市政道路給排水施工中頂管技術的應用

趙胤機

（廣西川輝建設工程有限公司，廣西玉林 530028）

相比傳統明挖施工，頂管能大幅減少開挖量，在市政給排水工程中尤為適用，能減少施工對環境造成的影響和破壞。而為了使頂管施工順利完成，并達到預期的質量和效果，需要根據工程實際情況，制定合理可行的技術，并在工程加以嚴格執行。

1 工程概況

某工程預計頂管三道，分別為東西側污水管、雨水管和給水管，該三處管道匯入至中央分隔帶中，管道類型為承插式鋼筋混凝土管道，每道30m，共90m。頂管施工需按以下工藝流程進行：施工準備→測量放樣→場地平整→標志與隔離帶設置→工作坑開挖→設備安裝→管道頂進→閉水試驗。現結合該工程實際情況，對其頂管施工進行如下深入分析。

2 施工準備

頂管施工正式開始前，應先認真做好以下各項準備工作：

（1）進場后及時搭設施工所需臨時設施，然后熟悉圖紙，確定頂管長度與埋深，以及設計與結構等方面的要求，明確頂管區域地質情況。由于此次頂管的部位沒有勘察報告，需要通過挖坑來獲取資料，以保萬無一失[1]。

（2）和相關部門積極聯系，確定需穿越的所有地下管線和障礙物，使施工能夠順利完成。

（3）配備施工所需所有設備、材料和各類輔助設施。

（4）在施工場地周圍做好圍護，并設置好各類標志，提醒往來車輛及人員注意安全。

（5）做好現場保潔，避免造成大規模揚塵污染。

3 測量放線

（1）在工作井的后方進行測量控制樁的準確設置，需要從地面引到地下，防止由于工作井產生變形導致誤差，以頂管段兩端采用明挖法施工而成的管線為依據確定具體的頂管走向，同時用水準儀把水準點放到控制樁。

（2）如果在頂進過程中管位產生5mm 以內的偏差，則應立即校正。對管道進行的糾偏校正必須緩慢進行，確保管節逐漸恢復到正確的位置，嚴禁猛糾硬調。具體的校正方法為利用工具頭進行糾偏，嚴格控制工具頭所處狀態，每次糾偏一般采用5mm 作為一個單元，當頂進距離達到1m 時，若采用經緯儀施進行測量發現偏位趨勢保持不變，則應適當增加糾偏的力度[2]。

4 場地平整與標志及隔離帶的設置

場地平整需在具有施工條件的情況下進行，場地面積需要以作業坑大小與堆土區域等為依據確定，應充分考慮吊車具體擺放位置與占地面積等。

（1）在現場的工作坑位置設置圍欄，同時設置好相應的標志標牌，提醒往來車輛及人員密切注意安全，以免發生意外。

（2）在夜間設置好照明燈與信號燈，保證現場照明，避免由于照明不良發生意外。

5 工作坑開挖

5.1 開挖位置

根據現場測量放線成果確定工作坑具體位置，然后采用人工與機械相配合的方式開挖，對于開挖的尺寸，按寬×長×高=2.5m×4.5m×3.0m 嚴格控制，開挖產生的土方堆放于坑外2m 的位置。在回填過程中，可將土方運輸到坑邊，然后采用人工與機械相配合的方式進行分層夯填。工作坑開挖方法為放坡法，放坡的坡度為1:0.33，坑深3m。開挖施工中應密切注意既有管線位置，以免造成破壞，并盡可能減少對工作坑頂部造成的擾動。將工作坑開挖好后，立即予以圍護，并設置明顯的標志，以保證安全。將工作坑開挖完成后，在其底部周圍設置集水溝，以免施工中產生的污水及其他水流進入工作坑中，使工作坑始終保持干燥[3]。

5.2 工具頭吊裝與設備調試

（1）待吊車就位以后，開始吊裝工具頭，并對油管、電力電纜和信號線進行連接，然后對整機予以現場調整，使頂進過程中設備處在正常工作狀態。

（2）因管段長度不大，且管徑也很小，地質和地層條件良好，所以在工作坑其中一側進行頂進，在另一端頂背澆筑一層厚度為50cm 的C20 鋼筋混凝土，其高度按0.5m 控制，并需要比坑的底部低0.3m，以承受頂進時產生的反向推力[4]。

5.3 設備安裝

（1）導管安裝。導管設置在頂管過程中是一個關鍵環節，應達到牢固可靠，包含流水方向、軌距和高程等在內的參數必須準確無誤。先對工作坑的底部進行清理與平整，然后設置枕木。導管的方向需要與管道軸線方向保持平行，標高偏差不能超過3mm。

