頂管在雜填土層中的施工應(yīng)用

劉海濤

摘 要：頂管施工是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)技術(shù)。頂管法施工是在工作坑內(nèi)借助頂進設(shè)備產(chǎn)生的頂力克服管道與土的摩擦力，將管道按設(shè)計的坡度頂入土中，并將土運走。采用該技術(shù)施工，能節(jié)約拆遷費用減少環(huán)境污染及道路的堵塞具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：設(shè)備;頂進;工作坑

1 工程概述

第二雨水泵站工程位于天津臨港經(jīng)濟區(qū)南部區(qū)域，經(jīng)三路與緯八路交口西南角，周圍范圍內(nèi)雨水經(jīng)過泵站收集提升進入排水明渠。本工程頂管部分為穿越經(jīng)三路雙排d2000鋼承口鋼筋混凝土管（Ⅲ級），單排長度88m，雙排總長度176m。由經(jīng)三路西側(cè)頂進坑始發(fā)，順水流方向至接收坑終止。

2 工程特點

2.1本工程頂管施工橫跨整個經(jīng)三路，圖紙設(shè)計為2d2000鋼承口鋼筋混凝土管道，單排長88m，總長176m。頂進坑管道外底標高-3.9m，接收坑管道外底標高-4.0m，下降坡度為0.11%;經(jīng)三路路面標高為+4.9m左右，頂管頂標高為-1.6m，故頂管管道埋深6.5m左右。根據(jù)地勘報告和實地勘探，頂管所處地層66m左右為粘土和淤泥質(zhì)粘土層，土質(zhì)相對均勻;22m左右為建筑廢料等雜填土，土質(zhì)情況復(fù)雜，施工困難。

2.2經(jīng)三路沿線兩側(cè)埋設(shè)有各類雨污水、電力通信管線等，情況比較復(fù)雜。其中距離頂管管線最近的是經(jīng)三路西側(cè)d1500的污水管，該污水管管底高程為+0.5，下方為0.5m左右厚砂石基礎(chǔ)，考慮附近區(qū)域沉降，d1500污水管砂石基礎(chǔ)底標高為-0.5m左右。而頂管管頂高程為-1.6m;所以兩者相差1.1m左右，滿足施工要求。

2.3頂進坑和接收坑沉井預(yù)留洞口均已按照設(shè)計圖紙完成，所以對頂管的施工精度要求很高，管道必須準確進出原預(yù)留洞口，同時由于管徑較大，施工過程中的偏差調(diào)節(jié)有一定困難。

3 機械選擇

根據(jù)頂管技術(shù)規(guī)程，地下水位以下的頂管應(yīng)采用具有平衡功能類型的頂管機。本次頂管采用泥水平衡式頂管機。泥水平衡式頂管機是通過調(diào)節(jié)出泥艙的泥水壓力穩(wěn)定開挖面，棄土以泥水方式排出頂管機的方式工作。

該類型頂管機適用于：粉質(zhì)土、粘土、滲透系數(shù)小的砂性土等，并對刀盤進行改裝之后可以切削各類雜填土。

4 現(xiàn)場材料設(shè)備安裝

4.1導(dǎo)軌安裝

4.1.1把地面上建立的測量控制網(wǎng)引至工作井內(nèi)，并建立相應(yīng)的控制點，便于頂進施工時復(fù)測。頂進坑內(nèi)精確測放管道軸線，管道中心高程-2.7m。

4.1.2安裝導(dǎo)向軌：

4.1.3導(dǎo)軌采用壁厚20mm無縫鋼管制作，要求表面平直光滑無毛刺并固定在軌枕上。導(dǎo)軌在管道頂進時不可產(chǎn)生位移。導(dǎo)軌對管道的支撐角度宜為60度左右，導(dǎo)軌頂面高程-3.7m， 保證管道中心對準穿墻管中心。

4.2靠背、千斤頂?shù)扰浼惭b

靠背采用1塊3m×2m×0.4m型鋼組合體，貼于預(yù)留洞對面的墻壁上，靠背與墻壁直徑留3cm左右空隙，注入細石混凝土，保證靠背穩(wěn)固且立面垂直。頂進完成一管道后吊裝至另一管道使用。

