淺談給排水管道的頂管施工技術應用

耿寶東

（身份證號：130224197608110818）

淺談給排水管道的頂管施工技術應用

耿寶東

（身份證號：130224197608110818）

本文通過對河北省某開發區內規劃路沿線頂管施工段的工程實踐經驗，闡述了頂管施工技術在給排水管道工程中的應用，并取得了顯著的成效。

頂管；平衡；泥水；工作井

引言

該市政規劃路給排水施工項目位于河北省某開發區內，該工程中的W334～W337設計為頂管施工段。管材采用帶橡膠圈III級鋼筋混凝土承插管，管徑為1500mm，總長270m。其中工作井、接收井均采用矩形鋼筋混凝土沉井結構。

1　頂管施工技術方案選擇

1.1經調查分析研究及結合

本公司在設備和施工及相關的技術能力，采用了密封泥水平衡式頂管工藝進行施工。

1.2泥水式平衡頂管機相比于土壓式平衡頂管機，能有效平衡地下水、對付流沙和淤泥質地層

同時泥水式平衡頂管施工比土壓式平衡頂管施工具有以下優點：①可連續頂進作業，施工速度快；②人員不用進入管道作業，安全性高；③在淤泥質和砂層中頂進，對地質環境影響小，能有效控制施工精度，而且成本低等。

1.3頂管施工主要設備

該工程選取了GTNSφ1500泥水平衡頂管機，50T吊機1臺、25T吊機1臺，后座泵站2套、整體式頂進構架2套、泥水處理系統2套、激光水準儀1臺、全站儀1臺、水準儀1臺、經緯儀1臺，另外還有通用設備電焊機、水泵等。

1.4頂管施工工藝流程

施工前期準備→測量放樣、復核→工作井施工→攪拌樁施工→工作井上下設備安裝準備→工具頭吊裝下井、全套設備調試→工具頭穿墻頂進→后續吊放管道→管道頂進、測量控制及糾偏→管道排泥和廢泥漿外運→下一管節吊放就位→下段頂管頂進→管道貫通、回收工具頭→閉水試驗→竣工驗收、清場。

1.5施工順序

頂管法施工采取先施工頂管工作井及接收井，后頂進管道，然后施工檢查井的施工順序。頂管工作井及接收井施工、管節制作、頂進施工、檢查井施工盡可能平行交叉進行，以縮短工期。

2　頂管工程力學參數確定

2.1頂力計算

根據該管徑鋼管的要求，其不能承受的以上頂力，頂力較大，需要增加中繼環，頂進的后座采用4個200T的千斤頂，中繼環采用10個30T千斤頂，共計300T。頂管中繼環布置按照“工具頭20m-中繼環-后座60m”來布置。另外，頂管過程還要采用減阻措施，通常減少管壁摩擦阻力的措施有：管壁與泥土間壓觸變泥漿減阻（優質膨潤土拌制而成），注漿需要管節間的密封良好，否則漿體會在管節間泄漏起不到應有的作用，減阻效果好時，f—綜合摩擦力系數可以降低到0.3～0.8T/m2左右，將觸變泥漿的減阻作為保險系數。

2.2管材受力計算

鋼管內徑d=2220mm，厚度t=18mm，每節管長度6000mm，管的端頭采用焊接接頭。端面受力面積s=π×（2.238×2.238-2.22× 2.22）/4=0.063m2，可承受的最大頂力為：F=s×5000T/m2/4=78.8T。

3　各主要工序施工方法

（1）頂進前準備所有機械設備交班檢查

頂進前，機械工需要進行交接班手續，將記錄的設備運轉情況表交給下一個班組的機械工，并進行口頭的設備運轉狀況交班，剛上班的機械工需要對控制臺、各個泥漿泵、管道、測量系統、工具頭等進行例行檢查。

