淺談市政大口徑管道工程頂管施工工藝

吳柳林

（昆山市自來水集團有限公司，江蘇 昆山 215300 ）

0 前言

隨著近些年來我國經濟領域的不斷深化發展，從而有效地推動了我國城市的進一步發展，并且隨著城市人口的不斷增長，城市在建設的過程中對于空間的利用率也在不斷的提高，尤其是對于地下空間方面的開發與利用得到了有效地發展。由于城市施工區域方面的限制還有對于施工區域的環境的相關要求，所以地下頂管施工成為現階段大口徑管道工程建設中穿越障礙物的最佳方案。在具體的實施過程中，對于施工現場周邊的影響相對較小，同時對于城市交通的影響也較小，能盡可能降低對市民活動的影響。

1 頂管施工原理概述

頂管施工方法屬于當前較為常見的一種關于地下管道方面的施工方法，其主要是利用了主頂油缸還有中繼間的頂進力，將頂管掘進機由工作坑內穿過土層頂進到接收坑內吊起，從而把管道在掘進機后展開相應的跟進埋設。在具體的施工過程中結合施工區域的土層地質方面的情況以及管線的實際長度等方面因素從而科學合理地確定對工作面的具體開挖方式。管道頂管通常在施工的過程中采用的有兩種工作方法，分別有泥水平衡式還有土壓平衡式。泥水平衡頂管主要是利用的泥水平衡機展開有效地施工，同時在施工的過程中借助頂管機泥水倉中的泥水的壓力進行對頂管機所在的土層內的土壓力還有地下水壓力予以有效地平衡，借助所排出的泥水進行對棄土運輸。泥水平衡式較土壓平衡安全可靠，技術先進，且施工速度快，所需要的設備成本相對高些，投入的資源也相對大些。

2 頂管施工前的準備工作

在進行頂管工程的具體施工之前，參與施工的相關工作人員應當進行對設計圖紙的全面有效地學習，并且需要對頂管施工區域的土質方面還有水文方面的具體情況展開進一步的深化了解，從而明確施工區域的地上還有地下構筑物的結構、高度以及其相應的物理方面還有化學方面的性能等因素，并在此基礎上進行施工方案的科學合理的制定。在進行施工方案的制定過程中，應當制定相對科學合理的具有針對性以及可實施性相對較強的安全施工措施。除此之外，還應當制定相對較為完善的安全生產制度體系，并且進行安全責任的有效劃分，從而明確安全責任，進而保障在安全的前提下推動施工相關工作的有序開展。在具體施工之前還應當根據施工過程中所采用的頂管的管徑的大小以及相關的施工工藝制定科學合理的機械設備計劃，并且在進行計劃制定的過程中需要采用安全防護裝置還有制動裝置等方面達到相關規定的具體要求的機械還有設備，在準備采用新的設備時，應當應當進行安全操作規程的科學制定，還應當對其施工用電方案進行及時有效的調整。在具體施工之前應當組織所有參與施工的工作人員進行一次崗位教育，并且針對特種作業的相關人員在上崗之前應當嚴格執行持證上崗制度。

3 頂管工作井、接收井位置選擇

根據施工測繪進行管線位置的確定以后，頂管工作坑的具體位置應當根據地形、地下管線等障礙物綜合考慮，從而盡可能的降低土方開挖量以及支撐保護還有排水等方面的工程工作量。根據所在采用的頂管的具體材質、管道吊裝、出土、排水等方面的相關因素予以有效地考慮，避免出現在施工過程中吊車在高壓線路下或燃氣管道附近施工等嚴重違反安全規范的相關施工行為的出現。通常情況下，工作井和接收井應布置在相對空曠的地方，如只有一處空曠位置，則優先考慮布置頂管工作井，以保證頂管材料堆放、頂管監控室、吊裝硬化場地、泥漿池等工作場所占地空間。一般而言，為保證工程順利實施，大口徑頂管工程工作井施工區域占地面積不宜小于900 平方米，接收井施工區域不宜小于400 平方米。

