頂管工藝在工程中的應(yīng)用

孫 剛

(太原市龍城發(fā)展投資有限公司，山西太原 030002)

1 工程概況

太原市汾東商務(wù)區(qū)人民路工程起通達街至10號線南街，道路全長3.84 km，紅線寬55 m，綠線寬79 m。其中從通達街到化章街為現(xiàn)狀路，長1.36 km，兩側(cè)多為居民小區(qū)和建筑工地。從化章街至終點10號線南街，長2.48 km，與現(xiàn)狀西橋村道路斜交以后向西南進入農(nóng)田，沿線有多條退水渠及灌溉渠。道路中心線下埋設(shè)雨水管線，道路兩側(cè)綠化帶下埋設(shè)污水管線。本段雨水頂管施工在化章街至10號線，樁號為K1+364.7～K3+340，全長1 975.3 m，埋深在7 m～9 m，共布置3個工作井、4個接收井。

2 水位、地質(zhì)情況

施工場地從大的地貌上看屬于平坦的洪沖積平原，勘察時場地地勢比較平坦，各勘探點高程介于773.03 m～773.82 m之間，最大高差0.79 m。該場地地下水類型為孔隙潛水，勘察期間各勘探點中地下水靜止水位埋深介于0.90 m～2.50 m之間，靜止水位標高介于769.00 m～770.42 m之間，地下水的補給來源主要為雨水以及沿線渠道中水的補給。勘察期屬于豐水期，平水期水位可按降低0.5 m考慮，枯水期水位可按降低1.0 m考慮。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

頂管施工的基本工藝為:

頂管準備→測量放線→工作井、接收井施工→安裝后背→鋪設(shè)道軌→千斤頂及其他設(shè)備安裝→復測高程及中心線→機頭調(diào)試→穿墻→頂進→管壁注射觸變泥漿→復測、矯正管道中心線→工具頭回收→工作井回填。

3.2 工作井、接收井設(shè)置

本段長1 975 m，管道埋深在7 m～9 m，沉井布置的數(shù)量及位置主要綜合考慮以下幾個方面:施工計劃、頂進距離、管材的生產(chǎn)進度、交叉口的位置，本著在滿足生產(chǎn)進度的條件下盡量少布置井位。全線綜合考慮后共布置工作井3座，接收井4座。

3.3 工作井上下設(shè)備安裝及調(diào)試

工作井施工期間可進行泥漿池的準備工作，安裝好進泥漿的泥漿泵及管道系統(tǒng)、壓觸變泥漿的泥漿泵及管道系統(tǒng)、安裝好地面操作系統(tǒng)及做好防雨棚、接好水電。

工作井示意圖見圖1。

3.3.1 導軌安裝

基坑導軌是安裝在工作坑內(nèi)為管道出洞時提供一個基本的設(shè)備，導軌采用型鋼加工。為了預防頂管機進入土體時下沉，安裝時，導軌前段需抬高約5 mm～10 mm。高程允許偏差為0 mm～+3 mm，中線允許偏差為±3 mm。導軌底部用預埋螺栓固定在工作井底板上，安裝調(diào)整完畢后導軌下面用無收縮混凝土進行填充(見圖2)。

圖1 工作井示意圖

圖2 基坑導軌安裝

3.3.2 頂進后靠背及主頂進系統(tǒng)

1)后靠背外形尺寸為5.5 m(高)×5.9 m(寬)×1.2 m(厚)，內(nèi)部布置雙層鋼筋網(wǎng)片，鋼筋直徑20 mm，間距15 cm，澆筑C30的混凝土背墻(見圖3)。2)主頂進系統(tǒng)共有6只～8只200 t油缸，行程1 750 mm，總推力1 200 t～1 600 t，主頂油缸組裝在油缸架內(nèi)，以使頂進受力點和后座受力都保持良好狀態(tài)。安裝后的油缸中心誤差應(yīng)小于5 mm。

3.3.3 頂管機的安裝調(diào)試

1)起吊中應(yīng)使用專用吊具，保證平穩(wěn)、緩慢，嚴禁沖擊、碰撞，并由專人指揮。

2)對工具管的電路、水路、油路、泥水管路和操縱設(shè)備進行逐一連接，各部件連接牢固，無跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，對各部分分別調(diào)試并進行全面的試運轉(zhuǎn)。

3.3.4 出泥系統(tǒng)

1)頂管排出的泥漿由排泥泵排入井外的泥漿池內(nèi)。2)輸送系統(tǒng):在管內(nèi)鋪設(shè)φ200排泥管道，由45 kW排泥泵輸送。因頂管距離較長中途設(shè)一增力泵排污助送至井上泥漿箱內(nèi)，最后運土車運至棄泥場。

