普通頂管施工技術(shù)

□古小輝（河南省水利第二工程局)

地下管線穿越鐵路、公路、渠堤、土壩等設(shè)施時(shí)，采用頂管施工技術(shù)，在不影響正常的道路交通、不破壞地表建筑物的情況下，采用簡(jiǎn)易的施工設(shè)備完成地下管線的敷設(shè)，較之傳統(tǒng)施工方法有明顯的優(yōu)勢(shì)。大唐信陽(yáng)發(fā)電有限責(zé)任公司2×660MW超臨界機(jī)組補(bǔ)給水管線安裝工程施工中，其管線多次穿越107國(guó)道、信潢公路、城市道路，均采用了普通頂管施工技術(shù)，取得了良好的施工效果。

一、施工準(zhǔn)備

開工前，首先詳細(xì)了解穿越地段的地下設(shè)施的性質(zhì)、類型分布、走向、大小及其重要性等，同時(shí)請(qǐng)相關(guān)設(shè)施的管理部門到現(xiàn)場(chǎng)指定位置，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

編制作業(yè)指導(dǎo)書，制定工藝流程，進(jìn)行技術(shù)交底，頂進(jìn)設(shè)備、輔助設(shè)備及各種材料準(zhǔn)備齊全、管線用材運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，并經(jīng)檢驗(yàn)合格。

二、測(cè)量放線

根據(jù)業(yè)主提供的中心控制點(diǎn)，用經(jīng)緯儀測(cè)量出套管中心線的位置，確定出套管穿越的中心樁、施工帶邊線樁，撒上白灰線。

根據(jù)施工管道直徑放出工作坑的位置和尺寸，一般為管道直徑兩側(cè)各保證1m工作面。

三、工作坑布置和處理

（一）工作坑布置。

管道長(zhǎng)度一般為2.0～2.5m，液壓千斤頂行進(jìn)總長(zhǎng)度一般為1.5m。故工作坑設(shè)計(jì)凈尺寸一般為4.0～4.5m，深度則視設(shè)計(jì)高程確定。承受頂進(jìn)反力的作業(yè)坑墻體用混凝土澆筑成鋼筋混凝土直墻，混凝土面上部高出管口頂部0.5m，下部根據(jù)土質(zhì)情況開挖出0.3～0.5m的齒槽，以便更好承受頂進(jìn)反力。鋼筋采用Φ12Ⅱ級(jí)螺紋鋼，鋼筋網(wǎng)片規(guī)格200mm×200 mm。工作坑其他三側(cè)坑壁采用磚砌墻體或混凝土墻體。具體根據(jù)工程地質(zhì)情況而定。為防雨水流入坑內(nèi)影響施工，工作坑頂部用遮陽(yáng)棚、四周筑土埂圍護(hù)，并在合適位置挖溝槽將地面水妥善引排，以保護(hù)工作坑墻體的穩(wěn)定。工作坑和接收坑必要時(shí)加打互扣槽鋼，以保障施工安全。

（二）工作坑的基礎(chǔ)處理及導(dǎo)軌布置

工作坑基礎(chǔ)處理，首先將坑底抄平夯實(shí)，處理分為兩層，底層為0.1m厚的碎石基礎(chǔ)，其上再澆筑0.2m厚的C20混凝土作為工作坑坑底，控制其坡度和高程與設(shè)計(jì)圖紙一致。澆筑前在導(dǎo)軌位置埋設(shè)鋼筋，待坑底混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后將導(dǎo)軌焊接在之前埋設(shè)的鋼筋上。

四、頂管設(shè)備選擇

（一）液壓控制箱

由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、收油箱、高壓油泵、液壓操縱箱安裝成整體。頂進(jìn)開始時(shí)，待各接觸部位密合后，再按正常頂進(jìn)速度頂出，千斤頂活塞退回時(shí)油壓不得過大，速度不得過快。

（二）千斤頂

選用頂力為5000kN，行程為1.5m的液壓千斤頂，千斤頂固定在支架上，并且與管道中心線的垂線對(duì)稱，其合力作用應(yīng)該在管道中心的垂直線上，位置位于管道總高的1/4～1/5處。

