探討管徑頂管受阻非開挖提取機頭施工技術

陳鈺林 鄭登登

（1.福州市城市排水有限公司，福建 福州 350000；2.福建江夏學院，福建 福州 350108）

1 工程特點

1）避免在受阻機頭處進行路面破除，基坑開挖、沉井施工、土方外運等；2）無需增加大型施工機械、無需增加工作面；3）周邊環境施工影響小、夜間施工不受影響；4）自制工具管能夠自由調節掘進方向，確保套取機頭的可靠性；5）機頭提取工期較傳統方式大幅縮短、成本大幅降低。

2 適用范圍

本技術適用于可塑性粉質粘土頂管受阻，且處于鬧市區或嚴禁開挖提取施工情況；埋設深度較深且不具備開挖提取施工條件同時遇到非危險性（天然氣管道、光纜電纜等）障礙物的情況；頂管過程中管材達到受力極限出現裂縫、破損不適合繼續頂進情況；頂管設備故障或其他原因造成無法繼續頂進情況；適用管徑不大于DN1000的鋼筋混凝土管在可塑性粉質黏土中頂管受阻情況。

3 工藝原理

小管徑頂管受阻非開挖提取機頭施工技術是利用大管徑混凝土管配合自制工具管從悶板不同方向孔洞取土，調節人工掘進方向準確套取機頭，待大小管徑混凝土管搭接0.5m處停止頂進，分離提取頂管機頭，封堵兩管縫隙。本技術中工具管外殼最終報廢不作處理。小管徑頂管受阻非開挖提取機頭施工工藝見示意圖1（1接收井2工作井3DN1200頂管4人工掘進5DN1000頂管6泥水平衡7套接工具管8DN1000機頭9管縫封堵）。

圖1 小管徑頂管受阻非開挖提取機頭施工工藝示意圖

4 工程操作要點

4.1 施工準備

1）首先調查機頭受阻原因，確定受阻機頭位置，根據調查情況分析，制定針對性問題處理施工方案，并對參與該項施工的所有施工人員，進行專項方案的施工技術交底與安全交底，明確各崗位職責，施工過程中的危險因素、施工程序、工藝流程與控制要求以及施工需要注意的事項。

2）根據地勘報告與機頭所處位置及受阻機頭外徑尺寸制作滿足方案需求的工具管。針對現場情況編制施工方案、安全預防及應急方案、障礙物處理應急預案等，并經監理工程師批準后實施。

4.2 固定受阻機頭

1）方案確定后，拆除工作井中頂管設備并安裝于接收井，拆除連接機頭進出泥漿管，并根據需要對管線注漿孔及機頭漏漿處進行封堵。

2）清理受阻管道內泥漿并按規范要求處理該段管線，固定機頭與尾部管線，預防因漏漿、機頭周圍土方擾動等原因使機頭標高變動或產生機頭脫節等現象從而導致無法套取機頭嚴重后果。

4.3 人工掘進

1）在進行套取施工時，要將掘進施工測量工作作為重點，要確保精準測量，為后續管線實際軸線達到平順狀態提供保證。若測量不精準，則會導致后期無法使用工具管順利套取機頭，并影響到全線關系的順利貫通，基于此，要確保精心實施，減少誤差【1】。

2）本技術測量包括坐標測量、高程測量兩部分，根據受阻機頭姿態、頂管距離、位置，利用水準儀、全站儀及地面上固定水準點經計算引測至工作井下，并設臨時基準點，再在井底架設激光經維儀，將激光投射到人工掘進工具管的標靶上，確保激光經緯儀光束與工具管中軸線及受阻機頭中軸線在一條直線上。

3）人工掘進過程中應始終確保光束點照準工具管悶板標靶，利用工具管四個測洞及中心洞及時調整掘進方向控制掘進進度，發現偏差及時糾偏，嚴格控制掘進方向。

人工掘進過程中遇障礙物時，應根據障礙物處理應急預案進行處理，直至套接受阻機頭，割除工具管內部悶板及泥水擋板及工具管內其他輔助配件，便于機頭順利進入鋼管及后續混凝土管，直至頂管機頭完全進入工具管后大管徑鋼筋混凝土管，并完成大小混凝土管搭接0.5m處方可停止頂進施工。

4.4 分離、提取機頭

1）掘進完成后，拆除受阻機頭首節管道固定裝置，采用10t電動葫蘆對受阻機頭進行分離，分離過程中嚴格控制機頭附近管道連接情況。

2）為避免受阻機頭提取過程中對掘進管線造成摩擦損壞，根據機頭與管道縫隙，在機頭提取之前制作滑輪組便于機頭從管道內移出［2］。

4.5 管縫封堵

機頭分離后及時清理管內及搭接管縫淤泥，先采用磚砌封堵，再用防水砂漿或堵漏王等防滲漏材料進行封堵，確保管線接口密封。

5 質量控制措施

1）施工時要確保施工連續，保證24h不間斷施工，若必須間斷施工，則要保證間斷時間6h。要時刻關注設備運行狀態，一旦發現問題立即上報整改。若無法及時更換設備，則會因停鎬時間過長，不能正常啟動頂進。面對頂進距離較長這一問題，工程人員可在管外壁進行涂蠟操作，可有效減小頂進阻力。

