市政給排水工程頂管施工關(guān)鍵技術(shù)探討

牛兵元

中鐵三局集團(tuán)廣東建設(shè)工程有限公司 廣東 廣州 510080

1 前期準(zhǔn)備

1.1 工作井與接收井施工

①在設(shè)置工作井以及接收井的位置時(shí)，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際并依據(jù)管網(wǎng)走向、施工區(qū)域地質(zhì)情況、施工條件等予以綜合分析、合理規(guī)劃，并須與鄰近建筑物和地下工程保持可靠的安全距離；②工作井以及接收井的尺寸應(yīng)由設(shè)計(jì)及施工方案編制人員依據(jù)相應(yīng)規(guī)范及實(shí)際頂進(jìn)作業(yè)需求予以計(jì)算、設(shè)計(jì)；③根據(jù)工作井及接收井的安全施工要求，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、場(chǎng)地基礎(chǔ)、排水措施及坑邊圍護(hù)工作等進(jìn)行施工；④由于在進(jìn)行頂管頂進(jìn)作業(yè)時(shí)需要依靠工作井后背墻作為支撐，形成反向推動(dòng)力來推進(jìn)頂進(jìn)設(shè)備施工，因此后背墻的強(qiáng)度及穩(wěn)定性、垂直度等相關(guān)參數(shù)必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求設(shè)置并確保施工質(zhì)量，同時(shí)，結(jié)合推進(jìn)力及土壤摩阻力、承載力等多種因素來綜合確定承壓面積。

1.2 工作平臺(tái)搭設(shè)

搭設(shè)工作平臺(tái)用材料為工字鋼、槽鋼，搭設(shè)完成后墊好方木，隨后開始搭設(shè)起重臺(tái)架及提升機(jī)具，然后根據(jù)頂管施工相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，并計(jì)算好承載力、吊重量等數(shù)據(jù)，以經(jīng)濟(jì)合理為原則選擇吊裝機(jī)具。

1.3 頂進(jìn)設(shè)備安裝

（1）導(dǎo)軌安裝。首先，導(dǎo)軌作為引導(dǎo)頂管前進(jìn)方向，控制頂管位置及高程精度的關(guān)鍵，其材質(zhì)的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性必須滿足相關(guān)參數(shù)要求。導(dǎo)軌可以選用重型鋼軌，在導(dǎo)軌的下方墊設(shè)方木，并通過軌道釘來進(jìn)行可靠的固定。其次，導(dǎo)軌的布設(shè)間距應(yīng)依據(jù)相關(guān)計(jì)算公式計(jì)算后得出，且導(dǎo)軌布設(shè)施工時(shí)應(yīng)細(xì)致量測(cè)，保持等高、雙軌平行、軌道順直穩(wěn)定，且縱坡與管道坡度一致。導(dǎo)軌施工誤差應(yīng)在規(guī)范允許的誤差范圍內(nèi)，中心間距誤差＜3mm，高程誤差＜2mm，邊施工、邊觀測(cè)，以便及時(shí)對(duì)偏差進(jìn)行調(diào)整[1]。另外，導(dǎo)軌安裝且穩(wěn)定后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，確定導(dǎo)軌安裝的高度、間距、位置、坡度等均符合精確度需求，以便于頂進(jìn)作業(yè)的開展。需要注意的是，在頂進(jìn)作業(yè)期間也應(yīng)進(jìn)行定期的檢驗(yàn)，避免由于頂進(jìn)作用力而導(dǎo)致導(dǎo)軌出現(xiàn)變形或偏移。

（2）頂鎬與油泵安裝。根據(jù)公式得出頂進(jìn)阻力并結(jié)合計(jì)算結(jié)果配置對(duì)應(yīng)數(shù)量及適宜規(guī)格的頂鎬，然后依照具體作業(yè)安排及要求進(jìn)行頂鎬布設(shè)。在實(shí)際頂進(jìn)施工中，如若需要多臺(tái)頂鎬同時(shí)協(xié)助開展頂進(jìn)作業(yè)時(shí)，應(yīng)確保配置頂鎬的數(shù)量為偶數(shù)，油管的連接采用并聯(lián)方式，且偶數(shù)量的頂鎬應(yīng)按照對(duì)稱的原則進(jìn)行布設(shè)，以確保頂進(jìn)過程保持同步。此外，為避免因頂進(jìn)施工控制不當(dāng)生成力偶而造成頂進(jìn)出現(xiàn)偏移，應(yīng)使頂進(jìn)合力與管壁產(chǎn)生的反作用力保持軸線對(duì)齊。頂鎬的作用點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在管道總高的四分之一處，且應(yīng)大于組裝后背高度的三分之一。頂進(jìn)施工所用油泵和頂鎬的數(shù)量應(yīng)合理配置，為保障油路暢通應(yīng)盡量順直減少?gòu)澛罚惭b完成后試頂并結(jié)合觀測(cè)情況及時(shí)予以調(diào)整。

