頂管施工技術在截污管線工程中的應用

摘要：當前，我國現代建筑施工研究的側重點就是頂管施工技術，在眾多管線施工中作用顯著，尤其是在截污管線工程中的應用。文章對截污管線工程的施工要點進行了分析和討論，對頂管施工技術的設計思路進行了闡述，并且對頂管施工所采用的施工工藝和技術措施進行了論述，希望給類似工程提供參考。

關鍵詞：頂管施工技術；截污管線工程；排水工程；建筑施工；施工質量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU990 文章編號：1009-2374（2017）10-0057-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.028

頂管施工技術是以保證穩定的施工質量為前提，直接把全部管線施工放到地下空間進行作業，對現代化城市建設而言，頂管施工技術創建了一個既舒適又整潔的生活環境。就截污管線工程來說，最重要也是最關鍵的環節是地下管線的敷設。本文就截污管線施工過程中，怎樣準確恰當地對頂管施工技術加以利用，做了詳盡的分析說明。

1 工程概況

以某支渠排水工程為實例，工程全長73.67km，管徑為DN400～DN1200，工程橫穿城市道路隧道，并且下穿隧道里面鋪設十分復雜的管線。開挖技術進行埋管，會十分影響其他管線和道路，將上述因素進行綜合考慮，施工方法主要采用開槽明挖施工、頂管施工。

2 頂管施工工藝

整個頂管施工通常包括三大施工階段，每個階段都有各自的部署和控制重點；（1）第一階段也就是準備階段，所需要準備的有技術、物資、材料、人員；（2）第二階段所包含的工作內容有接收井、工作井、千斤頂就位、導軌制安；（3）第三階段進入頂管頂進工作。

3 工作井設計及施工

（1）對工作井的平面尺寸進行確定。檢查井加以改造利用就成為支渠頂管工作井，而檢查井原有的原有尺寸和頂管尺寸不相符合。基坑要比沉井寬2m左右，四周設置排水井，并進行排水溝的挖掘，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，放坡為1∶1.5；（2）對工作井深下沉進行確定。在刃腳處混凝土達到設計強度的100%，上部混凝土達到75%后，開始沉井下沉挖土，井內土方采用人工開挖，每次取土深度為30～40cm，自井的中部向四邊對稱取土，以保證沉井在下沉過程中，不出現傾斜。自井中取出的土方堆放在離井3m以外，避免因外部土的壓力增大，使井發生傾斜，一輪下沉到位再進行下輪開挖下沉，使沉井到達設計深度；（3）工作井進行施工。工作井在進行開挖之前，降水井的設置需要按照設計點進行布位，降水的方式選擇管井法。選擇掛網噴錨和圍護樁進行接收井、工作井的支護工作。

4 頂管施工方法

4.1 導軌安裝

兩條平行的鋼軌構成導軌，導軌的作用是給工作井中的推進管以穩定的導向，并且推進管最終會沿著導管進入土體。本文中工程導軌所應用的是38kg/m鋼軌，型鋼和軌底進行焊接，成為一體，進行安裝時，與工作井底板的預埋鋼板進行焊牢，并且憑借型鋼進行支撐或憑借砼進行圍牢。進行導軌的安裝之前，首先對管道中心位置進行復核，以保證軸線位置，導軌的高程足夠準確。導軌的定位工作必須足夠正確、穩固，這樣才能保證在頂進過程中，即使承受高負荷也不會發生變形、移位、沉降。

4.2 頂管頂進施工

工作坑內設備安裝完畢，經檢查各部處于良好狀態，即可進行開挖和頂進。因頂管是兩根平行管，為避免干擾，施工時先頂進一根，先導管直徑100mm每節長度1～1.5m，待施作完成后，再頂進另一根。管子在導軌上就位后，將頂鐵裝好，并且對管底標高及軸線是否達到設計要求進行嚴格檢測，如果檢測結果合格即可繼續管前端挖土工作，頂管法施工工藝流程如圖1所示。憑借千斤頂進行頂進出鎬工作，后背墻可以承受頂管最大頂力的前提下，進行圓管的頂進工作。頂進時需要注意：（1）頂進時，應該持續作業，不能間斷，因為中途停止，會增加頂進阻力，影響頂進進度；（2）頂進工作的質量和第一節管子的頂進方向和高程有直接關系，所以專業人員應該多次測量，仔細檢查并且及時校正偏差；（3）頂鐵的安裝應該盡量平順，防止頂鐵歪、扭的情況發生，活塞縮回后再加放頂鐵的時候，應該盡可能地選擇較長的頂鐵，以減少頂鐵使用數量；（4）頂進工作進行時，如果管前發生地質坍塌，后墻傾斜，測量偏差過大，油泵壓力指針突然不明原因增加時，應該立即停止頂進，查清故障原因，并且將頂進故障排除，方可繼續頂進；（5）每次頂進的頂進長度為30cm、開挖長度為35cm，頂進工作進行時應該嚴格把控頂進尺寸；（6）對頂進工作過程中的數據進行詳細記錄。地上建筑物能否安全及頂進質量是否合格的關鍵因素就是管前挖土，進管是否準確和管前挖土的開挖形狀和開挖方向有直接關系，這是因為頂進工作進行時，管子是沿著土壁前進的，所以應該密切把控管前開挖工作。因為管內挖土工作勞動強度大、工作環境差，工人應輪流工作，并且施工過程中應該有足夠明亮的照明燈具。管前超挖時，如果遇到體積較大的混凝土塊，需將其擊碎后方可繼續頂進工作。管前超挖所產生的土，應該及時運送出去。將土用小推車運出管外后，再用電動卷揚機運出坑外。廢渣運出后，堆放位置不宜靠近坑，至少5m以外，并且工人應該及時清理棄渣。

