淺談市政工程頂管施工技術(shù)

陳國(guó)彬　韓麗仙

摘要：文章首先對(duì)市政工程頂管施工技術(shù)的基本原理和主要工序進(jìn)行了介紹，著重闡述了施工過(guò)程中頂管井的結(jié)構(gòu)形式和頂管井洞口止水設(shè)施的選擇方法，并提出在頂管施工過(guò)程中測(cè)量與控制頂進(jìn)誤差的幾個(gè)要點(diǎn)，以此希望為我國(guó)市政基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：市政工程；頂管施工技術(shù)；頂管井；止水設(shè)施；頂進(jìn)誤差 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU992 文章編號(hào)：1009-2374（2015）11-0129-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.064

城市的發(fā)展離不開(kāi)市政基礎(chǔ)的建設(shè)，而傳統(tǒng)的市政工程施工所采用的挖槽埋管地下管線技術(shù)，需要對(duì)地面進(jìn)行大面積開(kāi)挖，對(duì)城市交通影響較大，給市民的出行和生活也帶來(lái)很多不便。為解決這一影響，頂管施工技術(shù)被應(yīng)用到市政工程的基礎(chǔ)設(shè)施施工中。在市政管網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，采用頂管施工技術(shù)可有效地減少由于施工給附近的道路、構(gòu)筑物等所帶來(lái)的影響，在安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和效率等方面都有顯著的提升。

1 頂管施工技術(shù)的基本原理和工序

1.1 基本原理

頂管施工技術(shù)就是從頂進(jìn)井開(kāi)始將頂管掘進(jìn)機(jī)或工具管，通過(guò)主干頂油缸和中繼間頂進(jìn)力的作用，穿過(guò)土層至接收井內(nèi)吊起，最后再將工作井間的管道埋沒(méi)的過(guò)程。機(jī)械式的施工多采用封閉式頂進(jìn)方法，其壓力平衡的方法有：泥水式平衡、土壓式平衡、氣壓式平衡。

1.2 主要工序過(guò)程

1.2.1 頂進(jìn)的方法。在選擇管道的頂進(jìn)方法時(shí)，要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，包括地下水位、地質(zhì)、地下建筑物、管徑等因素，還要滿足以下條件：（1）砂性土或黏性土層的地質(zhì)條件，且沒(méi)有地下水的影響時(shí)，多選擇機(jī)械挖掘式或手掘式頂管法施工；（2）軟土層的厚度較大，且沒(méi)有其他障礙物時(shí)，可采用網(wǎng)格式或擠壓式頂管法施工；（3）在黏性土層的環(huán)境下施工時(shí)，如果要對(duì)地面的平整度進(jìn)行控制，可采用土壓式平衡頂管法施工；（4）在粉砂土層的環(huán)境下施工時(shí)，如果要對(duì)地面的平整度進(jìn)行控制，可采用泥水式平衡法或加泥式平衡法施工；（5）當(dāng)頂進(jìn)的金屬管管徑小或長(zhǎng)度較短時(shí)，可采用擠密式土層法施工。

1.2.2 頂管井的布設(shè)。頂管井的布設(shè)通常要采用鋼筋砼或碎石作為地基基礎(chǔ)，土質(zhì)較硬的頂管井可采用方木作為基礎(chǔ)，土質(zhì)不穩(wěn)定的工作井，其周圍要架設(shè)支撐。頂管井的地基修建要按照設(shè)計(jì)的管線位置和坡度施工，要求不得出現(xiàn)沉降，在其內(nèi)部固定的導(dǎo)軌及頂管位置要準(zhǔn)確。排水管頂進(jìn)的頂管井，要設(shè)置于檢查井的

位置。

1.2.3 管道的頂進(jìn)。頂管井的布設(shè)完成后，要進(jìn)行管道的頂進(jìn)。在管道頂進(jìn)前，要在管的前端開(kāi)挖一個(gè)與所頂管道形狀相似的坑道，其深度約為30～50cm，再將管道用千斤頂頂進(jìn)，并重復(fù)此步驟循環(huán)頂進(jìn)。

1.2.4 頂管的接口。頂管的接口多采用電弧焊接方法，即在將管段頂入前，將該管段與已頂入的管段在內(nèi)部進(jìn)行焊接。混凝土管的接口處要采用麻絲油氈、橡膠圈或橡膠墊等材料嵌縫，管口的內(nèi)側(cè)要預(yù)留1～2cm的縫隙，兩管間的孔隙在頂緊后要控制在1～1.5cm。

1.2.5 管道的壓漿。在完成管道的頂進(jìn)和檢查井的施工后，要進(jìn)行管線的壓漿作業(yè)。管道的壓漿施工要通過(guò)每節(jié)管道所預(yù)設(shè)的壓漿孔進(jìn)行壓漿，同時(shí)要防止地面發(fā)生沉降現(xiàn)象。

2 頂管井的施工

2.1 頂管井的結(jié)構(gòu)形式

頂管井包括工作井和接收井，頂管井的結(jié)構(gòu)通常為鋼筋混凝土形式。工作井通常為單孔井或單排孔井，單孔井的形狀可以是矩形、圓形或正方形等，單排孔井多為矩形。工作井在建造過(guò)程中，要按照雙向頂進(jìn)的結(jié)構(gòu)施工，其間距要與檢查井的間距相同，并且要與接收井呈間隔形式布置。同時(shí)，要在井內(nèi)設(shè)立支撐，從而改善井內(nèi)結(jié)構(gòu)的受力情況。在工作井和接收井施工完成后，要在其附近做檢查井。