2 頂管施工

（1）掘進(jìn)施工。完成設(shè)備安裝且管材質(zhì)量檢測(cè)達(dá)標(biāo)后，下放管道至導(dǎo)軌并安裝頂鐵，然后對(duì)管道中線、前后標(biāo)高及接口進(jìn)行檢查，檢查質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的應(yīng)及時(shí)調(diào)整。完成準(zhǔn)備工作后組織人工管前挖土，整個(gè)作業(yè)過程應(yīng)保持連續(xù)，以減少由于停工導(dǎo)致摩擦力增加而難以頂進(jìn)。其次，為防止塌方，應(yīng)做好隨挖隨頂，并將頂管外壁與土體間的間隙進(jìn)行嚴(yán)密封堵后方能開展頂進(jìn)工作。另外，對(duì)于挖出的土方要及時(shí)運(yùn)出，水平運(yùn)輸采用平槽滑道小車，垂直運(yùn)輸采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉升后運(yùn)至地面再使用裝卸車運(yùn)出。管前挖土工作主要依賴人工，須做好相應(yīng)防護(hù)工作與準(zhǔn)備工作，挖土過程中應(yīng)對(duì)管內(nèi)氣體進(jìn)行安全檢測(cè)，保證管內(nèi)通風(fēng)及照明，堅(jiān)決杜絕超挖，每節(jié)頂管挖后做好支撐和保護(hù)，避免管口被破壞。

（2）頂進(jìn)施工。首先，裝好頂鐵并固定擠牢，在人工挖土至指定深度及位置時(shí)，開始啟動(dòng)油泵開關(guān)開始驅(qū)動(dòng)頂鎬進(jìn)行頂進(jìn)。當(dāng)完成一個(gè)施工段的頂進(jìn)距離后，將油泵關(guān)閉，通過控制閥收回頂鎬，然后在前段空間進(jìn)行人工管前挖土。依次反復(fù)，直至首節(jié)管道頂進(jìn)完成并進(jìn)行固定安裝，將頂鐵拆除。隨后用25t吊車起吊下一節(jié)管道至導(dǎo)軌位置，管道連接采用環(huán)形橡膠，可以有效保證管道接口過渡平滑、受力均勻、無縫隙，然后按照上述步驟進(jìn)行管道頂進(jìn)施工直至所有管道頂進(jìn)到位。

3 測(cè)量糾偏

（1）施工測(cè)量。①將頂管吊運(yùn)至導(dǎo)軌位置后，確保頂管中軸線與頂進(jìn)方向一致，前后端高程與頂進(jìn)路徑一致，避免后期出現(xiàn)偏差。密切關(guān)注起始頂進(jìn)段前3m的偏差情況，及時(shí)校正偏差，做好一鎬一測(cè)。中心樁掛線繩測(cè)中線用中心尺復(fù)檢，水準(zhǔn)儀測(cè)高程用高程尺輔助復(fù)檢，第一節(jié)管頂進(jìn)開始的每30cm進(jìn)行一次中心線與高程測(cè)量，正常頂進(jìn)后每50cm測(cè)量一次。②在工作井合理位置設(shè)置經(jīng)緯儀測(cè)站，根據(jù)頂管頂進(jìn)路徑的縱向坡度來實(shí)時(shí)調(diào)整經(jīng)緯儀的垂直度。機(jī)頭位置通過光靶進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，及時(shí)修正中心線位置、高程的偏差。通過經(jīng)緯儀測(cè)站對(duì)頂管頂進(jìn)的全過程進(jìn)行密切觀測(cè)，管道每頂進(jìn)約30cm就進(jìn)行一次觀測(cè)，一般每節(jié)頂管頂進(jìn)中約有3次記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)超過允許偏差時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行糾偏，同時(shí)在頂管進(jìn)洞、出洞以及糾偏過程中，須提高測(cè)量頻率，以有效確保頂進(jìn)施工的精確度。

（2）糾偏校正。頂管糾偏須嚴(yán)格遵循“預(yù)防為主”、“減少糾偏、勤觀測(cè)、勤糾偏”等原則，避免因偏差較大而出現(xiàn)不可挽回的施工問題。頂管糾偏過程中，應(yīng)注意避免過大幅度糾偏，若中心線與高程同時(shí)偏差，則應(yīng)按照“先上下、后左右”的原則開展糾偏工作。糾偏不可硬糾猛調(diào)、擅自糾偏，應(yīng)結(jié)合實(shí)際緩慢低速糾偏。糾偏常用方法為：①若偏差不大在1～2cm范圍內(nèi)時(shí)，采用挖土校正法即可。即在管道偏離中心線的對(duì)側(cè)進(jìn)行一定量的超挖，而產(chǎn)生偏離的一側(cè)適量欠挖，運(yùn)用土體的壓力來進(jìn)行頂管糾偏。②若偏差較大超過2cm時(shí)，挖土校正已無法滿足糾偏需求時(shí)，可采用頂木校正或千斤頂校正，頂木校正的原理為在首節(jié)管頂端位置偏離的對(duì)側(cè)管壁位置設(shè)置斜撐支木，確保穩(wěn)固后再啟動(dòng)頂鎬，并配之小范圍的挖土校正進(jìn)行糾偏。千斤頂糾偏時(shí)采用千斤頂在偏離側(cè)頂出，反側(cè)的千斤頂收回進(jìn)行糾偏。