采用微型頂管機進行超長距離硬巖頂管的施工工藝

摘要：在介紹重慶市觀景口水利樞紐工程及其線路標段工程概況的基礎上，闡述了該工程采用微型頂管機進行超長距離硬巖頂管施工在頂管操作流程、頂進施工、頂進糾偏、頂管出洞等方面的施工工藝，可供從事類似頂管工程施工的技術人員參考。

關鍵詞：微型頂管機;超長距離;頂管;施工工藝

1" "工程概況

重慶市觀景口水利樞紐由水庫工程和輸水工程組成。水庫總庫容1.52億m³，調節庫容1.19億m³。輸水工程線路總長24.965km，設計輸水流量4.76m³/s，加大輸水流量5.76m³/s。

本標段為Ⅱ標（線路標），包括除泵站樞紐工程外的輸水線路。輸水線路包括7座無壓隧洞、4條施工支洞（4#支洞為工作豎井）、7座暗涵、2座渡槽、3座倒虹吸，總長18965.2m。

本標段埋管總長2976.8m，管橋總長626m，地層圍巖為嘉陵江組灰巖、白云巖等，屬較硬巖石，其埋管采用微型頂管機進行超長距離硬巖頂管施工。

2" "頂管操作流程

管道頂進的操作流程如下：關閉止水閥→打開旁通閥→啟動排泥泵運轉→啟動進泥泵運轉→啟動機頭刀盤運轉→打開止水閥→關閉旁通閥→主頂缸頂進。在頂管施工不斷推進的過程中，要隨時關注覆土深度和巖體土質情況。要根據頂進狀態及時調整頂進缸壓力值，促進頂進平穩推進。

當1節管道頂進到位或布設頂鐵時，應停止頂進。停止頂進的操作流程如下：主頂缸停止頂進→停止機頭刀盤運轉→打開旁通閥→關閉止水閥→在旁通狀態下運行一段時間→停止進泥泵運轉→停止排泥泵運轉。暫停頂進時，要將進漿管道和排漿管道內的泥漿清洗干凈，防止管路堵塞。操作時，施工人員必須密切配合，步調一致，避免出現誤操作。

3" "頂進施工

3.1" "施工準備

操作人員要按照微型頂管機（以下簡稱頂管機）說明書的要求，對其進行維護保養和正確操作。在頂管機正式運行前，操作人員要詳細檢查其各系統技術狀況。在頂管機運行過程中要遵守安全操作規程。完成始發井、接收井的施工，確定頂管施工段地下無障礙物，頂管機在始發井就位、頂管機配套設施安裝完畢，所需預制管節準備齊全后，便可進行頂進作業。

3.2" "下管

當頂管機的機頭掘進到可以下1個管節的尺寸時，采用地面上汽車起重機將管節吊至井下，進行下管施工。下管施工的操作順序如下：暫時停止主頂系統的頂進→暫時停止泥水系統進泥漿和排泥漿→將頂進缸退回→暫時停止掘進系統的掘進→拆卸妨礙管節就位的連接件→將管節吊至井下并就位→重新連接拆下的連接件→重新運行暫停的主頂、泥水和掘進系統→繼續進行頂管施工。下管時要保持勻速，避免幅度過大。管節之間的橡膠密封圈的位置準確，不得出現移位、裸露于管外的現象。管端墊板務必保持穩定，嚴禁脫落。

3.3" "施工要點

3.3.1" "布置沉降觀測點

要在地面布置沉降觀測點，以便在管道頂進過程中觀測管道沉降情況。沉降觀測點遵循“合理性高、安全性強”的原則，其間隔以15m為宜。在頂進的過程中，對沉降觀測點的觀測次數要保持在2次以上。如果附近構筑物需要進行保護，觀測次數可適當增加。觀測儀器要及時檢驗校對，確保整個頂進過程觀測數據準確無誤。

3.3.2" "收集資料數據

在頂進的前15m，要收集盡可能豐富的資料和數據，對于頂進過程中的各項參數，要有詳盡的掌握。根據本工程實際情況制定合理的頂進參數并嚴格控制，防止超挖、欠挖。測量得到的數據要及時反饋給施工人員。頂進的施工速度保持在30mm/min左右，不可過快或過慢。

3.3.3" "頂進過程控制

頂管機穿越道路和管線時，必須使其處于較小范圍之內，以便將頂進施工對正面土體造成的負面影響降到最低。要確保出漿量與頂進量相互匹配，不能有過多出入。糾偏動作盡可能少、糾偏幅度盡可能小，盡可能避免對正上方管線造成影響。

頂管機穿過道路和管線后，不可避免地地面會出現沉降，此時要不間斷地壓注泥漿，直到頂進完成。壓注泥漿的部位、數量根據相關檢測數據確定。頂管機穿越道路和管線時，壓漿必須以均勻的速度持續進行。要從實際監測的沉降情況出發，及時進行補漿。為了有效克服“背土”情況，可以在土體與管節殼體上平面之間塑造一層泥漿膜，從而大大降低兩者之間的摩擦力[1]。