2）本工程采用人工挖土方式，首先對小于砼管外徑的洞體進行挖掘施工，并對軸線進行測量后找點整修，之后測量高程，將其與設計高程比對，當二者一致時可進行頂進施工。在挖土時需注意不能對下方135°范圍內實施起挖、空挖操作，且在進行上方起挖時，要控制在大于20mm的范圍內。

3）要在作業坑內引入地面軸線，并進行多于2次的復測，確保無誤后可將其引入坑內進行測量。在測量過程中，對于所用線附兩側要對其進行測量值取平均值，并及時做好記錄。要在每次開鎬前做好記錄，每鎬完成后進復測，在進行每米頂進時，則要控制在不小于2次的范圍內。

4）在對工程中混凝土管進行下管時，要使用專業的吊車設備，現場施工人員需嚴格佩戴安全施工用具。在下管過程中，要檢查混凝土管下及工作坑內是否有人。操作人員應站立在泵站操作桿處，做好表壓觀測，及時發現壓值的不正常變化并停鎬匯報，

5）在頂管施工過程中，可能會遇到地下孤石，此時，施工人員應采用人工鑿除方式處理普通硬度孤石，若孤石硬度較大，則要采用小型爆破設備加以拆除。若頂管過程中遇到巖石，則要評估是否可以爆破，若不能爆破，則應采用專業的空壓機設備聯合風鎬人工鑿巖施工。

6）在頂進過程中，要時刻關注頂進區域的地質狀況，若遇到淤泥、流砂、建筑垃圾等不良地質，應及時停止頂進操作。并對不良地質具體情況進行檢測同時形成檢測報告，報告要同時呈報給監理、業主和設計院，之后要進行注漿加固施工，確保地質狀態達標后進行開挖施工。

6 安全生產措施

1）將剛性圍護欄設置在頂管工作井周邊，并做好警示標識，加強施工現場人員進出管理，避免非施工人員進入施工現場。

2）配電箱和用電系統統一出現觸電和漏電事故，要對其專門設置安全保護裝置，對于電器設備則要做好防雨防潮保護，在架設線路時，則要嚴格按照用電安全規程標準執行。

3）在頂管部位，要注重對關鍵設備包括油壓千斤頂、液壓輸送泵以及輸壓管等進行施工前的專項維護，并做好對油壓表的校正，確保穩定后方可投用。

4）本工程配電系統為TN—S接零保護系統，采用五芯電纜線。在連接施工用電設備和配電箱金屬外殼時采用專用保護零線，為黃/綠雙色，同時要做好明顯標識。

5）在頂管施工段的飽和砂層段，要進行止水施工，施工時要以管側與河道或排水渠相鄰的水系為路徑，要找出連接面，并對其采用旋噴樁施工，以控制壓力水向頂管開挖斷面浸入，有效避免出現涌砂現象。

6）施工中可能會遇到沉積淤泥，其極易產生有害氣體，施工時要采用測毒儀器，測定作業區間有害氣體情況，并對有害氣體對人體的傷害程度進行評估，在確保達到安全標準后方可進行施工。

7 環保措施

1）對于施工現場要加強管理，要嚴格按照施工設計平面圖進行設備等的布置，尤其涉及到大型設備時，要設置隔離欄，要確保防護欄周邊設置有2m以上的安全通道，同時要沿著工作井和工作區域設置封閉鋼制護欄。

2）施工現場的材料堆放要明確堆放位置，水泥和膨潤土等材料要嚴格進庫。若施工現場中有防水墊倉板、磚塊，則要成垛堆放。鋼筋、進排泥管等材料則要碼放整齊并做好標識。

3）在施工現場出現的泥漿要做好排放處理，要采用專用泥漿車進行運送，提高施工規范度。

8 效益分析

8.1 經濟效益

1）本技術在受阻機頭處理方面，無需進行路面破除，基坑開挖、基坑圍護，增設工作井等施工工作，減小問題處理工程量，工期耗時短。

2）本技術無需增加大型施工機械，無需增加工作面，機頭提取工期較傳統方式大幅縮短，避免了基坑圍護費用和整體處理費用，施工成本大幅降低。

8.2 社會效益

1）本技術無需基坑開挖，無基坑坍塌隱患，安全隱患較小。

2）本技術施工工藝簡單，施工技術易掌握，工效高，成本低，施工設備投入低，減少工人的投入數量，大幅縮短機頭提取問題處理時間，減少對交通及社會影響。

3）本技術工程質量可靠，而且生態環保，符合綠色施工的理念，其社會效益極其明顯。

9 結語

總之，該工藝簡單，施工技術易掌握，工效高，成本低，施工設備投入低。無需進行路面破除，基坑開挖，基坑圍護，增設工作井等施工工藝，減小問題處理工程量。