4 頂管工作井以及接收井施工

頂管工作在進行設計的過程中，通常情況下需要對其結構形式還有外部形狀以及空間尺寸和洞口及刃角斤進行綜合全面的考慮。本文主要是結合某城區DN2200 大口徑供水管道頂管工程實際情況，在此次工程施工過程中，主要是采用的泥水平衡式機械頂管的施工工藝。由于此次工程改造過程中覆土相對較深，因此工作井為直徑12 米內徑的鋼筋混凝土沉井，接收井為直徑6 米內徑的鋼筋混凝土沉井。在施工過程中其施工工序主要為：開挖基坑—制作模板—進行鋼筋的綁扎安裝—澆筑混凝土—養生拆模—下沉—封底—關于井周的處理，對于大口徑的頂管來講，由于其頂進力相對較大，頂管頂進都需要傳遞到工作坑后土體，然而在沉井下沉階段難免會出現井外壁還有土體間存在一定程度的空隙的情況出現，若出現的空隙相對較大對于工作井頂井階段的安全性與穩定性會產生一定程度的影響，因此沉井施工工作完成以后，在進行頂管施工前應當對工作井井周予以水泥凈漿注漿處理，通過注漿使得井周的土體保持密實的狀態，從而不僅能夠使得井體的穩定性得到有效的保障，還能夠使其土抗力得到有效地提升。

當然，除鋼筋混凝土沉井工藝外，頂管井還常選用SMW 工法井，它具有施工速度快、對周圍影響小、造價相對低等優勢，適用于管道埋深不大的頂管工程，根據我市頂管工程的相關經驗，SMW工法井深度一般不超過13-15米。

5 頂管掘進設備的選擇

通過對施工區域的地質方面的實際勘察報告所提供的土質方面的分析，本文所結合的實際案例中頂管所選擇的是泥水平衡頂管機頭。此幾種的刀盤能夠結合前方土壓力的實際變化進行自動化的調節，并且刀盤在伸縮的過程中其進泥量也會產生一定程度的變化，通過進泥量的變化從而能夠令前方平衡土壓力一直保持定值。此類型的機種屬于現階段平衡土壓力準確度最高的頂管機，從而能夠盡可能地控制地面沉降量。此外，泥水平衡頂管機頭為全封閉裝置，相對人工取土的土頂機頭而言，安全性得到大力提升，在大口徑頂管工程、長距離頂管工程以及穿越航道河道等頂管中應用廣泛。

6 頂管入洞口技術方案

在完成工具管的安裝以及調試等方面工作以后，將其推進到預留孔1 米的位置，利用空壓機進行對井洞口的風度予以鑿除，并且采取有效措施及時將其清理完。然后把工具管推入途中，并且保持3 個小時到4 個小時，從而進行對其具體的靜止土壓力予以有效地測量，根據理論土壓力，從而制定出控制土壓力。

7 頂管外壁注漿

大口徑頂管頂力控制其重要的方面在于最大程度地進行頂進阻力的有效降低，想要實現頂進阻力的降低其最為有效的方式是注漿。在具體的注漿施工過程中通常情況下能夠將其分為機頭同步注漿還有管道補漿這兩部分。通過注漿能夠使得管道的周外壁形成泥漿潤滑套，從而實現頂進的摩擦力得到一定程度的降低。在頂進作業階段利用壓降泵進行對管材與周邊土體間的空隙中進行膨潤土懸浮液的灌注，該部分懸浮液能夠在管外形成凝膠并且較快的形成漿套，懸浮液所形成的漿套能夠有效的防止周圍土體還有地下水進入到空隙中間。利用膨潤土懸浮液所形成的漿套能夠令管材與土體之間的摩擦轉變成了管材與膨潤土懸浮液之間的液體物質的摩擦，從而使得兩種物質的摩擦系數大幅度的降低，以至于其摩擦阻力也實現了極大程度地降低。在具體的施工過程中應當在工具管尾部和頂進管道的注漿孔進行觸變泥漿的注入實現阻力的降低，注漿的量主要是按照地質勘察報告還有頂進的長度進行科學合理的計算予以有效地確定，通過計算得出的注漿量需要結合施工區域的實際情況進行合理的有效調整。在進行具體的頂進作業時，需要結合后座頂力的大小進行補漿，通常情況下實際壓漿量為理論計算結果量的150%至200%。

