淺談同大路頂管施工技術(shù)

池耀舟

摘 要：市政基礎(chǔ)設(shè)施地下給排水管道頂管施工技術(shù)，在穿越城市建筑、公路、深埋等困難、復(fù)雜施工條件時(shí)，有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，就 同大路（南湖半島）DN500污水搶修工程的頂管施工技術(shù)運(yùn)用，以供同行參考。

中圖分類(lèi)號(hào)：U447文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2011)04(a)-0000-00

1 工程概況

同大路（南湖半島）DN500污水搶修工程位于廣州市同和中路南湖半島花園出口處。此段管為DN500鋼筋混凝土重力流管（井段編號(hào)為L(zhǎng)DJYJ0305-LDJYJ0312）。檢測(cè)人員做檢測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)此段管處有冒水現(xiàn)象，經(jīng)聲納檢測(cè)發(fā)現(xiàn)LDJYJ0305-LDJYJ0311嚴(yán)重堵塞，水沖車(chē)不能將其貫通，LDJYJ0311-LDJYJ0312管道嚴(yán)重破裂變形，導(dǎo)致南湖3個(gè)泵井停產(chǎn)（大陂1#泵井、大陂2#泵井、南湖樂(lè)園泵井），污水溢流出南湖，此事經(jīng)與業(yè)主洽商同意對(duì)該段管進(jìn)行修復(fù)。

2施工現(xiàn)場(chǎng)條件及解決方案

本工程在已有行車(chē)道上進(jìn)行，重做管道的工作在同大路南湖半島花園門(mén)口，長(zhǎng)度約96米，需辦理道路開(kāi)挖手續(xù)才能進(jìn)場(chǎng)施工。在覆土深度2.5m左右的地方有一條DN500鋼管壓力管道，與需修復(fù)的管道垂直距離為5米，水平距離為0.25-0.5米，開(kāi)挖施工會(huì)有一定影響。 本工程采用機(jī)械頂管施工，管材采用DN800鋼筋混凝土管。在頂管井開(kāi)挖時(shí)壓力管的4.5米部分會(huì)懸空，如遇鋼管接口懸空要做吊管保護(hù)才能施工。

3 工作井設(shè)計(jì)、施工

3.1工作井及接收井的布置

工作井是頂管施工的工作場(chǎng)所，本施工段有工作井、接收井各1座，同為圓形，頂管工作井的直徑為7m，接收井的直徑5m（直徑計(jì)算為外徑）。

3.2挖土成井

工作井及接收井采用機(jī)械、人工配合挖土的逆作法工藝施工，其中工作井后靠背加內(nèi)襯墻，厚50cm。井底板采用鋼筋混凝土澆注。工作井、接收井基坑深度為深井開(kāi)挖，需編制相應(yīng)的專(zhuān)項(xiàng)施工方案。施工時(shí)嚴(yán)格按照《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》及本工程施工設(shè)計(jì)圖的要求對(duì)鋼筋的配置、混凝土澆筑進(jìn)行實(shí)施。

工作井開(kāi)挖到原管底后將原有不進(jìn)行修復(fù)的污水管部分拆除用沙包對(duì)管道進(jìn)行封堵，以防施工中污水的滲出，影響施工。

4 頂管參數(shù)及設(shè)備安裝

4．1頂管的推力就是頂管過(guò)程管道受的阻力，包括工具管切土正壓力、管壁摩擦阻力等。

本工程采用的管材是d800鋼筋混凝土管（管外徑為960mm），頂進(jìn)長(zhǎng)度為96米，所以：

頂管機(jī)頭正面擠壓段壓力：F1=?×D2/4×P

其中F1--頂管泥水阻力(t)

D--頂管外徑(m)

σ--頂管泥水最大壓力(t/m2)

σ與土層密實(shí)度、土層含水量、地下水位狀況有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計(jì)資料和本工程的分析，估算頂管前端面壓力為20-30t/m2，F(xiàn)1=?×D2/4×P＝?×0.96/4×30＝22.608T

管壁摩擦阻力： F2=S×L×f

其中S—頂管外周長(zhǎng)(m)

L—最長(zhǎng)一段頂管長(zhǎng)度(m)

f—綜合摩擦力系數(shù)(T/ m2)

f與管道的埋設(shè)深度、土質(zhì)、地下水位等因素有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計(jì)資料和本工程的分析，估算綜合摩擦力系數(shù)f=1.1T/m2。F2=S×L×f=?×0.96×96×1.1＝318.321T

在考慮一次頂進(jìn)距離為96m時(shí)，頂管總阻力為以上阻力之和：

F=F1+F2 =340.928T

頂進(jìn)的后座采用2個(gè)200T的千斤頂，采用的減阻措施，通常減少管壁摩擦阻力的措施有：管壁與泥土間壓觸變泥漿減阻(優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土拌制而成)，注漿需要管節(jié)間的密封良好，否則漿體會(huì)在管節(jié)間泄漏起不到應(yīng)有的作用，減阻效果好時(shí)，f—綜合摩擦力系數(shù)可以降低到0.3-0.8 T/ m2左右，將觸變泥漿的減阻作為保險(xiǎn)系數(shù)。

