矩形頂管在電纜工程中的應用分析

王恩來

摘 ?要：頂管技術已廣泛應用于地鐵、公路、電力、熱力、排水等城市隧道工程。圓形隧道因其結構受力合理、施工工藝相對簡單而廣為采用。與圓形斷面相比，矩形斷面有效使用面積通常大20%以上。在城市隧道中人行地道、電纜溝、綜合管廊等市政隧道工程尤以矩形最為經濟，本文結合電纜工程實際對此進行了分析探討。

關鍵詞：矩形頂管;電纜工程

1 矩形頂管方案簡介

隨著城市中心城區電力需求迅速增加，電纜通道建設任務日益嚴竣，電纜通道的建設逐漸成為制約城區電網發展的主要因素。城區內道路管線密集、交通流量大，新建管溝多位于車道上，管線橫穿多，管溝覆土較深，采用明挖施工對周圍環境影響極大，在施工困難地段采用非開挖施工可有效解決問題。

工藝成熟、應用廣泛的非開挖施工主要有盾構法、淺埋暗挖法（礦山法）、頂管法，頂管法以其工藝先進、施工速度快、施工安全、質量可靠、對周邊環境干擾少等優點應用最為廣泛。在敷設管道時，為了不影響地面房屋和其他工程設施，用千斤頂將預制的管段或箱涵配合挖土向前頂進，這就是頂管法。

按照斷面的不同，預制箱涵形狀有圓形、拱形等。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，施工簡便，在工程中最為常見。但圓形斷面空間利用率低，與圓形斷面相比，矩形斷面有效使用面積通常大20%以上。在城市隧道中人行地道、電纜溝、綜合管廊等市政隧道工程尤以矩形最為經濟。

1.1矩形頂管施工優點

采用矩形頂管法施工，不需要搬遷地下管線，不破壞地面道路結構，也絲毫不影響現有道路交通的正常運行，一切施工均在道路面以下進行。采用先進的土壓平衡項管機，施工期間無噪音，地面沉降及地下管線的變形均在可控制范圍，斷面利用率與明挖電纜溝一樣。

1.2明挖法與矩形頂管法經濟比較

明挖法施工的優勢往往在于土建造價較低，而矩形頂管法地下通道單位長度造價要高于明挖法。但是，如果將地下管線的改遷費用、道路翻新費用一并考慮，在一般大城市，上述兩種施工工法的綜合經濟成本就相當了，對于地下存在搬遷費用較高管線（如信息管、通信管等），則矩形頂管法就有決定的優勢。如果將道路通行受阻、施工噪音等社會成本也考慮進來，矩形頂管法相對于明挖法有不可替代的優勢。

2矩形頂管管節設計

2.1管節的材質及結構驗算

從工程成本考慮，管節以采用預制鋼筋混凝土結構為好，但也不排除為特殊需要而加工鋼制管節，考慮到一般頂管通道線路長度均不長，頂管段覆土厚度及工程地質、水文地質情況變化不大，故設計可采用統一標準，按荷載及地質條件選取埋深最深，最不利工況進行計算，使工程具有一定的安全可靠性。

2.2管節斷面的選取

頂管斷面的確定主要取決于工程的使用功能，同時還要考慮施工誤差、測量誤差、管節加工及運輸等因素。首先必須滿足電纜容量需求，其次作為人行的非開挖地下電纜通道，一般高度考慮最低1.4m凈高，通道的凈寬保證在0.65m左右，滿足人行的要求。

2.3管節的長度

管節長度越長可使同等長度通道內的接縫越少，漏水環節少，提高了通道的縱向剛度，加快施工進度，降低了工程造價。但管節長度主要受到運輸條件及起吊設備的限制，不能無限制的加大，對于混凝土管節宜取長1.5 m～2.0m。

2.4管節縱向連接

對于混凝土管節，管節接頭采用 “F”型承插式，接縫內設由鋸齒形橡膠止水圈和雙組分聚硫密封膏組成的兩道防水裝置。

2.5其它構造

管節四周應設置注漿孔。頂進施工中，對管節四周進行膨潤土漿液注漿，以形成泥漿套。減小土對管壁的摩擦力。頂進完成施工后，采用水泥漿進行置換，固結管節周圍的±體。混凝土管節設計中應將施工措施中的預埋件及今后設備安裝的預埋件一并考慮并預埋到位，以免將來不必要的植筋、打膨脹螺絲等操作對構件混凝土產生的不利影響。

2.6進出洞口接口設計

為適應頂管進、出洞口的防水、連接構造需要，在頂管工作井側墻進、出洞口處預埋特殊鋼環，以確保頂管施工期間及使用階段接口處的防水需要。

3頂管施工技術

3.1工作井

頂管線路兩端均需設置工作井，分別為出發井和接收井：出發井和接收井頂部均留設掘進工具頭吊裝孔，出發井受頂推工藝限制，長度較長：接收井長度受頂管掘進頭大小控制，一般尺寸不大。工作井采用現澆鋼筋混凝土結構，采用明挖施

3.2正式頂進

正式頂進前，應調整好工具頭及千斤頂的初始狀態，并確認各控制參數的初始數據，復核定位測量軸線。初始頂進過程為參數積累調整階段，頂進速度不應過快，一般可控制在10 mm/mln。進入正常頂進后，頂進速度可控制在20～30 mm/mln。掘進頭和管節設置注漿孔，邊頂邊注漿，形成潤滑面，起到減摩、減少背土的作用。

3.3施工監測及管線保護

頂管頂進前，先埋設地面道路沉降觀測點，建（構）筑物沉降觀測點，地下管線的直接或間接觀測點以及土體分層沉降觀測點等。頂管頂進期間，根據各項變形監測數據及頂管施工所采用的參數，不斷優化調整，使頂管在全線推進中，能隨地質、埋深、環境條件變化而動態地、合適地確定施工參數，將地面沉降控制在+10—一30 mm范圍內。

4.電纜工程中矩形頂管應用

某電纜工程新建兩回電纜線路路徑長度為3.5km，全線采用電纜敷設方式，電纜構筑物設計埋深不低于1.2m。其中穿越一處道路該道路南側有城市排水河溝一處（寬10m，深3.5m）。道路北側有熱力管道一處（管徑為φ800mm）、燃氣管道一處（管徑φ200mm），設計埋深均為1.2米。同時沿線各路口均分布有雨水、污水、自來水等管線，埋深范圍為1.2m～2.5m。該工程采用矩形頂管，斷面尺寸1.2mX1.4m（寬X高），管節每段2m，埋深6～8m。

參考文獻

[1] ?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.

[2] ?葛金水，沈水龍，許燁霜.現代頂管施工技術及工程實例[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[3] ?葛春輝.頂管工程設計與施工[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.