8 頂管進洞口施工技術

在進行推進的過程中距離接收井沉井井壁外側30 厘米的位置時，則需要使得推進工作停滯，然后進行對沉井預留洞口的封堵予以有效的鑿除，在完成接收井封堵的鑿除工作以后應當將掘進機頭迅速與連續地頂進管節，盡可能的減少出洞的時間。當掘進機的整體均已進入洞內，便需要及時地將機頭與頂進管道進行分離，針對大口徑頂管機頭較重的特征，選擇大型吊機將機頭及時吊裝取回，從而盡可能地避免出現水土流失的情況。然后進行泥土的清理，相對較快地把預留孔和管道之間的空隙進行有效地的封堵，從而有效的避免出現因為滲水造成的泥土流失引發的土體塔防還有路面沉降。

9 測量與頂進方面的控制以及頂管偏差的調整

想要確保大口徑管道頂進軸線保持在設計軸線所能夠接受的偏差內需要進行有效地測量控制，在具體的頂井作業的實施階段應當注重激光點的偏向。將軸線測量方面的控制系統設置在工作井內液壓主頂裝置中間。在具體的施工過程中應當經常性的展開對控制臺的復測，從而一定程度上確保測量的實際精準程度。根據獨立坐標系展開放樣，完成放樣以后通過測量控制臺將其極為精準地移動到頂管軸線上，借助其實現對頂管施工方向的科學合理地指揮。并且在后頂觀察臺進行相應的激光經緯儀設備的架設，利用后實測機頭的光靶還有后標點的水平角以及樹脂膠分別進行測回，同時進行程序的科學合理的編排進行對頂管的首尾的平面還有高度進行科學地計算。在進行對頂管施工第一次放樣還有頂進作業過程中極為重要，并且因為頂管后靠頂井中會出現一定程度的變化，后臺的布置需要保持不變形的狀態，以及保持位置的不產生變化從而保障頂管施工的正確性。在頂進過程中對于其速度也應當進行有效地控制，剛開始的頂進主要可以合理地劃分為兩個階段展開有效地控制。一方面是機頭入洞的時候，應當將其速度盡可能控制在每分鐘3毫米到5 毫米之間；另一方面第一節管在入洞的時候，機頭頂進的速度應當盡可能保持在每分鐘10 毫米到20 毫米之間。在初始頂井作業的過程中其關鍵人物是進行對正管子中心、高程，并且其偏差應當盡可能保持在上下5 毫米之間，因此頂進的速度不需要過快。在具體的頂進過程中，機頭頂進速度往往會設定在每分鐘50 毫米。若是頂進速度增加，應當確保泥水倉泥壓的背景下，應當適當的提高泥漿流量，并且進行對頂進速度的再次計算。

10 頂管階段的施工技術以及應急措施

頂進施工應當保持不間斷的施工，通過連續頂進的方式，從而盡可能的減少頂管設備的轉移。在具體的施工階段之前需要對地下施工區域的管道還有電纜等位置以及走向進行詳細地調查從而為頂進工作做好良好的準備。在具體的施工過程中往往會遇到一些障礙物，泥水工需要對出泥口是否出現異物進行認真仔細的觀察。頂管具體操作人員應當高度注意刀盤轉矩的突然增大，同時還應當時刻注意對機頭聲響的監聽，若出現異常從而使得頂進速度降低或使得頂進工作停止，應當及時進行相關情況的查驗，若頂進面存在一些剛性障礙物是應當及時停機并刀盤需要處于零位，從而避免機頭與剛性障礙物發生碰撞。采取有效措施進行障礙物的及時清理從而及時恢復頂進工作。

11 結束語

大口徑頂管在市政工程中的施工，能夠一定程度上推動非開挖方面的施工工藝的發展，并且也一定程度上推動了諸多類型的地下管線工程項目的有開展。通過該種施工技術能夠一定程度解決了由于施工對周邊構建物以及環境的破壞還有對市民正常生活的影響等問題。大口徑管道施工技術對于穩定土層以及環境方面的保護具有極為重要的影響。