頂管施工技術在雨污水管道建設中的應用

李童奮

中交第四公路工程局有限公司，北京 100020

1 工程概況

奎文區南部片區（三王一馬）道路基礎設施建設項目銀泉街及宏偉中路雨污水管線末端到出水口段采用頂管施工，沿線施工用鋼筋混凝土剛承口管頂管，管徑類型為d2000（264m）、d1200（92m）、d800（372m）。局部頂管施工作業區域在小區內，現狀建（構）筑物及地下管線分布均較為復雜，且頂管管道埋深達8m，有諸多質量隱患和安全隱患。考慮到頂管施工質量和周邊各類設施的穩定性要求，決定采用泥水平衡頂管施工的方法。

2 施工準備

（1）深入現場做詳細的勘察，結合現有工程資料，對工程施工范圍內的地質、水文及現狀建（構）筑物分布、地下管線分布等基礎條件形成準確的認識，以便在此基礎上對后續的工作做出合理的規劃。同時，面向施工隊伍做好技術交底工作，使參建人員準確掌握頂管施工技術。

（2）以施工要求為導向，準備相應的材料、設備，并配置包含水、電、照明在內的基礎設施。

（3）綜合考慮管道設計要求、現場地質條件等多方面因素，合理規劃工作井的布設位置。以設計單位提供的地質報告為參考，經分析后決定采用鋼筋混凝土工作井，修筑期間在井內設置集水坑，以提高排水效率。待工作井成型且滿足質量要求后，采取全封閉隔離措施，配套相應的輔助施工設施，如配電間、倉庫等。

（4）工作井井內布置環節需重點考慮后靠背、主頂油缸、導軌等，使其形成相配套的關系。頂管基座采用鋼結構預制構件，以設計軸線為準精準測量放樣，確定頂管基座的實際布設位置，隨后吊入井下，就位后予以固定處理。參照頂管設計軸線，合理布設基座的導軌，配套支撐裝置，以起到加固的作用，避免基座在使用期間失穩、變形。

（5）管道頂進需得到起吊設備的支持，即50t吊車；下管環節，由25t吊車參與作業，要求行車軌道與頂管中心線呈平行的位置關系。

3 頂管施工技術

3.1 進出洞口的安全防護

安全是實現高效施工的必要前提，做好安全防護工作的重要性不言而喻。縱觀頂管施工全流程，進出洞口為重點內容，其是安全問題的高發區域。

頂進前，根據洞口6m處的土體特性采取相適應的加固措施，切實提高該部分土體的穩定性，以免其在頂進過程中受擾動性影響而失穩。工具管外壁與洞門間形成間隙，該處可能會給水的流通提供渠道，發生水體向工作井內涌入的情況。對此，在洞口處緊密增設環形橡膠止水圈，起到密封、止水的效果。

此外，在井內布設1臺排污泵，以改善現場施工環境。隨著掘進施工進程的持續推進，待掘進機頭頂進至指定位置后，組織第一節管節的吊放、拼裝作業，此后在工具管后管節內設輔助設備，以便后續施工。

3.2 管節施工的關鍵內容

（1）管節運輸。立足現場施工條件（地質穩定性、空間等）以及管節吊裝要求，適配25t吊車，由該裝置將管節吊裝至指定位置，隨后啟用吊車，進一步將管節轉移至井下，使管節轉運流程具有一定的秩序性。

（2）管節頂進。頂管管節統一根據要求選購成品管，考慮到質量要求，對制造廠家的資質做全面的考核，同時安排專員參與日常生產的監管工作，從源頭上把控質量。管節通過質量檢驗后方可轉運至現場。運抵現場的管節需通過質量檢驗，不滿足要求則退場，滿足要求則進場，同時要采取防護措施，以免管節受損或是出現其他質量問題。

頂進初期，加強對頂進軸線偏差的檢測與控制，靈活調節糾偏油缸，實現對頂進軸線的精細化調整，使其可以穩定在設定的軸線范圍內。遵循“勤糾偏，微量糾偏”的基本原則，即單次糾偏量不宜過大，經過多次細微的糾偏后，實現對頂進軸線的精確調整，避免因大幅度糾偏，出現管節破碎等質量問題。不同區段的頂進作業條件不盡相同，穿越河道時，要采取慢速頂進的方法，期間加強對注漿施工工藝的控制，提高注漿固結水平。

（3）地層穩定性控制。綜合考慮現場土質條件、地面沉降、測量數據等多方面因素，以合理的方式調整泥水與土壓平衡值，使各項參數具有合理性，保證坡度的平穩性，盡可能減小頂進施工對土體所帶來的擾動性影響。通過對注漿壓力、注漿量、排泥量等多項關鍵參數的動態化調整，確保頂進全過程中地層均具有足夠的穩定性，并且要將軸線穩定在許可范圍內，將地層變形量降至最小，由此提高頂管頂進的施工質量。