4.2后背墻。后背墻作為千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)。后背作為千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu),要有足夠的強(qiáng)度和剛度，且壓縮變形要均勻。本工程采用逆作法施工工作井結(jié)構(gòu)井體。由于后座墻是和側(cè)壁混凝土墻整體澆筑，工作井為剛性體，所以工作井能夠承受的最大頂推反力R由基坑側(cè)壁摩擦力、基坑底板之間的摩擦力R1與后座墻的反力R2組成。計(jì)算過(guò)程中忽略基坑側(cè)壁的摩擦力及基坑底板之間的摩擦力，而假設(shè)頂進(jìn)支架的推力是通過(guò)后座墻而均勻的作用在工作井后方的土體上面，主要考慮后背土體的反力計(jì)算，

Ｒ2＝1.5′3.5（18′3.52′2.03/2+2′23′3.5′1.43+18′4.5′3.5′2.03）＝5406.2KN＝551.62噸。則R=551.62噸>340.928噸(設(shè)計(jì)最大頂推力見(jiàn)上節(jié))，因此后靠背是穩(wěn)定的。

4.3工作井導(dǎo)軌安裝。導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)管節(jié)按設(shè)計(jì)的中心線(xiàn)和坡度頂進(jìn)，導(dǎo)軌安裝時(shí)必須安裝牢固，滿(mǎn)足管節(jié)中心高程及坡度的要求。本工程導(dǎo)軌為雙排120工字鋼、[20槽鋼焊接而成，導(dǎo)軌為預(yù)制加工。導(dǎo)軌安裝利用測(cè)量?jī)x器監(jiān)控，允許偏差為：軸線(xiàn)位置<3mm，頂面高程0～+3mm，兩軌內(nèi)距±2mm。

4．4千斤頂安裝。（1）本工程采用2臺(tái)200t的千斤頂。千斤頂固定在支架上，并與管道中心的垂線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，要求其合力的作用點(diǎn)與管壁反作用力作用點(diǎn)在同一軸線(xiàn)上，防止產(chǎn)生頂進(jìn)偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，千斤頂?shù)闹c(diǎn)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵工作，經(jīng)分配器、控制閥進(jìn)入千斤頂，各千斤頂?shù)倪M(jìn)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(shí)做到順直、轉(zhuǎn)角少。

4．5頂鐵的安裝。（1）頂鐵是頂進(jìn)管道時(shí)，千斤頂與管道端部之間臨時(shí)設(shè)置的傳力構(gòu)件。其作用是將一組千斤頂?shù)暮狭Γㄟ^(guò)頂鐵均勻地分布在管端，并起調(diào)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(shí)，頂鐵與導(dǎo)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(dòng)。安裝后，要使千斤頂軸線(xiàn)、頂鐵軸線(xiàn)和管道的軸線(xiàn)相互平行。頂鐵軸線(xiàn)必須與管道中心的垂線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，避免頂力產(chǎn)生偏心，導(dǎo)致“崩鐵”。頂鐵拼裝后要進(jìn)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(jìn)施工

5.1正常頂進(jìn)施工。頂進(jìn)管道前，進(jìn)行全部設(shè)備檢查與試運(yùn)轉(zhuǎn)。護(hù)壁上的管孔鑿好后將工具管立即頂人土層。每頂進(jìn)30cm，測(cè)量不少于一次，管道進(jìn)入土層正常頂進(jìn)時(shí)，每頂進(jìn)100cm，測(cè)量不少于一次。工具管開(kāi)始頂進(jìn)5～10m的范圍內(nèi)，允許偏差為：軸線(xiàn)3mm，高程0～+3mm。否則要采取措施糾偏。頂進(jìn)時(shí)遵循“邊壓觸變泥漿邊頂進(jìn)，不壓漿不頂進(jìn)”的原則，新開(kāi)頂時(shí)需對(duì)整個(gè)管路進(jìn)行補(bǔ)漿。

5．2測(cè)量與糾偏。測(cè)量?jī)x器采用全站儀和激光水準(zhǔn)儀。（1）測(cè)量頻率。頂進(jìn)第一節(jié)管節(jié)時(shí)為20～50厘米/次，正常頂進(jìn)時(shí)為1米/次，校正頂進(jìn)時(shí)為每頂進(jìn)半節(jié)管測(cè)量一次。（2）中心線(xiàn)測(cè)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(nèi)用激光水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)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(shuō)明其方向準(zhǔn)確，否則其差值即為偏差值。（3）高程測(cè)量。在工作井內(nèi)引設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，在停止頂進(jìn)時(shí)，將激光水準(zhǔn)儀支放在頂鐵上，測(cè)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(jìn)過(guò)程中，當(dāng)工具頭的方向偏差超過(guò)5mm，即應(yīng)糾偏，調(diào)整糾偏千斤頂，實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)方向的控制。

6 結(jié)論

頂管施工技術(shù)在該地區(qū)深埋污水管道施工中，由于各項(xiàng)技術(shù)環(huán)節(jié)考慮充分、全面，各項(xiàng)技術(shù)、施工措施得當(dāng)，管理到位，取得了成功經(jīng)驗(yàn)，可供類(lèi)似工程借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]張傳安，軟土地區(qū)雙排大口徑頂管施工技術(shù)[J]，鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009（3）。