數，以保證工程取得良好效果。

參考文獻：

[1]馬英芳.非開挖頂管施工法的應用[J].江蘇水利，2005，（2）：23-25.

[2]張新民.淤泥間粉細砂地質地段頂管施工技術[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2006，7（1）：422-423.