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(dǎo)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(guān)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(jù)設(shè)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(shè)備

（1）泥水平衡掘進(jìn)機

根據(jù)本工程設(shè)計圖紙、地下管線資料、地質(zhì)勘探資料，泥水平衡掘進(jìn)機適合施工要求。

（2）起重設(shè)備

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

（3）頂進(jìn)設(shè)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(shè)備

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

（5）通風(fēng)設(shè)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(jìn)過程中，施工人員在管內(nèi)工作時需要消耗一定的氧氣，我們采用9-19-5A型通風(fēng)機配套軟風(fēng)管向工具頭作業(yè)面內(nèi)送風(fēng)。

2.1.2 頂管附屬設(shè)備的安裝和使用

頂管施工質(zhì)量的好壞與設(shè)備的安裝精確度有直接的關(guān)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(huán)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(dǎo)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(biāo)高符合設(shè)計要求。

（4）導(dǎo)軌、千斤頂支架必須保證加固牢靠，防止頂進(jìn)過程中發(fā)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(shè)備，在頂管工作井內(nèi)安裝好洞口止水膠皮板、導(dǎo)軌、后靠背、千斤頂、掘進(jìn)機等頂進(jìn)設(shè)備，同時安裝好泥水輸送設(shè)備、注漿設(shè)備、測量儀器設(shè)備，待設(shè)備試運轉(zhuǎn)合格后進(jìn)行頂進(jìn)。

2.2 主要施工技術(shù)參數(shù)的確定

中繼站的設(shè)置：頂管施工中，頂管中繼站的設(shè)置與頂管允許推頂力有關(guān)，由掘進(jìn)機的正面阻力和管道外壁的摩阻力組成管道的頂進(jìn)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(nèi)摩擦角；f---管壁四周的平均摩阻力系數(shù)，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(shè)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(jù)計算結(jié)果可知，不能滿足頂進(jìn)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(huán)安裝位置（m）；P'-中繼環(huán)設(shè)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(shù) 取K1=0.60；F1=π×D2×1/4×Pt=680.9KN。經(jīng)計算得：Ld=70米。

2.2.3中繼環(huán)間距

L0=P'×K2/f2；式中L0--中繼環(huán)間距（m）；P'-中繼環(huán)設(shè)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(shù)，組合密封中繼環(huán)取K2=0.70。經(jīng)計算得：L0=98.9米。

2.2.4主站頂進(jìn)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(shù)取K3=0.90。經(jīng)計算得：Lm=127.2米。

2.2.5中繼環(huán)數(shù)量

中繼環(huán)數(shù)量n=（L- Ld- Lm）/ L0+1，經(jīng)計算得：n=1個。根據(jù)以上計算結(jié)果，W26～W28頂管段需要設(shè)1個中繼環(huán)，根據(jù)施工成熟經(jīng)驗設(shè)置在工具頭后面45米為佳。

3 結(jié)語

隨著城市污水管網(wǎng)的改造，受交通、環(huán)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(jiān)督管理，抓住關(guān)鍵問題嚴(yán)格計算各施工參數(shù)，以保證工程取得良好效果。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]張新民.淤泥間粉細(xì)砂地質(zhì)地段頂管施工技術(shù)[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)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(dǎo)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(guān)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(jù)設(shè)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(shè)備

（1）泥水平衡掘進(jìn)機

根據(jù)本工程設(shè)計圖紙、地下管線資料、地質(zhì)勘探資料，泥水平衡掘進(jìn)機適合施工要求。

（2）起重設(shè)備

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

（3）頂進(jìn)設(shè)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(shè)備

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

（5）通風(fēng)設(shè)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(jìn)過程中，施工人員在管內(nèi)工作時需要消耗一定的氧氣，我們采用9-19-5A型通風(fēng)機配套軟風(fēng)管向工具頭作業(yè)面內(nèi)送風(fēng)。

2.1.2 頂管附屬設(shè)備的安裝和使用

頂管施工質(zhì)量的好壞與設(shè)備的安裝精確度有直接的關(guān)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(huán)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(dǎo)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(biāo)高符合設(shè)計要求。

（4）導(dǎo)軌、千斤頂支架必須保證加固牢靠，防止頂進(jìn)過程中發(fā)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(shè)備，在頂管工作井內(nèi)安裝好洞口止水膠皮板、導(dǎo)軌、后靠背、千斤頂、掘進(jìn)機等頂進(jìn)設(shè)備，同時安裝好泥水輸送設(shè)備、注漿設(shè)備、測量儀器設(shè)備，待設(shè)備試運轉(zhuǎn)合格后進(jìn)行頂進(jìn)。