（三）起重設(shè)備

在工作坑的中間地面部位焊接龍門架，龍門架中部設(shè)置一個(gè)定滑輪，通過安裝在工作坑旁邊的5T卷?yè)P(yáng)機(jī)與定滑輪結(jié)合，組合起重設(shè)備。

（四）頂鐵

頂鐵應(yīng)該有足夠的長(zhǎng)度，采用型鋼焊接成型，焊縫不得高出表面，頂鐵相鄰面互相垂直，在頂鐵上安裝鎖定裝置，單塊放置時(shí)保持穩(wěn)定。

（五）施工降排水

在工作坑一角設(shè)置一集水井，井深低于工作坑地面0.5m，用兩臺(tái)潛水泵日夜抽水，防止地下水涌出或地表水進(jìn)入頂管工作坑內(nèi)。

五、頂進(jìn)施工

頂進(jìn)前，全部設(shè)備經(jīng)過檢查，并且經(jīng)過試運(yùn)轉(zhuǎn)；檢查導(dǎo)軌上的中心線，坡度和高程符合設(shè)計(jì)要求，防止流動(dòng)土或者地下水進(jìn)入工作坑。

頂進(jìn)時(shí)將一節(jié)套管放置于導(dǎo)軌上，套好接力鋼套管頭，并且收緊接力鋼套固定螺絲，裝好鐵環(huán)，調(diào)好頂?shù)奈恢?，不得松?dòng)。用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀校正其平面與高程位置，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求；派 2人至管內(nèi)，1人在工作面挖土，1人用小車收土運(yùn)至工作坑，再用起重設(shè)備將土運(yùn)往地面；啟動(dòng)千斤頂，將管頂進(jìn)，用千斤頂頂進(jìn)口，每節(jié)管分四次頂入，原則上每次頂0.5m，千斤頂行程終了，復(fù)位千斤頂，加塞墊塊后復(fù)頂。第一節(jié)套管頂入工作面后，使其預(yù)留約0.3～0.5m管子在導(dǎo)軌上，供作下一節(jié)套管頂進(jìn)前穩(wěn)定作用，下一節(jié)套管在導(dǎo)軌上與第一節(jié)套管接口處內(nèi)外部均用鋼制套環(huán)作接口連接使用，這樣可以保證混凝土管道頂入后接口處平整，沉降均勻（大直徑頂管在出廠時(shí)已有外鋼套環(huán)）。

套管接觸或者切入土層后，應(yīng)自上而下分層開挖；在允許超挖的穩(wěn)定土層中正常頂進(jìn)時(shí)，管道下部135°范圍內(nèi)不得超挖；管道頂部以上超挖量≤1.5cm。

采用手工挖掘進(jìn)行時(shí)，套管進(jìn)入土層過程中，每頂進(jìn)30cm測(cè)量不少于一次；管道進(jìn)入土層后正常頂進(jìn)時(shí)，每頂1m測(cè)量不少于一次，糾偏應(yīng)該增加次數(shù)，測(cè)量控制的方法為：在待頂管頂首端固定一個(gè)小十字架，在坑內(nèi)懸架一臺(tái)水準(zhǔn)儀，使水準(zhǔn)儀十字線對(duì)準(zhǔn)十字架，頂進(jìn)時(shí)，如果出現(xiàn)十字架與水準(zhǔn)儀十字線發(fā)生偏離，則表明管道中心線發(fā)生了偏差；若十字架相對(duì)于管道位置不變，只要量出十字架交點(diǎn)偏離的垂直距離，即可讀出待頂管頂進(jìn)中的高程偏差。

六、施工測(cè)量控制

為了使管道按照規(guī)定的方向前進(jìn)，在頂進(jìn)過程中必須不斷觀測(cè)管節(jié)前進(jìn)的軌跡，當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏離設(shè)計(jì)位置時(shí)，就要及時(shí)地進(jìn)行校正。因此要求頂管自始至終都要在測(cè)量工作的嚴(yán)格控制之下。

