市政給水管道頂管施工技術(shù)探討

摘 要：頂管施工是一種管道非開挖施工技術(shù)，能夠減小管道施工對現(xiàn)狀道路、建（構(gòu)）筑物的破壞，施工噪音和振動(dòng)都非常小，對周圍環(huán)境影響小，管道開挖量小等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合工程實(shí)例探討了市政給水管道的頂管施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：給水管道 頂管施工 頂管機(jī)

中圖分類號：TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0060-02

1 工程概況

某市自來水公司一條供水主干管，其管徑為DN1600壁厚16 mm，材質(zhì)為Q235B鋼管，由于該管道需要穿越一條重要的現(xiàn)狀城市主干道，道路車流量較大，道路下面管線較為復(fù)雜，且涉及到軍用通信及輸油管線，如果采用常規(guī)的開挖溝槽來埋設(shè)管道，將會給交通及各種地下管線的正常運(yùn)營帶來嚴(yán)重影響，并且道路管線遷改還建造價(jià)較高，因此本項(xiàng)目經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)等各方面的方案比選之后，決定采用頂管施工。管道頂管全長65 m，管道埋深約6 m左右。

2 頂進(jìn)設(shè)備的選擇與就位

頂進(jìn)機(jī)的主要組成系統(tǒng)包括動(dòng)力系統(tǒng)、主殼體、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、中繼間等部分。這些設(shè)備選擇和準(zhǔn)備好后，開始就位。先應(yīng)安裝好基坑導(dǎo)軌，在工作井施工時(shí)，在底板基礎(chǔ)上預(yù)埋鋼板，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并在鋼板上錨固鋼筋，采用焊接固定的方法使導(dǎo)軌與之焊接，安放導(dǎo)軌后，應(yīng)在兩側(cè)采用型鋼進(jìn)行固定，必要時(shí)可采用混凝土澆筑加固，以防導(dǎo)軌在受到撞擊的情況下發(fā)生變形或位移。施工之前還應(yīng)安裝好頂管承壓壁，即承受和傳遞全部頂力的后座墻，在鋼筋混凝土后背墻前加設(shè)一塊鋼后背，其厚度約30 mm左右，鋼后靠應(yīng)與軌道軸線垂直，工作井后靠施工時(shí)須保證與頂進(jìn)方向垂8WTjIBnJ0OugqEsex7EgkocyHDezu8PBjLnGok5gkO4=直。施工前還應(yīng)安裝好起重系統(tǒng)與工作平臺，起重系統(tǒng)可用來下鋼管、更換頂鐵以及吊裝小型設(shè)備，可采用25～50T汽車吊，吊車沿頂進(jìn)軸線出洞口布置；工作平臺采用型鋼搭建，其上布置主頂動(dòng)力站和操作臺，頂面還應(yīng)搭設(shè)防雨防沖擊頂棚。

3 施工平面布置

頂管工作井區(qū)布置應(yīng)在滿足頂管施工的前提下遵循少占地、減小噪聲影響和場地環(huán)境的破壞、便于管理等原則。

（1）場地平面施工布置。場地平面布置應(yīng)充分考慮各個(gè)環(huán)節(jié)的施工便利，主要內(nèi)容包括存管及下管、供電系統(tǒng)、設(shè)備控制室、觸變泥漿設(shè)備、生產(chǎn)用水、施工道路、場地排水等。本工程現(xiàn)場已經(jīng)存在施工便道，在現(xiàn)場安排一臺25 t履帶式吊車，吊車邊設(shè)置成品管存放地，以便現(xiàn)場管節(jié)的吊裝及井下拼接管節(jié)。泥漿攪拌、儲存、輸送設(shè)備設(shè)置在工作井右側(cè)。在工作井一側(cè)設(shè)三級泥水沉淀池；頂管施工時(shí)，地下挖棄土通過泥水管路系統(tǒng)排出，選用兩臺泥水泵，分別放在基坑的上側(cè)和下側(cè)作為送泥泵和排泥泵，管路采用直徑為40 mm的無縫鋼管，基坑內(nèi)設(shè)有旁通裝置等。中央控制室及主頂動(dòng)力站設(shè)置在工作井右側(cè)，工作井施工區(qū)域采用全封閉彩鋼板維護(hù)，并在井上口四周采用鋼管焊接設(shè)置安全扶欄。

（2）工作井內(nèi)布置主要機(jī)具設(shè)備：主推進(jìn)千斤頂、中繼間泵站、電焊機(jī)、洞口密封環(huán)、頂鐵及排泥泵。此外，還應(yīng)布置好各種管與線，包括排泥管、泥水管、空氣管、各種電纜、照明及通風(fēng)。管道內(nèi)的照明采用24 V安全電壓，由工作井內(nèi)操作平臺上的配電箱供電。管道內(nèi)還設(shè)有應(yīng)急照明系統(tǒng)，以作為故障停電時(shí)使用，方便施工人員的安全撤離。

4 頂管施工工藝

（1）穿墻。在穿墻施工操作中，應(yīng)先開啟穿墻悶板，從井內(nèi)頂出工具管，并設(shè)置穿墻止水設(shè)備。為防止管道施工受到外部環(huán)境水的影響，可在穿墻管道內(nèi)填封低強(qiáng)度水泥粘土拌合土或紙筋粘土等填充料，以保證管道內(nèi)密實(shí)。穿墻操作前可在穿墻管外側(cè)進(jìn)行注漿固結(jié)，以防止出現(xiàn)墻孔部位強(qiáng)度不足的現(xiàn)象。根據(jù)大量頂管施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)提前針對此環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)的工程問題制定緊急應(yīng)對措施，以最大限度地減小對工程質(zhì)量及施工進(jìn)度的影響。本項(xiàng)目中采用了止水法蘭加壓板，在其中部設(shè)置厚度為2 cm的天然優(yōu)質(zhì)橡膠止水板環(huán)，其拉伸率及耐磨性能都很好，這樣在管道頂進(jìn)過程中起到逆向止水的效果。