圖3 頂進后靠背示意圖

3.3.5 激光經(jīng)緯儀的安裝

1)用全站儀在工作井內(nèi)放樣出頂管軸線。

2)根據(jù)放樣軸線位置在主頂中間靠近后背墻的合適位置定出激光經(jīng)緯儀的中心，立好儀器支架固定。

3)調(diào)節(jié)經(jīng)緯儀的高度，使經(jīng)緯儀的顯示紅點和工具機頭的光靶中心重合。

3.4 出洞

1)機頭出洞時，將機頭預抬3 mm。2)安裝洞口止水圈:本工程考慮采用一道橡膠圈密封結(jié)構(gòu)。

3.5 正常頂進

1)工具頭刀盤轉(zhuǎn)動、開進出泥漿泵。接通電源，將工具頭的刀盤轉(zhuǎn)動，當設(shè)備的參數(shù)穩(wěn)定后，開進出泥漿泵，開始泥漿循環(huán)。

2)頂進、調(diào)整進出泥漿泵流量達到平衡。頂進千斤頂，觀察工作倉的土壓力表，調(diào)節(jié)泥漿泵的流量達到工作倉的泥水平衡。

3)觸變泥漿系統(tǒng)。頂進過程中，需要經(jīng)常進行壓觸變泥漿工作，以減少頂進的阻力，觸變泥漿系統(tǒng)由拌漿、注漿和管道三部分組成。在頂進過程中，要經(jīng)常檢查各推進段的漿液形成情況。

4)測量工具頭的偏位、作好記錄、糾偏。使激光經(jīng)緯儀發(fā)射的激光沿著頂進方向水平射出，打在工具頭的測量靶位上，通過顯示器讀出工具頭的偏差。每隔0.5 m記錄一次。

3.6 進洞措施

1)頂管機進洞前10 m范圍內(nèi)，應(yīng)減慢頂進速度，減小管道正面阻力對接收井的不利影響。

2)當工具管距接收井還有30 m左右時，應(yīng)加強軸線復測力度，將工具管確切位置測放于接收井內(nèi)，從而確保安全出洞。

3)當工具管推進至距接收井壁10 cm處時，停止推進。

4)在確保安全的前提下，鑿除封堵洞口磚墻，然后再將機頭徐徐頂進接收井內(nèi)。

5)機頭進洞后，及時將與機頭連接的管子分離，吊起工具管以后，立即將預留孔和管壁之間的空隙用水泥砂漿填充密實。

4 質(zhì)量控制要求

1)沉井下沉注意事項。第一節(jié)沉井下沉，要特別注意保持平面位置與垂直度的正確，下沉過程中沉井傾斜度控制在0.5%以內(nèi)，超過時應(yīng)及時糾偏，以免繼續(xù)下沉不易調(diào)整。調(diào)整方法是在刃腳較高一側(cè)逐層挖土，使沉井在自重作用下在該側(cè)擠土下沉，達到糾偏目的。

2)頂管方向控制。頂進的測量與方向的控制，主要是采用全站儀、激光經(jīng)緯儀和水準儀測量。頂進糾偏必須勤測量、多微調(diào)，糾偏角度應(yīng)保持在10'～20'，不得大于0.5°，并設(shè)置偏差警戒線。初始推進階段，方向主要是主頂千斤頂控制，因此，一方面要減慢主頂推進速度，另一方面要不斷測量并調(diào)整油缸編組以實施機頭糾偏。

3)頂進過程中控制。在頂進初始階段，設(shè)立地面沉降試驗段，通過對地面沉降的反復測量、監(jiān)控，掌握沉降變化規(guī)律，以便更好的調(diào)整頂進壓力、機頭倉內(nèi)泥水壓力、機尾及沿線壓漿量，以控制沉降量及推進速度。

5 結(jié)語

本工程泥水平衡法頂管在施工單位的精心組織下，順利地完成了道路管道的施工，取得了較好的效益，并獲得了建設(shè)單位的好評。該施工技術(shù)不僅有效解決了城市道路地下管道埋設(shè)施工中一直以來令人頭痛的影響路面交通的問題，而且有效降低了施工成本、縮短了施工工期，促進了城市市政工程建設(shè)的步伐，同時帶來了城市建設(shè)和人居環(huán)境的和諧，為后續(xù)相關(guān)道路的施工提供了很好的經(jīng)驗。

［1］太原市政設(shè)計院.工程地質(zhì)勘察報告［R］.2011.

［2］頂管施工技術(shù)及驗收規(guī)范［S］.

［3］CECS 246∶2008，給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］GB 50268-2008，給排水管道工程施工及驗收規(guī)范［S］.

［5］GB 50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

［6］JGJ 46-2005，施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［7］JC/T 640-2010，頂進施工法用鋼筋混凝土排水管［S］.

［8］GB/T 11836-2009，混凝土和鋼筋混凝土排水管［S］.

［9］魏 鋼，魏新江，徐日慶.頂管工程技術(shù)［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2011

［10］建設(shè)部建質(zhì)［2009］87號，危險性較大的分部分項工程安全管理辦法［Z］.