千斤頂數(shù)量4臺，分上下兩層每層2臺布置。上層千斤頂在管道水平中心線以上，兩千斤頂中心距2.1m左右，并與管中心左右對稱;下層千斤頂在管道水平中心線以下，兩千斤頂中心距1.7m左右，并與管中心左右對稱。上下兩層千斤頂?shù)暮狭χ行膽?yīng)低于管道水平中心，其距離水平中心線尺寸為管道外徑的1/10～1/8（CECS246-2008 P49），頂管管道外徑2400mm，所以應(yīng)該使千斤頂合力。

在頂進坑上部安裝千斤頂高壓泵站，最大負荷壓力值30Mpa，當壓力表讀數(shù)接近該數(shù)值時，必須進行注漿減阻。高壓泵站對應(yīng)4臺千斤頂安裝有4個高壓球閥，球閥規(guī)格為YJZQ-J15N，工作時打開對應(yīng)球閥，相應(yīng)千斤頂就可施加應(yīng)力。

4.3、激光經(jīng)緯儀安裝：頂管機械和千斤頂系統(tǒng)全部安裝調(diào)試完成之后，在靠背正前方安裝激光經(jīng)緯儀，經(jīng)緯儀采用固定儀器法安裝，激光角度暫定為向下0.17%（沉井完成后預(yù)留洞實際高度調(diào)整），通過激光經(jīng)緯儀數(shù)字角度調(diào)節(jié)準確。軸線控制為管道正中間，標高為預(yù)留管道中心-2.7m左右上下可調(diào)節(jié)，通過鋼管焊接托架，托架與頂管系統(tǒng)獨立，避免誤差。

4.4、管道初始頂進：該階段緩慢進行不可以進行糾偏，要始終注意觀察掘進機與基坑導(dǎo)軌的接觸情況是否正常，如果不正常或有大的變化，必須停止頂進，經(jīng)原因分析后，再決定是否繼續(xù)頂進。啟動刀盤、打開進回水系統(tǒng)，左側(cè)管道為進水管，右側(cè)管道為出泥管，兩管道直徑均為100mm，出水管道正常出泥漿后，頂鎬徐徐頂進，速度小于30mm/min ，有異常立即停止。

5 泥水系統(tǒng)

根據(jù)地質(zhì)勘查資料和相關(guān)施工經(jīng)驗，本工程頂進過程中無需注漿，但是地質(zhì)突變等其他原因引起壓力增大，讀數(shù)接近30Mpa時，則需要注漿，在此進行說明。注漿設(shè)備根據(jù)土質(zhì)情況和注漿長度確定，選用P25噴漿泵，功率4kw，壓力2.6Mpa。注漿液主要由膨潤土和水組成（1：3左右），并添加適量碳酸鈉，增加粘度。在管道安裝過程中，每3節(jié)管道中有1節(jié)管道需要預(yù)留注漿孔，注漿孔按照上下左右方位共布置4個，而且每個注漿孔均設(shè)置球閥開關(guān)控制啟閉。注漿設(shè)備安裝完畢后，先通過注水的方式進行試運轉(zhuǎn)，試運轉(zhuǎn)期間觀察壓力表讀數(shù)和輸漿，管道有無漏漿現(xiàn)象，各接頭連接是否牢固，一切正常后開始注漿。臨時圍埝由建筑廢料等填充，透水性極好，頂進過程中的注漿液很容易擴散，造成雜填土層不穩(wěn)定。因此頂進結(jié)束之后，在兩頂管管道中心線位置注入漿液（水泥、水玻璃、磷酸）防止道路下沉。注漿孔直徑50mm，深度自路面至管道底（-4.0m），間距3m一個。

6 收尾工作

首先關(guān)閉主電源，關(guān)閉油泵、泥漿泵等各類閥門;然后拆除排泥管線、進水管線、油泵管線等;接著拆卸掘進機、千斤頂、頂鐵、水泥漿攪拌機等主要設(shè)備;最后拆除靠背、導(dǎo)軌及預(yù)埋件等配件。吊裝過程要先上后下，逐件起吊，要有專人指揮，吊車下嚴禁站人，吊車型號及方案詳見本工程起重吊裝方案。另外現(xiàn)場泥漿池、蓄水池必須清理干凈恢復(fù)原貌，頂進坑接收坑內(nèi)進行清洗，預(yù)留注漿孔洞水泥砂漿回填密實。