2.2 主要施工技術(shù)參數(shù)的確定

中繼站的設(shè)置：頂管施工中，頂管中繼站的設(shè)置與頂管允許推頂力有關(guān)，由掘進(jìn)機的正面阻力和管道外壁的摩阻力組成管道的頂進(jìn)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(nèi)摩擦角；f---管壁四周的平均摩阻力系數(shù)，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(shè)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(jù)計算結(jié)果可知，不能滿足頂進(jìn)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(huán)安裝位置（m）；P'-中繼環(huán)設(shè)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(shù) 取K1=0.60；F1=π×D2×1/4×Pt=680.9KN。經(jīng)計算得：Ld=70米。

2.2.3中繼環(huán)間距

L0=P'×K2/f2；式中L0--中繼環(huán)間距（m）；P'-中繼環(huán)設(shè)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(shù)，組合密封中繼環(huán)取K2=0.70。經(jīng)計算得：L0=98.9米。

2.2.4主站頂進(jìn)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(shù)取K3=0.90。經(jīng)計算得：Lm=127.2米。

2.2.5中繼環(huán)數(shù)量

中繼環(huán)數(shù)量n=（L- Ld- Lm）/ L0+1，經(jīng)計算得：n=1個。根據(jù)以上計算結(jié)果，W26～W28頂管段需要設(shè)1個中繼環(huán)，根據(jù)施工成熟經(jīng)驗設(shè)置在工具頭后面45米為佳。

3 結(jié)語

隨著城市污水管網(wǎng)的改造，受交通、環(huán)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(jiān)督管理，抓住關(guān)鍵問題嚴(yán)格計算各施工參數(shù)，以保證工程取得良好效果。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]張新民.淤泥間粉細(xì)砂地質(zhì)地段頂管施工技術(shù)[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)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(dǎo)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(guān)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(jù)設(shè)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(shè)備

（1）泥水平衡掘進(jìn)機

根據(jù)本工程設(shè)計圖紙、地下管線資料、地質(zhì)勘探資料，泥水平衡掘進(jìn)機適合施工要求。

（2）起重設(shè)備

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

（3）頂進(jìn)設(shè)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(shè)備

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

（5）通風(fēng)設(shè)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(jìn)過程中，施工人員在管內(nèi)工作時需要消耗一定的氧氣，我們采用9-19-5A型通風(fēng)機配套軟風(fēng)管向工具頭作業(yè)面內(nèi)送風(fēng)。

2.1.2 頂管附屬設(shè)備的安裝和使用

頂管施工質(zhì)量的好壞與設(shè)備的安裝精確度有直接的關(guān)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(huán)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(dǎo)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(biāo)高符合設(shè)計要求。

（4）導(dǎo)軌、千斤頂支架必須保證加固牢靠，防止頂進(jìn)過程中發(fā)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(shè)備，在頂管工作井內(nèi)安裝好洞口止水膠皮板、導(dǎo)軌、后靠背、千斤頂、掘進(jìn)機等頂進(jìn)設(shè)備，同時安裝好泥水輸送設(shè)備、注漿設(shè)備、測量儀器設(shè)備，待設(shè)備試運轉(zhuǎn)合格后進(jìn)行頂進(jìn)。

2.2 主要施工技術(shù)參數(shù)的確定

中繼站的設(shè)置：頂管施工中，頂管中繼站的設(shè)置與頂管允許推頂力有關(guān)，由掘進(jìn)機的正面阻力和管道外壁的摩阻力組成管道的頂進(jìn)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(nèi)摩擦角；f---管壁四周的平均摩阻力系數(shù)，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(shè)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(jù)計算結(jié)果可知，不能滿足頂進(jìn)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(huán)安裝位置（m）；P'-中繼環(huán)設(shè)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(shù) 取K1=0.60；F1=π×D2×1/4×Pt=680.9KN。經(jīng)計算得：Ld=70米。

2.2.3中繼環(huán)間距

L0=P'×K2/f2；式中L0--中繼環(huán)間距（m）；P'-中繼環(huán)設(shè)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(shù)，組合密封中繼環(huán)取K2=0.70。經(jīng)計算得：L0=98.9米。

2.2.4主站頂進(jìn)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(shù)取K3=0.90。經(jīng)計算得：Lm=127.2米。

2.2.5中繼環(huán)數(shù)量

中繼環(huán)數(shù)量n=（L- Ld- Lm）/ L0+1，經(jīng)計算得：n=1個。根據(jù)以上計算結(jié)果，W26～W28頂管段需要設(shè)1個中繼環(huán)，根據(jù)施工成熟經(jīng)驗設(shè)置在工具頭后面45米為佳。

3 結(jié)語

隨著城市污水管網(wǎng)的改造，受交通、環(huán)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(jiān)督管理，抓住關(guān)鍵問題嚴(yán)格計算各施工參數(shù)，以保證工程取得良好效果。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]張新民.淤泥間粉細(xì)砂地質(zhì)地段頂管施工技術(shù)[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2006，7（1）：422-423.