基于復雜環(huán)境管線遷改項目的頂管法施工技術研究

周建輝 裴亮 湯俊 劉昊昱 劉帥子

中國水利水電第七工程局有限公司 四川成都 610041

1 頂管法施工技術的基本概述

1.1 基本原理分析

頂管法技術應用的最大優(yōu)勢就是在操作的時候不需要開挖地表，或者是開發(fā)的面積非常小。而且，作為一種新型的管道敷設工藝，其不僅可以下穿河流、公路和鐵路，甚至能夠穿越已有的管線結構和建筑結構。頂管法技術施工要求采用預制管節(jié)。在進行豎向開挖的同時，將一些設備掘進到接收井當中進行管節(jié)吊裝。同時，先對土層進行開挖，然后將已經廢棄的土方從管道內部送至地面，然后使管節(jié)頂進掘進空間的內部[1]。

1.2 頂管法施工的系統(tǒng)

接收井，也就是管道頂通后，可用于取出或拆卸頂管設備的沉井。

控制室，也被稱作陸上控制臺。當工作井無法進行頂進工作的時候，技術人員就可以在操控室之內進行后續(xù)的操作。

泥水分離器，其系統(tǒng)有五本部分組成，包括電控結構、砂礫泵、除砂旋流器、除泥旋流器、泥漿振動篩。主要的工作內容就是對頂管頂進實際過程中所產生的泥漿進行泥和水的分離。

進漿泵，也就是頂管系統(tǒng)在實際運作的時候，需要注意工作艙的內壓情況。進漿泵主要就是泥漿入泵量進行科學有效的控制，通過調整工作倉內壓的形式來確保倉內外壓力的平衡，防止沉降情況的發(fā)生。

泥水箱，主要是用來放置泥水，使泥水能夠從進漿泵泵出，在經過進水管、旁通閥等來進入泥水倉，使得艙內外的水壓平衡。

工作井，也被稱為始發(fā)井。主要是用來放置頂水管、機械設備以及開展頂進工作。工作井也是系統(tǒng)始發(fā)端，還能夠承擔來自于液壓油缸頂進推力的反作用力，促進作用力的平衡。

排泥泵，其工作原理和進漿泵恰恰相反，主要是依托排泥的方式來控制壓力使倉內外壓力平衡。

頂進總成結構，同時也是頂進系統(tǒng)的整體結構，包括測量系統(tǒng)、糾偏系統(tǒng)、中繼間、頂進設備、掘進機等。

激光導航組成，當整個系統(tǒng)中的激光經緯儀在運作的時候，技術人員可以依托頂管機上的接收屏蔽儀器獲得相應的測量數據，從而分析角度是否存在偏差，并對偏差值進行糾偏，以確保系統(tǒng)能夠按照預設的軌跡來頂進。需要注意的是，激光導航組成過程中，激光不能繞射，需要按照直線來進行頂管測量[2]。

2 基于復雜環(huán)境管線遷改項目的頂管法施工技術

2.1 工程概況

該工程為某市污水處理管線遷改項目，管道直徑在1800mm左右，埋深9-10.5m，以頂管工藝為主。

2.2 施工準備

在實際施工之前，要求技術人員能夠對當地的地質條件進行有效的評估，并對其需要遷改的頂管坑的尺寸、承載力穩(wěn)定性等參數進行合理的考查，以為后續(xù)施工提供參照目標。本工程部分路段有鐵路，基于此要求技術人員對鐵路的沉降參數進行合理估算，并設置監(jiān)控點，防止由于鐵路的出現引發(fā)相應的沉降危害。

2.3 施工計劃

本工程由于施工范圍內的土質相對較差，因此很難確保其穩(wěn)定性，在實際計劃的過程中，需要將鋼筋混凝土作為材料應用到施工當中，以此來提升接收井和工作井的穩(wěn)定性。必要的情況下，技術人員也可以將千斤頂布置到工作井的后方位置，并在此基礎上頂推進導軌當中，使管節(jié)可以被壓入到土層之下。

2.4 導軌安裝

本工程所應用的所有導軌都要以配裝飾滾輪支架為主體，在安裝過程中首先需要準備混凝土基礎面作為導軌的安裝面。其次要復核管道的中心位置，調整導軌方向，使管道接觸區(qū)域和滾輪等高度參數能夠滿足預先的設計需要。最后，在設計導軌坡度的時候需要與設計軸線相同，并且導軌滾輪的接觸線和管節(jié)中心的夾角也要合理控制在60°左右[3]。

2.5 承壓壁施工

一般情況下，承壓壁大多處于千斤頂和工作坑之間，以鋼結構為主要的材質，在實際進行頂進的過程中承壓必須要承受的頂力和壓力往往較高，如果剛度無法達標，后續(xù)的施工進度也很難落實?；诖?，為了解決壓力和頂力達標的問題，本工程需要將承壓壁的承壓能力設計在6500kN。如果承壓壁要以工作井為材料，則應該采用磚結構將工作井的洞口堵住。除此之外，為了能夠使得承壓壁受力均勻，可以將C30混凝土灌注在井壁之間，以此來提升其安全性和穩(wěn)定性。

2.6 主頂施工

在實際施工的過程中，該項目的主頂設備需要被安裝于承壓壁之前，尤其是在初始頂進的時候，技術人員可以采用四個千斤頂相互組合的形式，形成合力，組合裝置在啟動千斤頂之后，整個組合裝置一方面可以在相互的作用之下優(yōu)化頂進的效率，另一方面也能夠增加施工的安全性。但需要注意的是，想要確保頂進過程的順利進行，千斤頂的規(guī)格應該一致，而且行進的步驟要同步。在四個千斤頂中，每一個千斤頂實際承受的壓力不能高于額定的值，以此來防止千斤頂在頂進實際中受到損傷，降低其安全系數。

3 結語

基于復雜環(huán)境管線遷移項目的頂管法施工技術的有效應用，一方面能夠確保該項目的順利運行，另一方面還可以節(jié)約成本、提升施工項目的運行性能?；诖?，在實踐中應該有效地依照項目的具體落實情況來擇優(yōu)選擇合適的頂管法施工技術，并促進技術的安全應用，進而為現代化城市的可持續(xù)化發(fā)展和進步奠定可靠的技術基礎。