市政污水管道施工中頂管技術的應用

韋華軍

（廣西綠城水務股份有限公司 廣西南寧 530021）

頂管施工即非開挖施工法，在管道埋設中不開挖或少開挖。工作坑中采用特定設備產生一定頂力，用于克服土壤和管道之間的摩擦力，按照設計要求將管道頂入到土中，然后將土方及時運走。當一節管道進入到土層以后，對第二節進行持續頂進。原理為充分借助油缸和管道之間的推理，將掘進機或者是工具管等從坑中穿過土層直到接收坑。目前，隨著市政設施的不斷完善，作為一種能最大限度降低影響、干擾和破壞的施工技術，頂管施工逐漸得到廣泛應用。

1 工程概況

施工區域目前存在很多地下管線，相互交叉，污水管道難以開挖施工；同時，范圍內還設有大型購物廣場和交叉路口，日常交通十分繁忙，車流與行人都巨大。綜合考慮以上實際情況，經多方研究與討論，一致同意采取頂管施工技術，機械頂管，人工頂管管徑D2800，機械頂管管徑D2600～2000。采取頂管施工技術的起迄樁號為k9+500～k12+500，總長為3000m。

2 頂管施工工藝

2.1 工作井設置

在設置工作井的過程中，應嚴格按照以下基本原則：①充分利用管線上已有工藝井；②保證排水、出土與日常運輸的便利性；③盡可能遠離高壓線與居民區；④盡量避免與管線、樹木及構筑物產生接觸；⑤設置工作井數量不能太多，用于降低成本，盡可能縮短工期[1]。

2.2 工作井施工

（1）工藝流程

工作井施工工藝流程如圖1所示。

圖1 工作井施工工藝流程圖

（2）施工測放與基坑開挖

現場使用全站儀準確放出工作井具體位置和沉井壁具體位置。使用反鏟挖機對基坑進行開挖，由人工進行挖探管線予以配合。

（3）墊層鋪設

在刃腳部位進行墊層的鋪設，鋪設材料為中粗砂，厚度按500mm控制，分層鋪設，每層鋪好后都要將其夯實，最后用水準儀進行找平。

（4）制作井壁

①井壁支模

在井壁支設的模板采用組合鋼模，腳手架需要和模板分離，各自形成一個系統，避免因下沉產生破壞。采用對拉螺栓對模板進行加固，并加焊止水片。在施工縫處進行鋼板的埋設，形成止水帶，支模時注意收口，不得出現上大下小。在沉井壁上設置預留洞，于制作過程中在洞口處埋設穿墻管，在管中埋好夯實以后的粘土。

②鋼筋綁扎

沉井段的水平鋼筋使用幫條進行焊接，而豎向鋼筋則應使用壓力焊進行焊接，所有接頭都按照設計要求錯開，設置支撐，按照1.5m的間距進行。在井壁中設置的插筋都要采取有效的加固措施。

③井壁澆筑

刃腳和筒身的澆筑必須分段進行，保證對稱性、均勻性與連續性，防止地基不均勻沉降使沉井產生裂縫與傾斜。筒身完成澆筑后應達到密實，表面光滑且平整。如果存在防水要求，則應在穿螺栓孔的中間進行止水環的加焊；水平施工縫部位的筒身需要設置鋼板止水帶，從筒壁上突出的部分，需要在拆模以后將其鏟平。

（5）沉井施工

①開工前檢查結構的外觀，確定混凝土強度與抗滲等級，以勘測報告為依據對極限承載力等參數進行計算，將計算結果作為判斷不同階段是否產生突然沉降等現象的依據。

②施工前應在分區分組的基礎上依次拆除磚墊座與承墊木，抽出墊木以后，用砂礫、砂石及卵石等材料進行充填。

③施工采用排水下沉的方法，在機械開挖的基礎上輔以人工配合，采用卷揚機進行吊運施工，開挖產生的土用載運汽車將其運輸到設計指定的地點[2]。

④對于小型沉井，開挖時采用人工，也可采用風動工具；對于大型沉井，在井中采用反鏟機進行開挖。開挖應分層且對稱，從沉井的中間不斷向四周進行，層高按0.4～0.5m控制，在刃腳的周圍應留設一定寬度的土堤，再沿刃腳的方向進行土層切削，一次切削5～10cm，如果土層在切削后產生破裂，則應在自重下進行擠土，避免發生傾斜。