（2）機(jī)頭就位、開洞門。在工作井前壁墻沿管外壁上方環(huán)向200～300 mm間距打入棚架管，然后注入水泥漿來加固土層，以提高開洞門時(shí)的安全性。開動(dòng)千斤頂將機(jī)頭頂?shù)骄嚯x洞門35 mm處停下，鑿除洞口封門，并割除型鋼或鋼筋。洞門的直徑應(yīng)當(dāng)比機(jī)頭外徑大，若已經(jīng)提前埋好環(huán)形套管，則其內(nèi)徑也應(yīng)比機(jī)頭外徑大。安裝好密封止水膠圈后，機(jī)頭應(yīng)及時(shí)頂入洞口后下設(shè)備段，轉(zhuǎn)接油管、電纜及泥水管后繼續(xù)頂進(jìn)，機(jī)頭脫離導(dǎo)軌后并測量機(jī)身高程、坡度滿足要求與否，若出現(xiàn)較大偏差就應(yīng)采取措施進(jìn)行糾偏。

（3）下管。下管前應(yīng)先認(rèn)真檢查管子外觀，端面要平直，管壁應(yīng)光潔無坑陷或鼓泡，管子應(yīng)無破損及縱向裂縫，檢查合格后的管子方可下管。下管時(shí)工作坑內(nèi)嚴(yán)禁站人，操作人員在管道接近導(dǎo)軌時(shí)方可進(jìn)坑工作，第一節(jié)管下到導(dǎo)軌上，按照施工圖上的位置來確定管道中心線，并測量管子中心及前端和后端的管底高程，符合要求后和機(jī)頭導(dǎo)向環(huán)連接牢固，確認(rèn)安裝合格后方可頂進(jìn)。

（4）頂進(jìn)施工。開始頂進(jìn)前對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面檢查，包括照明、通風(fēng)、電氣、液壓、壓力表、測量工具、傳感器等性能是否正常，對它們進(jìn)行聯(lián)動(dòng)調(diào)試合格后方可開始頂進(jìn)。第一節(jié)管作為工具管，頂進(jìn)方向與高程準(zhǔn)確與否會對整段頂管施工的質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，所以應(yīng)嚴(yán)格控制好。頂進(jìn)時(shí)可采用液壓千斤頂先緩慢進(jìn)行，等到各接觸部位密合后，再按正常速度頂進(jìn)。頂進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)初始頂進(jìn)所得的參數(shù)設(shè)定正面土壓力，然后在壓力平衡控制器中輸入，后期頂進(jìn)過程中可靠壓力平衡控制器自動(dòng)控制正面土壓力。頂進(jìn)過程中每頂一節(jié)管子測量一次頂進(jìn)軸線，發(fā)現(xiàn)偏差超出誤差范圍后及時(shí)進(jìn)行糾偏；還應(yīng)對機(jī)頭前10～后20 m的地面沉降監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行測量，對于沉降過大的應(yīng)及時(shí)采取有效措施減小沉降幅度。當(dāng)頂管施工的長度較長時(shí)，應(yīng)在頂進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行管道外圍注漿護(hù)壁，以保證管外圍充滿泥漿套，使管道周圍表面土體更加堅(jiān)實(shí)、平整，避免地面出現(xiàn)大面積沉降，并且減小頂進(jìn)過程中的阻力。頂進(jìn)速度宜控制在3～4 cm/min；頂進(jìn)若發(fā)現(xiàn)油路壓力突然增高應(yīng)停止頂進(jìn)，查明原因并采取應(yīng)對措施之后才能繼續(xù)頂進(jìn)。在頂進(jìn)中若遇到這些情況時(shí)：管位偏差過大且校正無效，發(fā)生塌方或者遇到障礙物，頂鐵發(fā)生扭曲，后背傾斜或者嚴(yán)重變形，等等，應(yīng)立即停止頂進(jìn)，并迅速采取有效方法處理妥善之后方可繼續(xù)施工。

（5）進(jìn)洞及后期收尾工作。在頂管進(jìn)洞前10進(jìn)行貫通測量，應(yīng)保證頂管機(jī)接近接收井時(shí)提前打開接收井的洞門。頂管機(jī)進(jìn)入接收井后，應(yīng)盡快與管道分離，然后從接收井吊出，并用柔性材料進(jìn)行填封，再將管道與洞口的空隙采用快速水泥進(jìn)行封堵密實(shí)，洞口臨時(shí)密封處理以不漏水為度。頂管工程完畢72 h后，才可安裝自來水鋼管，經(jīng)試壓驗(yàn)收合格后，對工作井、接收井進(jìn)行回填。

本給水管道項(xiàng)目通過采用頂管施工技術(shù)，有效的避免了對現(xiàn)狀道路的開挖及對各種管線設(shè)施的破壞，通過工程中采用合理的技術(shù)措施，有效避免了管道施工引起的路面沉降，帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程[S].工程建設(shè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，2009-07-01.

[2]肖鵬.頂管施工技術(shù)在市政工程中的應(yīng)用[J].中國城市經(jīng)濟(jì)，2011，31（8）.

[3]劉曉軍.頂管技術(shù)在市政給水管道施工中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2011，18（12）.

[4]魏綱.頂管工程技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011.