頂管技術在供水管網改造工程的應用

廖 悅

（五華縣華康供水有限公司）

0 引言

近年來，城市給排水施工工程的數量不斷增加，有效保障城市的日常穩定運轉，但由于大量工程的開挖，導致對地面及道路造成嚴重破壞。頂管技術，也稱非開挖管道敷設技術，在施工過程中，對于地面的開挖較少，或者基本不開挖。在供水管網改造工程施工中，應用頂管技術可以有效減少施工對于城市的污染以及對周邊居民日常生活的影響，確保施工的穩定進行，已經得到了十分廣泛的應用。

1 頂管施工原理

隨著隧洞盾構法技術的不斷發展，為了更好適應現代工程，延伸出頂管技術，從而為非開挖大直徑工程提供良好操作方式。在施工中，管道直徑若是在DN800～4 500 mm，由于其直徑較大，若是采取以往施工技術，則會增加眾多工作量，應用此技術，則可減少或不需要開挖，通常是在兩側工作面安置接收井與工作井，利用工作井中管道間中繼間和主頂液壓油缸等設備，工作中可產生頂力，以此破壞土層結構，再通過工具松散土體，即可簡單使用緊隨工具埋設管線，并將卵石等堅硬物體運出管道，避免對管線埋設造成影響。頂管施工原理主要是利用掘進機對設計管線巖土連續施加作用力，以破壞巖土體，讓其松散后利用工具推出管道。

2 施工工藝

頂管部分管線頂管的設計深度是4 m，管壁厚80 mm，管徑則是800 mm，總體管長是275 m。在施工之前進行地質勘測，報告顯示地下土層以礫石土層、沙子及粘土為主，則以此為依據，頂管施工選擇人工方式，設備則選用液壓千斤頂，設置頭部刃口工具管，下口與上口分別為30 cm與100 cm。制作工具管材料是鋼板，具有導向、保護管道與起切土作用，利用工具管擠壓巖土，讓土體保持松散狀態，液壓千斤頂頂進后，即可將松散土體擠入管內，利用雙膠輪車，讓施工人員將多余土體運出去。

施工中應當以土質實際情況為依據，在刃口附近適當設置擋板，或是在管內設置格柵，避免頂進過程中發生土體坍塌等情況，影響后續工作。

3 施工計劃

3.1 安排工期

工程中頂管施工較短，為保證資源分配合理性，與總施工進度相結合。

3.2 配置資源

工程資源配置作為其中重點，其合理性可在減少施工成本的同時，縮短施工工期。

3.3 安全環保

3.3.1 安全

一是進場人員需佩戴勞保設備及工具；二是在施工現場附近，選擇恰當部位立起警示牌，做好圍擋工作，避免無關人員誤入；三是定期保養工程中的車輛、機械與設備，保證管路安全，以免埋下安全隱患；四是工程不可避免需要進行夜班施工，此期間應保證現場照明度，合理進行照明設施布置；五是培訓人員安全知識，尤其是面對突發情況，應有一定應急能力。

3.3.2 環保

一是在施工現場灑水，避免粉塵飄起，以彩條布覆蓋車輛上運輸的渣土；二是設置排水溝，將施工廢水沉淀后統一排放，避免胡亂排放污染附近水系；三是設置指定位置，排放施工中棄渣、廢水廢油等。

4 施工工序

4.1 頂坑施工

式中：L 為工作井長度；L5為頂進管導軌留下長度，約為0.40 m左右；L4為后背墻厚度，約為0.60 m；L3為出土工作間，約為1.40 m；L2為頂管長度；L1為管節長度。

式中：B為工作井寬度；S為操作寬度，約為3.00 m；D為混凝土管徑。接收井同樣以上述公式進行計算，技術參數如表1所示。

表1 技術參數表

4.2 頂進施工

4.2.1 確定參數

以地質勘探數據、實際情況及方案設置頂管參數。

式中：F0是總頂力標準；L為設計管道頂進長度；D1為管道外徑；fk為土與管道外壁摩阻力，由于工程主要是粉性土與粘土，其摩阻力為8 kN/m；NF 則是工具管迎面阻力。通過計算后，總頂力標準未超過混凝土管節允許頂力，3.04 為其安全系數，有效滿足頂進施工需求。施工中設備為千斤頂1 臺，規格為100 t。

式中：B為導軌規矩，R則代表管道徑。經過計算后，安裝參數中，設計管道坡度與兩條導軌縱坡相符，軌距設計為0.51 m。并且，保證軌道并不會超過3 mm偏差，兩軌間距約為1.00 mm，下口與上口長度分別是30 cm 和1 cm，頂面高差在3 mm 范圍內。設備則選用輕鋼與型鋼制作，工具管為鋼板制作。

4.2.2 安裝設備

在頂管施工中，設備包含主頂泵站、工具管、主頂油缸、導軌及千斤頂等（見圖1）。

圖1 設備安裝圖

4.2.3 施工工序

調試設備。當安裝完頂進設備后，則施工人員應當根據技術規范做好試車調試工作，檢驗設備安裝精度是否滿足要求，避免出現安裝偏差等情況。

一是下放之前需檢查管道是否存在裂痕、破損，內壁清潔情況、是否平直無缺陷等；二是在吊送管道時，吊送管道與規定井下距離相距在50 cm范圍下，工作人員方可下到井底幫助作業，輔助管道安放至指定導軌部位。

一是頂進每節管道約為30 cm時，即需測量前后高程與中心軸線，遵循勤頂勤測、隨挖隨測原則，及時矯正偏差，以免問題積累對后續施工造成更大影響；二是入土工具管施工，對頂進偏差加強控制，確保高低偏差不超過1 cm，中心偏差在0.50 cm范圍內；三是若是頂進測量中發現偏差，則需要及時糾正，若是同時存在左右與高低偏差，則以較大偏差方向為切入點，分析偏差原因，為后續頂進工作提供資料，以免再次發生偏差問題。

一方面定期測量平臺后視點、起始點及控制網，若是發生較大偏差，則需立刻分析原因，做好修正工作。另一方面，當管內存在不超過0.20 mm 裂縫，則使用涂料或環氧砂漿修補，保證裂縫在完成修補后無滲漏情況，裂縫若是超過0.20 mm，則需要依據裂縫位置、現場情況制定相應方案。

控制頂進測量。一是布置測量平臺與控制網，業主為施工單位提供基準測量控制點，通過復測后，可依據基準點進行工程整體測量控制網布置，將其設置在工作井附近，其中包含井下測量后視點、起始點及軸線點；二是控制頂進測量。同時在施工坑中設置高程樁與中心樁，導向設備以激光水平儀為主，做好頂進方向觀測工作。

糾偏。頂進施工中為保證管道能夠沿著設計方向頂進，施工時需要在中心軸放置激光靶，以觀測控制管節情況，若是發生偏移則可及時糾正。

在記錄中主要包含設備運行、測量工作、地質勘察、頂進尺寸、超挖詳細位置、問題及對策等；而記錄管理則需要與作業交班實現同步交接，班組管理者需進行簽字，保證管理有效性。

5 結語

總之，在工程施工中，為了不會對交通、建筑物等造成破壞或影響，則可利用頂管技術進行管道埋設，不僅能夠將工期縮短，還能提高施工質量，維護人員安全。同時，本次工程中可知，頂管施工需要做好施工組織計劃，良好的計劃能夠為后續施工提供指導，優化資源配置與施工間距，進而促進施工經濟效益提高。