市政道路排水工程污水管頂管施工技術

吉金鳳

（江蘇省淮安經濟開發(fā)區(qū)市政管理處，江蘇 淮安 223005）

1 工程概況

某地外環(huán)路是環(huán)島主干道，路段I<3+240～K6+760為工程項目，其中K6+180～+715.5段位于別墅群區(qū)，地下污水管道位于右幅車行道與自行車道間的綠化帶下。管道埋深 5.77～8.44m，管材為 DN800 的預應力鋼筋混凝土管。因別墅群尚未搬遷又屬于深埋管道，因此采用頂管技術施工。

2 施工方案

頂管全長535.5m，檢查井按30m或40m兩種間距設置，管材采用抗?jié)B等級為S6的C50II級加強離心式預應力鋼筋混凝土管，F型柔性接口。頂管施工，選擇管道的相應檢查井位置設置2個工作井和3個接收井進行頂進，工作井作管道頂進用，接收井為頂管出洞回收工具頭用。頂管最大單元長度140m。管道頂進完后，再施作污水檢查井。

3 工作井設計、施工

工作井上設活動式工作臺，臺上設起重架，用于起吊管井。

（1）工作井井底長、寬尺寸可按式（1）、式（2）確定。W=D+（2.4～3.2）（1）式中為工作井底寬度，m；D為被頂進管外徑，m；L=Ll+L2+L3+L4+L5（2）式中為工作井底長，m；L 為管節(jié)頂進后，尾端壓在導軌上的最小長度，混凝土管一般留 0.3m；L2為每節(jié)管長度，m；L3為出土工作間隙，一般為 1.0～1，5m；L4 為千斤頂長度，m；L5為后背墻厚度，m；

本工程工作井長寬為7m×4m，工作井護壁為厚0.4m C30鋼筋混凝土，底板為厚0.5m鋼筋混凝土

（2）水泥攪拌樁施工。為保證施工時不塌方和減少地下水的流入，在工作坑外側設置了水泥攪拌樁止水帷幕。樁徑D=0.50m，相互搭接0.15m，水泥摻入量19%，水泥用量70kg/m，水灰比為 0.45～0.50，用 P.032.5 普通硅酸鹽水泥。采用“四攪四噴”施工工藝。

（3）工作井開挖。采用人工垂直開挖，每開挖1m即護壁1m，井底施打木樁進行加固，及時對井底進行封閉

4 頂管參數及設備安裝

4.1 頂管工程力學參數確定頂管推力就是頂管過程中管道受到的阻力，包括工具管切土正壓力、管壁摩阻力。

（1）工具管切土正壓力。

F1=S1×K1=πr2×K1=π×0.482×50=36.2t

式中F1為頂管正阻力，t；S1為頂管正面積，m2；K1 為頂管正阻力系數，t/m2。

工具管切土正壓力與土層密實度、土層含水量、工具管切土狀況有關，根據有關統(tǒng)計資料，軟土層一般為20～30t/m2，硬土層一般為30～60t/m2，本工程頂管經過地層為亞粘土和砂質亞粘土，K1。取50t/m2。

（2）管壁摩擦阻力。

F2=S2×K2=πDL×K2=π×0.96×140×0.9=380t

式中F2為頂管側摩擦力，t；S2為頂管側面積，m2；K2 為頂管側阻力系數，t/m2。

管壁摩擦阻力一般在 0.5～1.2t/m2之間，本工程采用觸變泥漿減阻，管壁摩擦阻力取0.9t/m2，頂進長度按 140m 計。

（3）頂管總阻力。

F=F1+F2≈420t

考慮地下工程的復雜性及不可預見因素，頂管設備取1.4倍能力儲備，設備頂進能力應為600t。

4.2 后背墻。后背墻作為千斤頂的支撐結構。本工程后背采用工作井兩邊內墻加寬的方式制作，后背墻高2.76m，厚30cm，為使后背受力均勻，后背墻上用鋼板進行鋪墊。后背墻壁面與管道頂進方向要垂直，垂直度允許偏差 0.1%H，水平扭轉度 0.1%L（H、L 為高、長）。

4.3 工作井導軌安裝。導軌的作用是引導管節(jié)按設計的中心線和坡度頂進，導軌安裝時必須安裝牢固，滿足管節(jié)中心高程及坡度的要求。本工程導軌為雙排120工字鋼、[20槽鋼焊接而成，導軌為預制加工。導軌安裝利用測量儀器監(jiān)控，允許偏差為：軸線位置<3mm，頂面高程 0～+3mm，兩軌內距±2mm。

