談市政管道工程頂管施工工藝

王志強(qiáng)

(太原市市政工程總公司，山西太原 030002)

頂管施工法是一種采用不開(kāi)槽敷設(shè)地下管道的施工方法。這種施工方法總的概念是:借助于頂進(jìn)設(shè)備的頂力將管道按設(shè)計(jì)的高程與坡度頂壓入土壤中，同時(shí)將阻擋管道向前頂進(jìn)的土壤掏挖并通過(guò)已頂壓入土中的管道運(yùn)送出去，反復(fù)操作，達(dá)到將地下管道在不開(kāi)槽施工的前提下進(jìn)行敷設(shè)的目的。頂管施工法大體可分為三類(lèi):1)按挖掘方式可分為人工頂管、機(jī)械頂管、水射頂管;2)按管徑可分為大管徑頂管(φ800 mm以上)，小管徑頂管(φ300 mm以下);3)按管道的頂進(jìn)距離可分為長(zhǎng)距離頂管(一次頂距50 m以上)，一般頂管(一次頂距50 m以下)。

頂管施工前，首先應(yīng)組織有關(guān)人員認(rèn)真學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)圖紙，深入調(diào)查和掌握頂管段的土質(zhì)和水文地質(zhì)情況，弄清地上、地下構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)、高程及有關(guān)的物理、化學(xué)性能、水源、電源等主、客觀(guān)條件，編制施工組織設(shè)計(jì)(施工方案)。在編制施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，必須制定有針對(duì)性、實(shí)效性的安全技術(shù)措施及施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖;在確定施工管理和勞動(dòng)組織的同時(shí)，要建立健全安全生產(chǎn)崗位責(zé)任制，安全生產(chǎn)教育制、安全生產(chǎn)檢查制、安全生產(chǎn)值班制等各項(xiàng)安全生產(chǎn)管理制度，做到職責(zé)明確具體工作落實(shí)到人，把管生產(chǎn)的必須管安全的原則落到實(shí)處，還要按規(guī)定設(shè)專(zhuān)(兼)職安全員，建立健全和施工管理、勞動(dòng)組織相應(yīng)的安全監(jiān)督檢查系統(tǒng)，根據(jù)管徑的大小，施工工藝提出機(jī)械設(shè)備計(jì)劃時(shí)，要選用安全防護(hù)裝置、制動(dòng)裝置等符合規(guī)定要求的機(jī)械、設(shè)備，采用新設(shè)備時(shí)，首先制定安全操作規(guī)程，調(diào)查了解臨時(shí)用電方案，并且要有電器設(shè)備，平面布置圖和線(xiàn)路圖，施工前要對(duì)全體參加施工人員進(jìn)行一次崗位教育，對(duì)待特種作業(yè)人員要嚴(yán)格把好持證上崗關(guān)。

一般的頂管施工程序是:先現(xiàn)場(chǎng)放線(xiàn)確定工作坑的位置，安裝垂直運(yùn)輸?shù)钠鹬貦C(jī)械設(shè)備和龍門(mén)架或四腳架，開(kāi)挖工作坑做好坑底處理和后背、頂進(jìn)設(shè)備安裝，下管正位挖運(yùn)土，把管頂進(jìn)土壤中，經(jīng)過(guò)反復(fù)的掏挖、運(yùn)輸土壤、頂進(jìn)管子，直至把管頂?shù)较乱粋€(gè)工作坑或?qū)拥攸c(diǎn)為止;管子頂完后再處理管子接口，砌井、還土恢復(fù)地貌。

1 頂管工作坑具體位置的確定

當(dāng)施工管線(xiàn)按設(shè)計(jì)位置確定下來(lái)之后，工作坑的位置應(yīng)首先考慮管道井、室的位置設(shè)置，這樣可以減少大量的土方開(kāi)挖和支撐、排水等工作量;根據(jù)地形和土質(zhì)的實(shí)際情況盡量選擇在可利用原狀土作后背的地方;結(jié)合管子的材質(zhì)、上料、上管、下管的方式以及出土、排降水等條件進(jìn)行綜合考慮，不給吊車(chē)在高壓輸電線(xiàn)路下作業(yè)等違章行為及安全隱患創(chuàng)造條件;一般雨、污水管道或地下水位高于水管流水面時(shí)，頂管為改善工作環(huán)境和便于操作工作坑設(shè)置在管道的下游。

2 頂管工作坑基礎(chǔ)與導(dǎo)軌

頂管工作坑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)坑底的土質(zhì)、管材的重量，地下水位的高低，下管與出土的方式和頂力來(lái)確定。如果坑底土質(zhì)堅(jiān)硬，承載力較大，無(wú)地下水，且又垂直下管，可以用原土基礎(chǔ)，一般先把坑底平整，然后與管道頂進(jìn)線(xiàn)路相垂直的方向開(kāi)土槽，埋設(shè)枕木，一般用15 cm×15 cm的枋木，枋木的中距不大于45 cm，導(dǎo)軌要放在枋木上同時(shí)用道釘固定。遇到地下水位高過(guò)槽底但能降水成干坑時(shí)，土質(zhì)為細(xì)粉砂或亞砂土接近飽和狀態(tài)，安裝過(guò)程中有可能把基礎(chǔ)擾動(dòng)，則須先鋪墊層不小于10 cm厚的卵石基礎(chǔ)，并用粗砂灌縫，然后在這種基礎(chǔ)上安裝枋木與導(dǎo)軌;15 cm×15 cm的枋木中距要不大于30 cm，并用粗砂填滿(mǎn)縫。當(dāng)?shù)叵滤桓哌^(guò)坑底，而且水較旺，土質(zhì)又不好，則應(yīng)采用混凝土枋木基礎(chǔ)，作法一般先在基礎(chǔ)下面做一條卵石盲道溝通向集水井以利于排降水，然后澆筑混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)一般用C13～C18;基礎(chǔ)的厚度要根據(jù)管子的重量及枋木的尺寸與頂力的大小而定，一般不小于20 cm，寬度宜比管外徑大于40 cm;混凝土在攤鋪時(shí)要同時(shí)將枋木預(yù)埋其中，枋木要高出混凝土面2 cm，但要特別注意枋木的頂面高程要符合導(dǎo)軌安裝的要求，枋木與混凝土的接觸面應(yīng)處理好，便于頂完管后拆除。