（2）千斤頂安裝。千斤頂安裝在由型鋼制作而成的支架上，而支架要焊接在井底的橫梁處，著力點需要和管道中心垂線保持對稱，使合力作用點與管道的圓心重合，所有千斤頂的縱坡都應和管道的設計坡度保持一致[5]。

（3）頂管機安裝。根據管道自身與和地面之間的摩擦，通過計算可得最大頂力在260t 左右，基于此，將油缸型號確定為YET300，并配備兩臺泵站進行聯合作業，以此滿足頂進力方面的要求。

5.4 施工測量

（1）施工中準確測量管道的水平方向軸線與高程，并動態檢測頂管機姿態，同時及時對所有測量控制點予以復核，一旦發生偏差，應立即糾正。

（2）測量開始前復核井內所有測量控制點，如果工作井產生變形、位移或沉降，應立即復核基準點。

（3）一般每頂進300mm 進行至少一次測量。將全段頂進完成后，在所有管節接口部位對水平方向軸線與高程進行準確測量，當有錯口存在時，還測量相對高差。

5.5 糾偏措施

（1）當挖土其中一側阻力相對較小時，需在另外一側減小挖土數量以增大阻力，以此方可實現糾偏[6]。

（2）及時對頂鎬的位置進行調整，促使兩側頂力未達到平整而起到糾偏的作用，就應逐漸進行，不可一次性糾正到位。

（3）借助液壓系統利用不等壓力提供糾偏力矩，以此實現糾偏。

（4）在管道底部前方向下適量超挖，以此糾正管道的抬頭。

（5）預留的一定的坡度與適當增加管道下部阻力，以此糾正管道的扎頭。

（6）嚴格控制頂鎬的著力點，確保其合力大于或小于摩擦阻力合力，這對避免管道產生抬頭與扎頭現象也有顯著作用。

（7）對于已經產生偏差的管道，可使用千斤頂、方木、工字鋼與內脹圈等在與偏差相反的方向上進行加壓頂管，這樣也能起到一定糾偏作用。

6 管道頂進

6.1 接口密封

頂管的管道為承插式鋼筋混凝土管，在接口過程中膠圈的設置必須到位。接口接縫部位要用水泥砂漿進行抹帶，使其達到密實，寬度按15cm 控制，厚度為1cm。

6.2 頂進作業

對于干硬塑性黃土，可直接利用人工進行掘進，出土由小斗車完成，利用吊車把掘進時產生的土吊出到基坑以外，每次開挖都要以現場地層情況為依據確定，注意管道下方135°之內不允許超挖；而管道上部的超挖量則要控制在15mm 以內。頂程一般不能超出60cm，而在頂進污水管的過程中，需將頂程控制在50cm 之內[7]。

6.3 軸線與高程控制

導軌的安裝應嚴格按照相關規范與設計要求進行，導軌安裝應達到牢固可靠，避免產生位移，在每次頂進過程中都要做好觀測記錄，準確計算高程，如果產生誤差，則要在下一輪頂進時做好糾偏，達到設計要求。糾偏方式根據實際情況選擇。在整個頂管過程當中，都要嚴格遵循勤量測、勤糾偏等基本原則。

6.4 坡度控制

設計坡度需在導軌安裝過程中進行調整，使導軌的坡度和管道的設計坡度保持一致，在現場選取兩個測點，隨時予以校正，使正負高差處在10mm 以內[8]。

6.5 頂管環境影響分析

為了對頂管施工時周邊環境受到的影響進行研究，為施工控制提供指導，采用FALC3D 進行三維模型的構建，該模型的長度為38m，寬度為35m，高度為30m，節點數、單元數分別為36616個和34370 個。土體模型為彈塑性本構模型，對于頂管的管片，按實體單位進行模擬。整個模型的側面與底面都是位移邊界，其中，側面對水平方向移動進行限制，而底部對垂直方向移動進行限制，模型的上部是地表，自由邊界。

采用頂管機開挖完成后形成的洞，其尺寸比管節尺寸大，導致土體與管節間有一定空隙，這會對土體變形造成很大的影響，在模型的構建過程中需通過將管周圍一定范圍內土體彈性模量弱化成所處土層彈性模型的10%來實現對這一部分空隙的模擬。經模擬可知，本次頂管施工不會給周邊環境造成太大的影響，處在可接受的范圍內。

7 結語

綜上所述，頂管是市政給排水管道施工常用方法，目前，本次頂管施工已順利完成，經檢查確認各項指標均滿足要求，所用頂管技術合理可行，可為類似工程提供參考借鑒，不斷積累相關經驗。