4" "頂進糾偏

4.1" "參照數據糾偏

要參照相關儀表、頂管測量數據、頂進曲線圖，對頂管機的頂進方向進行隨時隨地的觀測和分析，并通過頂管機的2臺糾偏千斤頂進行糾偏。該方法操作簡便、效果較好。如管道頂進偏左，糾偏千斤頂可以采取左伸右縮的方式予以糾正;管道頂進偏右，糾偏千斤頂可以采取右伸左縮的方式予以糾正。

4.2" "參照軸線糾偏

頂管機在頂進施工過程中，要對管路的軸線偏差進行有效控制。要時刻觀察軸線變化情況，一旦出現偏離就要糾偏，以確保管路按照預先設定的軸線推進。糾偏方法仍是操縱頂管機糾偏千斤頂進行實時調整，使其始終處于軸線范圍之內。

在頂進過程中，如果頂管主機出現5mm左右的軸線偏差，就要引起注意并進行糾偏。此時糾偏必須緩慢推進，從小角度出發，嚴禁過大過猛，以將管道逐漸恢復到軸線位置。

4.3" "特殊情況下的糾偏方法

如果偏差在20mm以上，可采用糾偏千斤頂進行糾偏。糾偏效果不明顯時，可以使用小型千斤頂，頂在頂管機尾端偏向反側的管節內壁上，另一端斜撐在有墊板的管節前土壁上，在確保支頂完全牢固后，可以施加頂力進行糾偏。

如因局部地基軟弱、地基承載力不足，造成頂管機沉降，在其他糾偏方法不足以完成糾偏時，可通過在主機尾部與管節之間局部增加薄墊片的方法來糾偏。同時在主機底部的高壓水沖洗孔注入一定的化學材料，穩固地層，協助糾偏[2]。

頂管機頂進糾偏要把握好3個準則：一是糾偏頻率要高，二是糾偏要緩慢，三是糾偏要提前。“隨偏隨糾”是必須做到的，糾偏量要保持在合理范圍之內，嚴格禁止大幅度糾偏，以免造成掘進和頂管出現問題。在每一階段頂管施工結束后，要對頂管機的機頭刀盤進行檢測。如果管路頂進出現較大偏向，可通過長距離調整的方法進行糾偏。

5" "頂管出洞

當頂管機的機頭刀盤掘進到距離接收井6m的區域時，屬于“頂管出洞”施工段的范圍。頂管出洞施工段的出洞過程控制和出洞措施如下所述。

5.1" "出洞過程控制

在出洞口提前安裝止水裝置（止水圈），在接收井中配備延伸導軌，確保以較高的精度進行安裝。同時墊好限位塊，防止頂管機的機頭旋轉。當頂管機的機頭掘進到距離出洞口1m的時候，要對掘進參數進行及時調整與合理配置，以有效避免頂進作業對出洞口造成破壞。

在有效監控下，頂管機保持持續頂進的態勢，同時要讓頂管機頂入止水裝置（止水圈）中。相關負責人員要準確把握現場情況，尤其要熟知出洞口附近的地質情況，如果出現漏泥、漏水等情況，必須采取措施予以解決。

5.2" "出洞措施

頂管主機機頭出洞時，極易發生泥漿流失情況。泥漿流失嚴重時，不但會造成路面沉降，還會導致加大頂進的摩阻力。因此必須采取相關措施，使頂管機的機頭抵達接收井的過程平穩順利。

5.2.1" "停止壓漿

當頂管機距離接收井尚有6m的位置時，第1個管節的壓漿工作必須停止。與此同時，在以后頂進的過程中，壓漿的位置要不斷向后轉移，以確保頂管的管節形成土塞，土塞保持在距離接收井6m左右的位置最為合適，這樣能夠充分避免管節四周摩阻力的提升。

5.2.2" "調整機頭出洞狀態

頂管機的機頭出洞時，必須保持勻速緩慢推進，并根據實際情況調整排漿量，以降低機頭刀盤正向壓力。這不但能夠保證頂管機以安全的狀態進行作業，而且能夠有效保證洞口結構安全。

5.2.3" "出洞后暫停掘進

待微型頂管機的機頭完全進入接收井后，暫時停止掘進。此時需要精準把握實際的頂進距離，力爭做到分毫不差，以確保頂管機的機頭以安全、穩定的狀態進入接收井中。

5.2.4" "吊出頂管機

頂管機在該施工區段的頂管施工全部貫通后，使用汽車起重機將頂管機及其配套設備全部吊到地面之上，進行維修、保養、安裝、調試等一系列工作，為進入下一施工區段做好準備。

6" "結語

綜上所述，頂管施工不會對地表結構造成損壞，不影響施工區域周邊的社會生活，因此在基礎設施建設中應用范圍較廣。目前大部分頂管施工多為短距離的，隨著我國基礎設施建設的飛速發展，相信超長距離頂管施工工藝會得到更廣泛的應用。

參考文獻

[1] 柴國平.水利工程中頂管施工技術的應用[J].農業科技與信息，2019（19）：107-108.

[2] 林川.頂管技術在穿越河道工程中的運用[J].水利科技與經濟，2013，19（1）：101-102.