談熱力管網頂管技術方案及經濟分析

王 宇 軍

(太原市熱力公司，山西 太原 030012)

談熱力管網頂管技術方案及經濟分析

王 宇 軍

(太原市熱力公司，山西 太原 030012)

基于某工程施工方案，詳細闡述了熱力管網頂管各個施工階段的主要內容及重點，對頂管施工的安全技術措施進行了總結，并對頂管進行了經濟分析，指出利用頂管可提高施工能力及施工組織協調能力，保證熱力工程順利進行。

熱力管網，頂管技術，經濟分析

頂管技術是一種不開挖或者少開挖的管道埋設施工技術，在國外已經廣泛使用，在國內逐漸普及。該工藝解決了管道大開挖施工對城市交通道路繁忙、人口密集、地下管線復雜的難題，可以穿越公路、鐵路、河流、建筑物下方。當地下管道或其他管線的鋪設可以通過頂進施工方法在交通、建筑、經濟和環境保護方面帶來好的效益就應該采用這種非開挖式施工方法。

1 工程概況

集中供熱電廠至太茅路項目位于南環過境高速南側，全長約911 m。0+468～0+911段與南環過境高速東西同向，0+468處向北拐穿越過境高速通向嘉節熱電廠。0+468(5號小室)～0+564(6號小室)段需要穿越南北兩條灌溉干渠，設計為兩端沉箱，中間頂混凝土套管，頂管長度為96 m，供熱管道從混凝土套管內穿越。該地本身地下水位較高，施工段又多年被干渠水流浸泡，此段土質含水量很高。

為保證鄰近南環過境高速柱基礎的安全使用，在原設計沉箱制作前，先做外圍的鋼筋混凝土護壁，護壁做法采用逆向做法，即鋼筋混凝土從上向下施工。這樣可以減少對周邊土質的擾動，保證過境高速柱基礎的穩定。

2 施工前準備

根據施工方案進行現場放線，劃定施工范圍。勘查施工范圍內的地下管線、構筑物、電線桿、樹木等障礙物的準確位置，將其標注在施工平面圖及剖面圖上，做好拆除、遷移、保護工作，確定地下水位高度。根據建設單位的建議、結合專業隊伍的實際做法確定，本工程在設計要求沉箱的外側先做鋼筋混凝土擋土墻護壁。護壁厚度暫定600 mm，高度同設計沉箱，設計要求的沉箱墻體厚度變為300 mm，底板厚度、蓋板、梁不變，稱為逆作法。外側一橫一順密排12 m止水鋼板樁作為護壁外模。在遠離基坑10 m～15 m以外的部位挑選場地，機械開挖10 m×6 m×2 m的泥漿坑，挖出的土方不外運，直接堆放在基坑的周邊，并采用挖機拍實。采用沙袋將基坑內側全部碼放整齊，作為頂管泥漿排放的儲蓄池。

3 熱力管網頂管施工主要工序

1)頂管工作井和接收井井區現場布置原則：工作井井口周圍需布置頂管施工地面設置，包括起重機、油壓系統、供水供電、管節堆場、車輛進出通道、加工維修場地、值班室等臨時設施。頂管之前管材需一次性備齊，工作井周圍設置圍擋進行封閉施工。工作井位置通常考慮因素：a.盡可能利用管線上的工藝井；b.要考慮到排水出土和運輸方便；c.要靠近電源和水源；d.要遠離居民區和高壓線；e.避免對周圍建(構)筑物和設施產生的不良影響；f.如果管線坡度較大時，工作井宜設置在管線埋置較深的一端。

2)頂管機的安裝調試：泥水平衡頂管機頭重量達到20 t，采用50 t吊車吊裝，具體施工過程中套管的垂直運輸使用25 t吊車。起吊中必須要求使用專用吊具并且要保證平穩、緩慢，嚴禁沖擊、碰撞，同時要求由專人指揮。頂管機安裝在導軌上后，測定前后端的中心方向偏新式和相對高差，做好記錄。對工具管的電、水、油、泥水管路以及操縱設備要進行逐一連接，連接要求牢固，并對各部分分別調試最后進行全面的試運轉。

3)頂管管材的分類及安裝：a.頂管所用的管材一般常用的為鋼管和鋼筋混凝土管。鋼筋混凝土管頂管的混凝土強度等級要不小于C50，抗滲等級不小于P8，當地下水對混凝土和鋼筋有腐蝕性時，應對頂管所用的混凝土管內外壁均做防腐處理；b.管材接口：對管口焊縫進行外觀檢驗及無損探傷檢驗；c.管節安裝：一個頂程結束后方可在工作井內進行下一根管節焊接拼裝。

4)頂管過程控制：a.用全站儀在工作井內放樣出頂管軸線；b.根據放樣軸線位置在主頂中間靠近后背墻的合適位置定出激光經緯儀的中心，立好儀器支架；c.水平旋轉經緯儀，使經緯儀的軸線和頂管軸線重合；d.上下調整經緯儀，使經緯儀的坡度同管道頂進坡度相同；e.調節經緯儀的高度，使經緯儀的顯示紅點和工具機頭的光靶中心重合；f.激光經緯儀安裝完畢，施工中根據控制器上的顯示器觀測紅點偏位，正常應該紅外線點同光靶中心一致。