導(dǎo)軌是起保證管子頂進(jìn)方向作用的，必須在枋木上固定牢固，導(dǎo)軌頂面高程依據(jù)設(shè)計(jì)管道流水面與管厚而定，縱向坡度與管道縱坡相一致，導(dǎo)軌的間距要經(jīng)嚴(yán)格計(jì)算后確定。

3 頂管坑的后背

管子在頂進(jìn)過(guò)程中所受的全部阻力，都要通過(guò)千斤頂而傳遞給后背，因此，后背的穩(wěn)定性與設(shè)備安裝是相當(dāng)重要的，它的結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算后確定。頂管一般采用工作坑的原土作后背，工作坑周?chē)仨氃O(shè)置護(hù)欄，后背土松軟者應(yīng)考慮作鋼后背。沒(méi)有原土可以作后背時(shí)，可作人工后背，但設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、就地取材、拆除方便。設(shè)備安裝包括下管、頂進(jìn)、出土、照明、通風(fēng)、排降水等各種頂進(jìn)作業(yè)過(guò)程中必需的機(jī)、電、設(shè)備的安裝。

4 頂管坑平臺(tái)與工作棚

采用四腳支架下管出土的頂管坑，一般都設(shè)封閉式頂管坑平臺(tái)。頂管坑的平臺(tái)是為了安裝起重運(yùn)輸設(shè)備等而支搭在工作坑上口的;主要由型鋼、方木組成，中間設(shè)一活動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行下管和垂直運(yùn)輸。工作棚主要是為了防風(fēng)、防雨、保護(hù)設(shè)備以利操作的，一般和四腳支架相匹配。頂管坑平臺(tái)的型鋼及間距應(yīng)經(jīng)嚴(yán)格計(jì)算后確定。使用龍門(mén)架電葫蘆下管可以不在工作坑頂部設(shè)平臺(tái)。按照工作坑的深度，應(yīng)該設(shè)置扶梯，以利上下。

5 頂管作業(yè)

一般的人工頂混凝土管道，先把管子運(yùn)至平臺(tái)上，用支架(四腳架)卷?yè)P(yáng)機(jī)將管子下到坑內(nèi)導(dǎo)軌上就位，頂進(jìn)時(shí)，首先用千斤頂將管子頂入土內(nèi)，然后進(jìn)行管前挖土，同時(shí)，將土運(yùn)送出去，在千斤頂頂頭加入頂鐵將管子頂入土中，再進(jìn)行挖、運(yùn)土后將管子頂進(jìn)，如此循環(huán)作業(yè)，直到管子的后端與千斤頂之間可以滿(mǎn)足一節(jié)管子就位長(zhǎng)度后，就可以下第二節(jié)管，繼續(xù)作業(yè)，直至頂?shù)较乱粋€(gè)工作坑或管線(xiàn)端點(diǎn)。管前縱向掏挖量一般不超過(guò)50 cm，徑向掏挖一般情況上下部可比管外徑多挖1.5 cm以?xún)?nèi)，但是，在下部135范圍內(nèi)不得超挖，在不允許土壤下沉的頂管地段徑向一律不得超挖。人工挖土在無(wú)地下水時(shí)，先挖下面，在水中挖土由上面先挖，遇到土質(zhì)不好容易塌方的，管前可以加管帽;頂管時(shí)應(yīng)在兩管接口處加襯墊，一般用麻繩，另外，在兩管相接處還要安內(nèi)脹圈，管與圈之間的間隙用木背緊。頂鋼管時(shí)，應(yīng)事先根據(jù)設(shè)計(jì)要求，做好管子的防腐絕緣，做外防腐絕緣層時(shí)，應(yīng)有保護(hù)措施，一般用千絲網(wǎng)水泥保護(hù)層。在頂管過(guò)程中，為了減少頂力和防止坍塌，可以使用觸變泥漿，將觸變泥漿壓入管子的四周，形成一個(gè)泥漿環(huán)。管道頂通后，及時(shí)將管段混凝土基礎(chǔ)做好，以免管段下沉。

管道頂進(jìn)完畢后，應(yīng)及時(shí)拆除設(shè)備，做好管道的接口與清理工作及井、室基礎(chǔ)、轉(zhuǎn)筑井、室及管道連接處的構(gòu)筑物，砌筑完后要及時(shí)進(jìn)行工作坑逐步還土、拆撐作業(yè);最后按要求恢復(fù)路面，拆除圍擋交付驗(yàn)收。