（一）頂進(jìn)前的準(zhǔn)備階段測(cè)量

包括工作坑的方位、高程，標(biāo)定管道中心線，設(shè)立臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)等。開始頂進(jìn)的第一節(jié)管測(cè)量工作非常重要，第一節(jié)管頂?shù)煤?，位置正確，以后的管子才能頂好。

（二）頂進(jìn)過程中的測(cè)量

主要是對(duì)工具管和首節(jié)管進(jìn)行測(cè)量，此種測(cè)量觀測(cè)頻繁，正常頂進(jìn)時(shí)每頂進(jìn)30～40cm就應(yīng)測(cè)量一次，頂進(jìn)第一節(jié)管時(shí)，測(cè)量的頂進(jìn)間隔距離更要小些。除對(duì)工具管和首節(jié)管頻繁測(cè)量外，每頂進(jìn)40～60cm還需對(duì)整個(gè)頂進(jìn)管進(jìn)行復(fù)測(cè)，主要是檢查中間管節(jié)有無(wú)下沉現(xiàn)象。

（三）工程竣工測(cè)量

一般是每節(jié)管都應(yīng)測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪出竣工圖。

（四）地面觀察測(cè)量

觀察地面有無(wú)沉陷和隆起。開始頂進(jìn)前，要選好基線（即管道設(shè)計(jì)的中心線）和基點(diǎn)（即臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)）。基線和基點(diǎn)一定要設(shè)置牢靠，在整個(gè)施工過程中不能發(fā)生移動(dòng)，特別是基線若方向稍有移動(dòng)則可能形成很大的誤差，基線設(shè)置好后，就以此基線為準(zhǔn)測(cè)量頂管的中心。中線的測(cè)量方法可根據(jù)頂距的長(zhǎng)短、精度要求的高低而不同。常用的方法有：三點(diǎn)移線法、經(jīng)緯儀測(cè)量、連通管測(cè)量法、激光測(cè)量。

七、糾偏措施

當(dāng)偏差為10～30mm時(shí)，在管子偏向設(shè)計(jì)中心的一側(cè)適當(dāng)超挖，以使迎面阻力減小，而在對(duì)方的一側(cè)不超挖或者留坎，使迎面阻力增大，形成力偶，讓首節(jié)管子調(diào)向逐漸回到設(shè)計(jì)位置，稱為挖土校正法；當(dāng)偏差>30mm或者采用挖土校正法無(wú)效時(shí)，用圓木或方木一根，一端頂在管子偏向設(shè)計(jì)一側(cè)內(nèi)管壁上，另一端支在墊有木板的管前土壤上，支架穩(wěn)固后開動(dòng)千斤頂，利用頂進(jìn)時(shí)頂木斜支管子產(chǎn)生的分力，使管子得以校正，或者配合挖土校正法在超挖的一側(cè)前端壁支上一個(gè)5～15t的小千斤頂，千斤頂?shù)鬃辖右桓添斈?，利用小千斤頂?shù)捻斄κ构茏诱{(diào)向，然后在繼續(xù)頂進(jìn)中，逐漸回到設(shè)計(jì)位置；采用挖土校正無(wú)效時(shí)，采用架墊鋼板校正法，在頂管的終端與頂管之間的適當(dāng)位置墊置一個(gè)角度，頂進(jìn)時(shí)即可使頂管逐漸回到設(shè)計(jì)位置。

八、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)在該項(xiàng)目中完成的多次頂管施工的實(shí)際情況來看，普通頂管法一般適用于頂入的管節(jié)內(nèi)徑≥800mm的鋼筋混凝土管和鋼管，頂進(jìn)總長(zhǎng)度一般不超過60m。地下土質(zhì)均一、穩(wěn)定的地段，施工的坐標(biāo)誤差一般可控制到1cm以內(nèi)。但當(dāng)管徑>1800mm時(shí)，工作面土壁可能會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性問題，尤其是土質(zhì)松散或遇到地下水時(shí)。