⑤施工采用排水的方法進行。管壁不斷下沉時，處在外側的土會產生下陷，和筒壁之間產生空襲和，通常在筒壁的外側進行填砂，高度要達到30cm以上，用于降低摩阻力，同時減輕清淤壓力。

（6）沉井封底

①下沉到要求的標高，且2～3d不再發生下沉后，開始封底。

②封底之前，對接觸表面進行清洗與打毛，將井底修整成鍋底的形狀，從刃腳不斷向中心進行開挖，用卵石進行充填。

③澆筑需要在沉井上分層連續進行，從四周開始不斷向中央澆筑，并在澆筑的同時使用振搗器進行振搗，如果井中存在隔墻，則應在對稱的基礎上進行逐孔澆筑。

④澆筑完成后立即養生，待實際強度達到要求后，開始封堵。

2.3 頂管施工

（1）施工準備與施工方法

開工前仔細掌握圖紙，再對頂管軸線實施定位，進行工作坑放樣與高程的準確測量。以已經完成施放的軸線和平面位置為依據，進行導軌的預埋，兩條導軌之間的距離按0.7m控制。完成對軌道的安裝之后，對設備進行安裝調試，并于沉井上進行各類設備的安裝施工。在混凝土底板實際強度滿足要求后，正式開始頂管。

（2）管道頂進

開挖采用人工完成，而頂管則主要采用機械進行，對第一節頂管進行安放時，需要對管道的軸線及高程進行認真復核，確認無誤后，開始頂管。在不容易產生擾動，且視線清晰的位置設置控制點，同時予以有效保護。

①頂管的工藝流程為：圍擋施工→人工開挖→平臺搭設、起重設備就位、支架搭設→人工開挖→頂管機械就位→頂管施工→井身砌筑→支撐拆除→管道清理和打口。

②施工測量：施工開始前對管線情況進行調查，確定并檢查管線所在位置和高程。現場的測量人員必須持證上崗，所設水準點必須在閉合以后才可以使用。

③后背安裝：和墻壁緊貼，澆筑混凝土，澆筑完成后貼鋼板，平面和管道的中心線必須保持垂直。頂力設備采用油壓千斤頂，其行程應達到700mm以上。以頂力為依據進行計算，設置兩臺千斤頂，和管道的中心線呈對稱形式布置。施工過程中，頂力要控制在5000kN以內。

④導軌安裝：導軌為140槽鋼，寬度根據頂管直徑確定，高程采用水準點進行測設。導軌的底部與兩側均使用槽鋼進行焊接加固。

⑤管前開挖和頂進施工

頂管偏差高程不能超過+1cm與-2cm，開挖長度通常為30cm，要控制在50cm以內。頂管的上部可以超挖3cm，但管壁和土基面必須保持吻合。在工作坑中設置兩個可以校準的中心點及水準點，施工過程中要對其進行妥善保護，避免發生碰撞。頂進過程中應連續施工，避免由于中途停止而增大摩擦力，導致頂進無法進行。如果遇到以下情況，必須停止頂進，立即采取有效措施進行處理，管道前方產生塌方；后背發生傾斜或產生嚴重的變形；頂鐵變形，出現很大的錯位，而且無法進行校正；頂力超過預計等[3]。

⑥清理收尾

在完成頂管之后，積極組織相關里相對管道進行清理。將臨時設置的磚擋墻拆除，進行流槽的澆筑與二次混凝土安裝蓋板，進行土方回填，使地面恢復到自然的標高。

⑦質量要求

頂管時允許偏差按表1要求控制。頂管位置準確，不偏移，管節沒有錯口，底部設有一定坡度，沒有倒落水。接口環和灌縫正對，并和管外周緊貼，端部墊板設置牢固，無脫落。各段管節上沒有裂縫和滲水，且管道中沒有泥土與建筑垃圾。

表1 頂管允許偏差

3 結束語

截至目前，本工程頂管施工已順利完成，經檢查，頂管施工質量達到預期，說明以上所用頂管施工技術合理可行，既能保證施工質量，還能縮短工期，減少或避免對周圍其它管線及建筑造成的影響，符合在復雜市政環境下進行污水管道施工的要求，具有良好的推廣與應用價值。