2.2 頂管井洞口止水設(shè)施的選擇

在很多市政工程的頂管施工過(guò)程中，井內(nèi)出現(xiàn)水土淤積的現(xiàn)象，導(dǎo)致管道和機(jī)頭叩頭或機(jī)頭被淹等事故，嚴(yán)重影響頂管的順利出洞，給工程建設(shè)帶來(lái)很大麻煩。這類事故的產(chǎn)生，較多是因?yàn)轫敼芄ぷ骶A(yù)留口的止水設(shè)施，其密封不嚴(yán)或其他原因所造成的，所以在對(duì)頂管進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求對(duì)洞口的止水設(shè)施進(jìn)行檢查和控制。工作坑的洞口止水設(shè)施有很多種形式，包括齒形橡膠式、盾尾鋼緣刷密封且壓注盾尾油脂等，選擇哪種結(jié)構(gòu)形式則要結(jié)合工作坑的具體施工等條件來(lái)確定。但是無(wú)論采用哪種形式進(jìn)行密封，都要首先確保其具有合格的安全止水功能，再考慮其經(jīng)濟(jì)因素等影響。

在一般的市政排水工程中，其管道的敷設(shè)深度都小于10m，受地下水壓力的影響較小，所以在很多市政頂管井工程中，洞口止水設(shè)施選擇了結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、安裝方便的橡膠法蘭式結(jié)構(gòu)，但卻忽略了對(duì)洞口止水設(shè)施的剛度、強(qiáng)度以及密封材料性能的要求，導(dǎo)致了頂管井的水土淤積事故發(fā)生。因此選擇洞口止水設(shè)施時(shí)，要首先結(jié)合管道的不同埋設(shè)深度、洞口的結(jié)構(gòu)形式、對(duì)止水設(shè)施的剛度和強(qiáng)度要求等特點(diǎn)，確定其結(jié)構(gòu)形式；在安裝過(guò)程中，要保證預(yù)埋件的錨固強(qiáng)度、焊縫的焊接質(zhì)量，并確保管中心與洞口止水設(shè)施的同軸度等。只有在徹底滿足頂管工作井的所有質(zhì)量要求后，才可以最終確定洞口止水設(shè)施的結(jié)構(gòu)，保證頂管施工的順利完成。

由于工具管在進(jìn)洞后，其姿態(tài)很難確定，所以通常情況下，頂管接受井的洞口止水不采用止水裝置，僅在洞口進(jìn)行地基加固，并采用扇形板將接收井的預(yù)埋鋼法蘭和首節(jié)特殊管焊接。當(dāng)工作管進(jìn)入接收井后，接受坑內(nèi)要算好標(biāo)高并安放導(dǎo)軌，同時(shí)要確?？觾?nèi)不得出現(xiàn)水土淤積、管道或機(jī)頭叩頭等事故的發(fā)生。

3 頂管的測(cè)量與控制

在頂管的施工過(guò)程中，由于頂管的方向很容易發(fā)生偏移，所以在頂管頂進(jìn)階段，要及時(shí)進(jìn)行頂管的三維動(dòng)態(tài)測(cè)量工作。在施工前，要在井的周圍設(shè)置一高精度的控制測(cè)量網(wǎng)，對(duì)井區(qū)、井下的測(cè)量點(diǎn)，如軸線點(diǎn)、井下測(cè)量起始點(diǎn)和后視點(diǎn)等進(jìn)行檢查和修正。

為了確保管道入土位置的精確性，在頂進(jìn)第一節(jié)管時(shí)，其測(cè)量的間距要小于30cm，入土層后的測(cè)量間距要小于100cm。當(dāng)頂管每次頂進(jìn)的長(zhǎng)度小于50cm時(shí)，頂管中心偏差可采用垂球拉線法測(cè)量。此時(shí)要盡可能地拉大兩垂球的間距，并用水平尺對(duì)頭一節(jié)管的前端中心進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)頂管的每次頂進(jìn)長(zhǎng)度大于50cm時(shí)，其中心偏差則要采用經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量；頂管的高程測(cè)量，要根據(jù)工作坑內(nèi)設(shè)置的高程點(diǎn)標(biāo)高，用特制高程尺和水準(zhǔn)儀對(duì)第一節(jié)管的前端和后端的管內(nèi)高程進(jìn)行測(cè)量；當(dāng)頂管的中心和高程偏差量快超過(guò)設(shè)定誤差值時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行

糾正。

4 結(jié)語(yǔ)

市政基礎(chǔ)設(shè)施是城市快速發(fā)展的前提條件，是城市交通樞紐暢通、居民安居樂(lè)業(yè)的基本保障。在市政工程的施工過(guò)程中，頂管施工技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的施工方法，可以有效地解決傳統(tǒng)的市政工程施工所帶來(lái)的交通堵塞等諸多不便，將影響范圍降至最低。而作為市政工作者，要熟練掌握這一施工技術(shù)，牢記頂管施工的重要工序和技術(shù)要點(diǎn)，強(qiáng)化施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，保證市政地下管道的施工質(zhì)量，為市政工程的整體建設(shè)質(zhì)量把關(guān)，為城市的快速發(fā)展保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

[1] 給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50268-2008）[S].

[2] 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-2012）[S].

作者簡(jiǎn)介：陳國(guó)彬（1981-），男，中國(guó)中鐵四局集團(tuán)有限公司市政工程分公司工程師，研究方向：建筑工程技術(shù)；韓麗仙（1985-），女，中國(guó)中鐵四局集團(tuán)有限公司市政工程分公司助理工程師，研究方向：建筑工程技術(shù)。

（責(zé)任編輯：陳 倩）