超長(zhǎng)距離頂管施工控制淺談

楊曉靖

摘要：目前的中大型城市排水工程，越來(lái)越多的采用頂管施工，它相對(duì)開(kāi)挖管有非常大的適用性和優(yōu)越性，在地下管道施工中應(yīng)用得相當(dāng)廣泛。由于各方面的需要，必須采取超長(zhǎng)距離頂管施工，而超長(zhǎng)距離頂管施工難度較大，需要加強(qiáng)多方面控制。某污水處理廠污水排放工程，原排放管設(shè)計(jì)為開(kāi)挖管，后考慮到城區(qū)大開(kāi)挖施工困難及對(duì)周邊管線、交通及環(huán)境等影響太大，后經(jīng)多方討論改為超長(zhǎng)距離頂管施工。頂管為2根管道，單根長(zhǎng)度變?yōu)?000m，管道采用DN1800壁厚18螺旋鋼管，兩根鋼管中心距為5.25m。本工程管道外防腐采用熔結(jié)環(huán)氧防腐涂料，厚度500μm，內(nèi)防腐采用二底二面8710涂料，現(xiàn)場(chǎng)焊接采用等強(qiáng)度焊接，焊縫等級(jí)II級(jí)。

關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)距離；頂管鋼管

1 為確保頂管施工順利進(jìn)行，在施工過(guò)程中要重點(diǎn)控制以下方面：

1.1 頂管機(jī)型選擇

頂管機(jī)型主要有：氣壓平衡頂管、泥水平衡頂管和土壓平衡頂管等。本工程管道主要在粉砂土層頂進(jìn)，根據(jù)《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》CECS246：：2008中關(guān)于各土層中頂管機(jī)選型參考表，我們決定采用泥水平衡式。因?yàn)槟嗨胶忭敼芄ぞ吖軝C(jī)型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a、適用的土質(zhì)范圍較廣，在地下水位較高以及變化范圍大的條件下它也可適用。

b、可有效地保持挖掘面的穩(wěn)定，對(duì)管子周圍的土地?cái)_動(dòng)較小，因此引起的地面沉降也小。

c、在粘土層中推進(jìn)的總推力較小。

d、由于采用泥水輸送、棄土作業(yè)面連續(xù)不斷，因此它作業(yè)速度較快，作業(yè)環(huán)境也比較安全。

所以在本工程中我們采用泥水平衡頂管工具管機(jī)型，它更能適應(yīng)本工程的需要。

1.2 中繼環(huán)設(shè)置

本工程陸域管道長(zhǎng)度為1公里，頂管施工主要在粉砂土層中穿越，粉砂土層中摩阻力較大，管道管壁摩阻力超過(guò)沉井允許后靠頂力，需要在頂管布置中繼間克服管道摩阻力。

處于管道糾偏考慮，頂管施工第一道中繼環(huán)在頂管機(jī)后50m，排江管道每隔120m布置一道中繼環(huán)，主排放管需2道，應(yīng)急排放管需1道中繼環(huán)，陸域管道每隔90米布置一道中繼環(huán)，后段140米由主頂油缸解決。每根管道需10道中繼環(huán)，頂管施工共需中繼環(huán)23道，以上是在未考慮泥漿減阻的情況下進(jìn)行的計(jì)算，在實(shí)際施工過(guò)程中根據(jù)頂管頂力情況進(jìn)行調(diào)整。

1.3 泥漿減阻

頂管在粉砂土中頂進(jìn)，陸域管道長(zhǎng)度為1000m，排江管道300m左右，均為中長(zhǎng)距離頂管，同時(shí)又在摩阻力較大的粉砂土中頂進(jìn)，如何降低摩阻力是此次頂管成功的關(guān)鍵之一，此時(shí)需要采取有效措施降低管節(jié)外壁與土體的摩阻力，泥漿減阻就是行之有效的措施之一。

用泥漿減阻是長(zhǎng)距離頂管減少摩阻力的重要措施，注漿孔除工具管尾部的壓漿環(huán)外，補(bǔ)漿管按每10米布置一道，中繼環(huán)后面第二節(jié)管段和兩道中繼環(huán)中間一節(jié)管段上。補(bǔ)漿孔按90°設(shè)置四只。每道補(bǔ)漿環(huán)有獨(dú)立的閥門控制。頂進(jìn)采用“先壓后頂，隨壓隨頂，及時(shí)補(bǔ)漿”的注漿方法。

1.4 測(cè)量控制

（1）、平面控制網(wǎng)的建立

頂管施工時(shí)，按工作井及接收井穿墻孔的實(shí)際坐標(biāo)測(cè)量放線，定出管道頂進(jìn)軸線并將軸線投放到工作井測(cè)量平臺(tái)上和井壁上。在沉井四周建立測(cè)量控制網(wǎng)，并定期進(jìn)行復(fù)核各控制點(diǎn)，工作井上下點(diǎn)的投放采用5Kg線錘。

投放頂管測(cè)量始測(cè)點(diǎn)和2個(gè)后視點(diǎn)，始測(cè)點(diǎn)設(shè)在頂管后座專用測(cè)量平臺(tái)上，后視點(diǎn)設(shè)于穿墻孔上部的井壁上，定期互相校核。