（2）工具頭刀盤轉動、開進出渣漿泵。

交班和例行檢查完畢后，接通電源，將工具頭的刀盤轉動，當設備的參數穩定后，開進出渣漿泵，開始泥漿循環。

（3）調整進出渣漿泵流量達到平衡。

工具頭的操作全部采用在管道外（工作井上）控制臺控制，只需1個機手操作，可實現對工具頭刀具的轉動、糾偏控制、壓力顯示、時時監控（工具頭安裝了攝像頭、控制臺上安裝了電視機）。頂進千斤頂，觀察工作倉的土壓力表，調節渣漿泵的流量達到工作倉的泥水平衡，其平衡的原理是，當進泥和吸泥泵穩定工作時，調節進泥和吸泥的泵量，使工作倉內應保持一定壓力，倉內泥水壓力應與地下水壓力相平衡，泥水壓力過大，地面隆起；泥水壓力過小，地面沉陷，所以控制頂進與出泥的速度相當關鍵。

（4）泥水處理系統處理好砂土、裝車、外運采用泥水平衡式工具頭出土，需要在工具頭中注入含有一定泥量的泥漿，通過大刀盤切削工具頭前方的原狀土，與注入的泥水攪拌，泥水通過吸泥泵排到地表泥水處理系統處理，泥漿可以反復循環使用，處理好的泥沙用泥漿車外運。

（5）測量工具頭的偏位、作好記錄、糾偏測量方法，在工作井后座位置設置測量機座，測量基座由地面引入地下，避免工作井的變形引起的誤差，將全站儀放置在其上調平后，使全站儀發射的激光沿著頂進方向水平射出，打在工具頭的測量靶位上，通過望遠鏡讀出工具頭的偏差。每隔0.5m記錄一次。

（6）1個程頂完后，整體式頂進構架調節頂塊。當頂完1個行程后，停止頂進，調節整體式頂進構架頂塊，可繼續頂進下一個行程。

（7）觸變泥漿系統頂進過程中，需要經常進行壓觸變泥漿工作，以減少頂進的阻力，觸變泥漿系統由拌漿、注漿和管道三部分組成。拌漿是把注漿材料兌水以后再攪拌成所需的漿液（造漿后應靜置24h后方可使用）。注漿是通過注漿泵進行的，根據壓力表和流量表，它可以控制注漿的壓力（壓力控制在水深的1.1～1.2倍）和注漿量（計量桶控制）。管道分總管和支管，總管安裝在管道內一側，支管則把總管內壓送過來的漿液輸送到每個注漿孔上去。注漿孔布置為：工具頭后3節管各設一道、之后每間距5m設一道補漿孔（間隔2節混凝土管）。

注漿流程：造漿靜置→注漿→頂管推進（注漿）→頂管停頂→停止注漿。

（8）頂完一節管后，拆開各管路、鋼管吊裝、各管路安裝頂完一節管后，拆開所有管線（電力電纜、信號線、油管、進出泥漿管、觸變泥漿管），進行鋼管吊裝焊接后，安裝好所有管線，繼續頂進。

（9）其他附屬施工方法：①頂管工作面排水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。②頂管內面無人，如果需要進去維修設備等，進管之前需要通風，采用壓入強制性通風措施，用風機通過1.5英寸鐵管向頂管工具頭壓風。③施工用電主干線采用380V三相五線制，接通地面、工作井、管道內、工具頭、管道照明采用12～24V低壓電源供電。

4　總結

頂管過程是一個復雜的力學過程，它涉及材料力學、巖土力學、流體力學、彈塑性力學等諸多學科。但頂管施工必須嚴格控制好頂管推力，而對頂管計算復核能夠準確估計頂管的推力。頂管的推力就是頂管過程管道受的阻力，包括工具頭正面泥水壓力、管壁摩擦阻力。泥水平衡壓力：在封閉的工作倉內加泥水壓力平衡地下水壓力，是防止泥砂涌入的重要方法。泥水壓力一定要合理。壓力較小，大量的泥砂涌入，會造成路面破壞，地表設施受損；壓力過大，會增大主千斤頂負荷，嚴重的可能產生冒頂現象。該工程通過了嚴密的頂管計算，采取了先進的頂管設備，成功高效地完成了該路段頂管施工的工作。

TU991

A

1673-0038（2015）31-0093-02

2015-7-8