4.4 千斤頂安裝。（1）本工程采用3臺200t的千斤頂。千斤頂固定在支架上，并與管道中心的垂線對稱，要求其合力的作用點與管壁反作用力作用點在同一軸線上，防止產生頂進偏差。根據施工經驗，千斤頂的著力點作用在管節(jié)垂直直徑的1/4～1/5為宜。（2）千斤頂選用zB.50型的高壓油泵，由電動機帶動油泵工作，經分配器、控制閥進入千斤頂，各千斤頂的進油管并聯(lián)在一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程一致，油管安裝時做到順直、轉角少。

4.5 頂鐵的安裝。（1）頂鐵是頂進管道時，千斤頂與管道端部之間臨時設置的傳力構件。其作用是將一組千斤頂的合力，通過頂鐵均勻地分布在管端，并起調節(jié)千斤頂與管端之間距離的作用。頂鐵可分為環(huán)形頂鐵和u形頂鐵兩種。（2）安裝頂鐵時，頂鐵與導軌之間、頂鐵與頂鐵之間的接觸面，要擦拭干凈，防止接觸不良，相互滑動。安裝后，要使千斤頂軸線、頂鐵軸線和管道的軸線相互平行。頂鐵軸線必須與管道中心的垂線對稱，避免頂力產生偏心，導致“崩鐵”。頂鐵拼裝后要進行鎖定。（3）頂鐵與管口之間墊緩沖材料聯(lián)接（膠合板），使頂力均勻地分布在管端。

5 頂進施工

5.1 正常頂進施工。頂進管道前，進行全部設備檢查與試運轉。護壁上的管孔鑿好后將工具管立即頂人土層。每頂進30cm，測量不少于一次，管道進入土層正常頂進時，每頂進100cm，測量不少于一次。工具管開始頂進5～10m的范圍內，允許偏差為：軸線3mm，高程0～+3mm。否則要采取措施糾偏。頂進時遵循“邊壓觸變泥漿邊頂進，不壓漿不頂進”的原則，新開頂時需對整個管路進行補漿。

5.2 測量與糾偏。測量儀器采用全站儀和激光水準儀。（1）測量頻率。頂進第一節(jié)管節(jié)時為20～50厘米/次，正常頂進時為1米/次，校正頂進時為每頂進半節(jié)管測量一次。（2）中心線測量。在工作井邊的兩方向樁上掛鉛錘至工作井底部，在工作井內用激光水準儀照準兩鉛錘，讀管前端的中心尺刻度，若與中心尺的中心刻度相重合，說明其方向準確，否則其差值即為偏差值。（3）高程測量。在工作井內引設水準點，在停止頂進時，將激光水準儀支放在頂鐵上，測量前端管底高程。（4）糾偏。工具頭前方有糾偏節(jié)，糾偏節(jié)中安裝有糾偏千斤頂，頂進過程中，當工具頭的方向偏差超過5mm，即應糾偏，調整糾偏千斤頂，實現頂進方向的控制。

5.3 其它有關施工措施。（1）穿墻頂進。頂管出洞口對頂管來說是非常重要的環(huán)節(jié)，為了順利頂進，在接收井四周仍然采取了深層水泥攪拌對穿墻管前方2m范圍內的土體進行加固，起到擋土、阻水的作用。（2）觸變泥漿減阻。采用觸變泥漿進行減阻，通過壓入的泥漿在管壁形成泥漿套。泥漿配合比為膨潤土：堿：水：0.4：0.02：1（質量比），壓漿泵選用 L150型，壓力保持在 0.1～0.2MPa，采用“先壓漿后頂進，停頂進勤補漿”、“即壓即頂，少量多次”的壓漿工藝，每4節(jié)管設一道注漿孔，頂進結束后利用注漿孔注水泥漿置換泥漿。（3）頂管節(jié)接頭及防水措施?；炷凉懿捎肍型橡膠密封圈柔性接口，氯丁橡膠楔形膠圈，由制管廠配套供應，接頭內設止水鋼環(huán)。當管節(jié)正常頂進安成后，管節(jié)之間都能達到良好的密封狀態(tài)。（4）作業(yè)面通風。選用大型風扇作鼓風式通風。（5）管道嚴密性試驗。

6 結論

頂管施工技術在該地區(qū)深埋污水管道施工中，由于各項技術環(huán)節(jié)考慮充分、全面，各項技術、施工措施得當，管理到位，取得了成功經驗，可供類似工程借鑒。

[1]張傳安.軟土地區(qū)雙排大口徑頂管施工技術[J].鐵道標準設計，2009（3）.