5)出泥泥水平衡式頂管出泥方式：全自動的泥水輸送方式，被挖出的土通過機艙內攪拌和泥，水形成泥漿，然后由泥漿泵將泥抽出，高速排出。在沉井周邊挖泥漿池，按文明施工要求和渣土處理辦法將泥漿池內多余泥漿分階段外運。頂管排出的泥漿由排泥泵排入井外的泥漿池內，根據實際情況，如果設置的泥漿池不能滿足需要，及時的采用泥漿運輸車將泥漿外運。頂管施工完成后，泥漿池剩余的泥漿待基本干燥后外運。泥水平衡法施工工藝流程圖見圖1。

6)頂管控制措施：a.嚴格要求按照頂管操作程序和設計軌跡施工，加強對頂進管道監測；b.在頂管過程中嚴格控制頂管出土量勤頂、勤出土；c.在頂管過程中勤糾偏，并且采用小角度頂進中逐漸糾偏，防止管道產生軸線位移；d.在頂進過程中加強膨潤土泥漿壓漿。在管外壁與土間始終充滿膨潤土泥漿，泥漿可以在頂管中起到潤滑和支護的雙重作用，支護著管周圍土體不擠向管外壁，同時減小管頂進對土層的拖動，這也是防止頂進管道位移的重要措施之一。

7)頂管結束后，管節接口的內側間隙應按照設計規定處理。無設計規定時，可以采用石棉水泥、彈性密封膏或水泥砂漿密封，填塞物要求抹平，不得突入管內。鋼筋混凝土管道的接口要求填料飽滿、密實且與管節接口內側表面齊平，接口套環對正管縫要求貼緊不脫落。

4 頂管的過程中需要進行緊急處理的事項

1)工具管前突然遇到障礙物；2)后背墻嚴重變形；3)頂鐵發生扭曲現象；4)管位偏差過大并且校正無效；5)頂力超過管端的允許頂力；6)油泵油路發生異常；7)接縫中出現漏泥漿現象；8)地層、鄰近建筑物、管線等周圍環境的變形量超出控制允許值。

5 頂管施工的安全技術

1)吊裝管材時，沉井下垂直點和與管體平衡點不允許站人；

2)頂管施工過程中，應加強地表沉降監測，對頂管施工區域出現地表沉降的應及時采取回填并夯實處理；對工作井出現位移的，應分析原因，制定相關技術處理措施后方可再行施工頂管；

3)長度大于150 m時進洞作業必須通風。短距離頂管可采用鼓風機通風，長距離頂管應采用壓縮空氣通風；

4)泥漿池采用欄桿及安全網圍擋。

6 頂管的經濟分析

該工程從材料和周轉來講，鋼板樁支護、護壁相對增加了成本，原設計小室墻體的厚度減少、鋼筋規格可以降低，相對來說降低了成本。但護壁施工鋼筋的搭接大大的加大了成本的投入。從人工來講，鋼筋的多次加工、多次安裝、多次搭接、多次清洗很大的增加了人工的投入。同時模板的安裝和支撐體系的安裝拆除也大大的增加了人工的投入。從機械來講，挖機必須長期在場，否則會影響開挖和進度，待機時間較長，也加大了成本的投入。但施工中不拆除或少拆除地面障礙物，不中斷地面交通；在穿越河流時既不影響正常通航，也不需要修建圍堰或進行水下作業大大減少了這方面的成本，并且帶來了很多社會效益，而且安全性大大提高。

7 結語

隨著施工工藝和技術的發展，科學技術的進步，新型的機械設備在熱力工程項目上得到廣泛的應用。熱力工程地下管線施工情況多樣復雜，為了減少道路開挖，減少施工對交通的影響，盡量不破壞道路和周圍建筑物，縮短工期，加快施工進度，我們可以采用頂管作業施工。頂管作業帶來的是地下管線施工的一次技術革命，可以使管線設計在施工工程量最經濟合理的地點穿過。我們可以利用頂管來提高施工能力和精度以及施工組織協調能力，保證熱力工程順利進行，為集中供熱事業的發展提供安全的技術支持。

[1] GB 50007—2011,建筑地基基礎設計規范[S].

[2] GB 50202—2002，建筑地基基礎工程質量驗收規范[S].

[3] 頂管施工技術及驗收規范[S].

[4] 魏 綱,魏新江，徐日慶.頂管工程技術[M].北京：化學工業出版社,2011.

DiscussiononHPPNpipe-jackingtechnologyschemeandeconomicanalysis

WangYujun

(TaiyuanThermalPowerCorporation,Taiyuan030012,China)

Based on the engineering construction scheme, the paper mainly illustrates main contents and points of HPPN at various construction phases, summarizes pipe-jacking construction security technology measures, analyzes pipe-jacking economy, and finally points out advantages of pipe-jacking technology, such as improving construction ability and construction organization coordination ability, and guaranteeing thermal power engineering smooth as well.

thermal power pipe network(HPPN), pipe-jacking technology, economic analysis

TU995.3

：A

1009-6825(2017)24-0091-02

2017-06-18

王宇軍(1982- )，女，工程師