（2）、管道內(nèi)軸向測(cè)量

施工管道軸向測(cè)量采用高精度激光經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量主要用導(dǎo)線測(cè)量法，測(cè)量平臺(tái)設(shè)在頂管后座處。測(cè)量光靶安裝在工具頭尾部，測(cè)量時(shí)激光經(jīng)緯儀直接測(cè)量機(jī)頭尾部的測(cè)量光靶的位置，并根據(jù)機(jī)頭內(nèi)的傾斜儀計(jì)算機(jī)頭實(shí)際狀態(tài)。

（3）、頂管水準(zhǔn)測(cè)量

直線頂管水準(zhǔn)測(cè)量用工作井內(nèi)油缸架內(nèi)的激光經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量，激光經(jīng)緯儀架設(shè)時(shí)激光點(diǎn)的高度調(diào)整為管道軸線高度，激光點(diǎn)方向和管道中軸線重合，最后經(jīng)緯儀在工具管泥倉(cāng)倉(cāng)板上的激光點(diǎn)位置即可顯示工具管位置的高程。

為了確保機(jī)頭準(zhǔn)確到達(dá)設(shè)計(jì)位置，在頂進(jìn)到最后30～50m時(shí)，用人工測(cè)量的方式，對(duì)管道進(jìn)行全線復(fù)核，確保測(cè)量工作做到萬(wàn)無(wú)一失。

2 出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題的預(yù)防措施

2.1 出洞口止水措施

為確保出洞時(shí)的絕對(duì)安全，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诰鈧?cè)進(jìn)行旋噴注漿加固，以起到擋水隔泥作用。安裝穿墻止水裝置。這種穿墻止水裝置的特點(diǎn)是用復(fù)合橡膠止水，根據(jù)水頭壓力可以用一層～三層來(lái)選擇，陸域管道采用1層止水橡膠圈，排江管道采用2層止水橡膠圈，而且止水橡膠預(yù)先裝入穿墻管裝置系統(tǒng)，既能平面止水（悶板與法蘭間），又能軸向止水（管段與穿墻管間）。當(dāng)工具管穿墻時(shí)，悶板開(kāi)啟，工具管進(jìn)入穿墻管即能達(dá)到止水目的。

2.2 防止扭轉(zhuǎn)

本工程頂管管道施工前需要安裝頂升管穿墻洞口，頂管施工時(shí)需要頂升管管道穿墻洞口保持垂直向上，需要在頂管時(shí)候注意管道偏轉(zhuǎn)情況，如果管道發(fā)生旋轉(zhuǎn)，我方采用的泥水平衡頂管機(jī)可將刀盤反轉(zhuǎn)可將管道逐步回正。

2.3 遇障礙處理措施

萬(wàn)一頂管遇到大型障礙無(wú)法時(shí)，停止施工并第一時(shí)間匯報(bào)設(shè)計(jì)、業(yè)主、監(jiān)理，確定清障方法后采取清障措施，障礙清除后繼續(xù)施工。

2.4 頂升管頂力超過(guò)地基承載力

垂直頂升管在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)頂力逐步增大而無(wú)法頂進(jìn)時(shí)，達(dá)到地基承載力時(shí)候需要潛水員沖刷河床堆土，減少頂升管覆蓋層，降低頂力。

2.5 穿越管線沉降控制及觀測(cè)

為避免頂管施工帶來(lái)的土體擾動(dòng)問(wèn)題，我方主要從施工措施，可以歸納以下幾點(diǎn)：

（1）適當(dāng)提高土壓力，使頂管通過(guò)事后地面稍微隆起，后期沉降至原始標(biāo)高，土壓力控制值可通過(guò)前100m頂管施工地面沉降觀測(cè)后取得。

（2）避免大角度糾偏，穿越道路、管線、宿舍區(qū)域前調(diào)整機(jī)頭姿勢(shì)，穿越區(qū)內(nèi)禁止有大的糾偏出土，造成超出土。

（3）頂管結(jié)束后進(jìn)行泥漿置換，特別對(duì)上述區(qū)域嚴(yán)格控制注漿壓力、注漿量。

同時(shí)在頂管穿越大堤、管線前對(duì)大堤.管線進(jìn)行沉降觀測(cè)點(diǎn)布置，對(duì)頂管軸線每隔10m（開(kāi)始段每隔2m）布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，重要管線加密布置，根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)沉降情況對(duì)頂管施工參數(shù)（速度、出泥量、糾偏角度等）進(jìn)行調(diào)整，使沉降值控制在控制范圍內(nèi)。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上對(duì)超長(zhǎng)距離頂管控制要點(diǎn)、通病及預(yù)防在理論和實(shí)踐中進(jìn)行了初步的探討，在以后的施工過(guò)程中還需要更深的研究和學(xué)習(xí)，將頂管施工技術(shù)做得更好。

參考文獻(xiàn)

[1]《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50268-2008中國(guó)建筑工業(yè)出版社2、給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》CECS246：2008中國(guó)計(jì)劃出版社

[3]《工程測(cè)量規(guī)范》GB50026-2007中國(guó)計(jì)劃出版社