圖1 頂管法施工工藝流程圖

4.3 注漿減阻

如果頂管施工的距離較長，那么較小頂進阻力十分重要，減阻泥漿就會派上用場。減阻泥漿的組成成分有純堿、膨潤土、水和粉末化學漿糊，以上物質需要按一定比例進行調配。其配比的確定需要根據不同土質反復實驗。較小阻力效果的好壞，不僅與所選擇的漿液材料和材料配比有關系，還和注漿量、注漿孔的布置、注漿壓力、注漿泵的選用有一定關系。一般情況下，鋼管頂管施工過程中，較為重要的工序有注漿孔的封堵、布置和開口，以上和成型管道的質量和減阻好壞有直接關系。如果管道的管壁較厚，管徑較大，那么注漿孔一般會很難控制。這時一般選用平噴的方式注漿，憑借注漿孔兩段位置所設置的蓋帽，將泥漿噴射的方向進行轉變，迫使泥漿由單點直噴轉變為沿管壁平面均勻噴射，這樣一來避免泥漿流失完成難以形成封閉泥漿套環。

4.4 中繼間運用

如果頂管的總頂力大于鋼管最大承受力或者大于頂管工作井后背最大承受力時，應該進行中繼間的設置，因為頂管施工時會遇到地下障礙物，或者地質情況突變等情況。如果頂力達到主頂推力八九成時，為了加大一次性頂進的長度，需要加設中繼間。中繼間通常情況下，選用組合式，這種形式的中繼間最明顯的優點是不需要單獨進行特殊管的制作，中繼間外殼可以直接選擇鋼管管材進行制作，鋼管內部增加設置外徑稍小，長度為1.5m的鋼管制成中繼間伸縮套管，外殼和套管密封使用組合密封式充氣膠囊得以實現，設置時注意設置成前后兩道，方便更換。頂管管結進行加工制成中繼間，最大限度地降低了成本。而密封所使用的充氣膠囊，在頂進過程中起到止水的效果，膠圈也會因為均勻的磨損受力，延長使用壽命。

4.5 測量與糾偏校正

4.5.1 頂管測量。頂管測量所應用到的技術是激光線測設法。在工作坑中安裝好激光經緯儀，并且依據管線設計的方向和坡度進行調整。將標示牌安裝在管內，如果設計位置和頂進的管道方向相同，標示牌的中心就會得到激光的射影，這就說明頂進工作沒有任何偏差，如果存在偏差，則需要適當校正。整段頂管完成后，應該測量每個管節接口處的中心位置和高程，如果存在錯口，應測出錯口的高程，旨在對全程的縱坡和高程進行衡量，控制高程和中心偏差在規定范圍以內。為了確保管道達到規定的光滑度，應該用砂漿對錯口處進行抹平。（1）頂進施工時，依據已經設置好的管道中心線與工作坑位進行控制系統的建立，這個控制系統連接地面與地下，將控制點設置在不容易被擾動，方便校對核查，視線較為清晰的位置，并且采取一定的保護措施；（2）頂進時，從工程開始到工程結束，激光經緯儀應該隨時跟蹤測量，糾偏系統是依據激光點進行左右上下的糾偏工作；（3）第一節管頂進后，每當有10～20cm距離的頂進，測量一次中心和高程。常規頂進時，每次有50cm距離的頂進后，進行一次測量工作；（4）高程測量：高程測量所需要的設備是高程尺與水準儀，對第一節管前端內底高程進行測量，旨在對頂進高程進行控制，與此同時，對第一節管后端內底高程進行測量，旨在對坡度進行控制；（5）激光光束的作用有垂直方向給出準確的標高和坡度、水平方向給出正確的頂進方向。施工人員在頂進工作進行時，依據水平尺上光束所指示的讀數調整管前土方的保留或者清除，并且隨時對標高和管道軸線進行調整。

4.5.2 糾偏校正。頂管偏差校正不可以等到出現明顯超差時才進行校正，應該以預防為主。頂進工作進行時，如果出現管位偏差大約在10mm時，就應該馬上校正，糾偏校正是循序漸進的過程，需要緩緩進行。頂進時以小角度慢慢糾偏，使得管子逐漸復位，不能夠猛糾偏，硬加調試。實際工作進行時，糾偏的方法有：（1）挖土校正法：所謂挖土校正法，即利用不同部位調整不同的挖土量，完成糾偏，挖土校正法產生的誤差一般不超過20mm。技術人員在施工過程中，應該分析方法，總結經驗，對挖掘范圍適當調整，以確保工程順利開展；（2）強制校正法：如果發生大于20mm的偏差時，需要采取強制校正法，所采用的設備是千斤頂。如果超挖糾偏已經沒有任何效果，選擇小型千斤頂施加頂力。并且綜合超挖糾偏法，一邊頂進，一邊支撐，直到偏差回歸；（3）襯墊校正法：這種方法通常應用在局部位置，局部位置地基通常較軟弱，這會促使管頭底沉，這時應該使用頂木校正法在管底襯墊，用換填砂石加工板等換填，旨在加強地基強度。

5 結語

頂管施工技術目前在一些暫時沒有辦法實施開挖作業的管道結構工程中被廣泛應用。我國成功的頂管施工案例已經大有所在，這就標志管徑較大、距離較長的頂管施工技術已經越發成熟。

參考文獻

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[2] 成曉君.非開挖頂管技術的應用[J].山西建筑，2010，36（9）.

[3] 余彬泉，陳傳燦.頂管施工技術[M].北京：人民交通出版社，2008.

作者簡介：張宇浩（1982-），男，遼寧沈陽人，浙江華東工程建設管理有限公司工程師，研究方向：截污管道施工技術。

（責任編輯：蔣建華）