（4）注漿減摩。頂管機尾部同步注漿，同時可以靈活應用管道的預留孔，由該處向管節外壁注漿，以改善頂進環節的受力條件。注漿材料以減摩泥漿較為合適，遵循多點對稱壓注的原則，確保各處均得到漿液的填充。在漿液的流動作用下，逐步填充至管節外壁與周邊土體間所形成的空隙，通過此途徑降低管節外壁與土體間所產生的摩阻力，由此避免因頂進阻力過大而導致頂進施工進程受阻的情況。

減摩泥漿以觸變泥漿較為合適，原因在于此類漿液在觸變性和稠度方面均較為良好。以現場地質條件為準，靈活優化泥漿的配比，切實發揮出注漿所帶來的減摩效果。以壓漿泵為主要的裝置，首先將漿液轉至壓漿總管內，再進一步分配至各壓漿孔的軟管處，根據壓漿施工需求靈活調整壓漿孔球閥，以實現對壓漿量的有效控制。

（5）中繼間頂進。在頂進距離持續延長的情況下，管壁與土體所產生的摩阻力有增加的變化特點。盡管注入觸變泥漿的方法有助于降低阻力，但其應用效果有限，在長距離頂管條件中有不足之處。為了突破該注漿方法的局限性，引入中繼間接力頂進技術，合理配套中繼間，由此延長單次頂進的距離。

中繼間需同時滿足剛度大、裝卸便捷、穩定可靠、密封性好的要求，最大頂力不宜超過管子承壓面抗壓能力的70%。在頂進過程中，將距離頂管機最近的中繼間作為優先頂進對象，期間其他各中繼間維持穩定，按順序依次頂進。待各中繼間的頂進工作均落實到位后，工作井內主頂千斤頂進，由此結束整個頂管頂進工作[1]。

3.3 頂管機進接收坑

（1）進洞前的土體加固措施。為了順利推進掘進機施工進程，并使其有效到達接收井內，施工期間要密切關注現場的地質條件，遇地質條件欠佳的區域時，在掘進機到達接收井前，應先施工深攪樁或旋噴樁，通過此類樁體的應用，已有效加固洞口土體。加固區域為洞口前5m范圍內，同時洞口四周距管道外側2～3m。

（2）頂管機進接收坑的要點。隨著施工進程的推進，待接收井磚墻封門被破壞后，需要及時調整掘進機的運行狀態，以較快的速度頂進管節，盡可能實現高效率出洞，以免因出洞時間過長而出現質量或安全層面的問題。掘進機完全進洞后，要及時將機頭和管節兩部分分離，并以工程施工要求為準，針對管節和接收井的接頭采取針對性的處理措施，其目的在于盡可能減少水土流失，維持現場的穩定性。

3.4 施工測量及方向控制

（1）測量及控制指標。頂管施工期間的干擾因素較多，應當以全局化的方式做好管理工作。在頂進期間，及時測量極具必要性，要根據所掌握的信息判斷頂進施工情況，進而給頂進施工方法的調整提供可靠的依據。頂進期間還要充分考慮激光點的偏向情況，在工作井內液壓主頂裝置中間布設軸線測量的控制系統[2]。此外，施工期間要定期復測控制臺，切實提高測量的精度。施工中要及時采集測量數據，判斷頂進情況，若存在異常則及時糾偏，以免因糾偏不及時，出現大范圍的偏差。

（2）頂管測量及方向控制。根據頂管測量的精度要求，適配的是J2型激光經緯儀，將其布設在后頂觀察臺處。使用前，對該經緯儀做全面的檢驗，確保其具有較高的測量精度，同時需使其維持穩定運行的狀態，以便高效參與至日常測量工作中[3]。

頂管測量和方向控制是一項精細化水平較高的工作，重點需考慮如下內容：①以施工要求以及實際施工條件為準，制定放樣復核制度，并將其落實到位。②對于設置在工作井后方的儀座，在頂進施工全流程中均要維持穩定的狀態，因此需定期復測，視實際情況靈活調整或是采取防護措施。③初始頂進過程中，要重點關注主頂油缸的控制工作，確保頂進方向具有合理性。實際操作中，應重點考慮兩個方面的內容，一是放慢主頂推速度，以相對緩慢的狀態有序頂進；二是及時調整油缸編組，并做好機頭糾偏工作，避免偏差過大的情況。④避免盲目頂進，即在頂進施工前先制訂完善的坡度計劃，將其作為頂進施工的指導。針對每節段的位置和標高做詳細的檢查，及時發現問題并正確處理。

4 結束語

綜上所述，在市政雨污水管道建設工作中，頂管為關鍵環節，頂管施工技術的應用有助于創設安全的頂進施工環境，從而保證頂進施工質量。文章對頂管施工技術的應用要點進行了詳細論述，為類似工程提供了一定的參考。