頂管法施工技術(shù)在市政工程建設(shè)中的應(yīng)用

曹永芳，趙建波

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

頂管法施工技術(shù)在市政工程建設(shè)中的應(yīng)用

曹永芳，趙建波

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

頂管法施工作為暗挖施工方法的一種，經(jīng)常用于城市市政管道建設(shè)中。紅星路南延線道路工程110kV電力通道橫穿兩處既有建筑物，通過采用頂管法施工，安全快速地完成了施工節(jié)點(diǎn)目標(biāo)，在類似工程中值得推廣應(yīng)用。

頂管;施工;應(yīng)用;市政工程

1 工程概述

紅星路南延線道路工程110kV電力通道全長2325m，其中橫穿老南干渠和香山小區(qū)進(jìn)出口道路部分需暗挖施工。為保護(hù)既有結(jié)構(gòu)物，采用頂管法施工，頂管規(guī)格為φ1600鋼筋混凝土管，壁厚16cm。頂管分兩段，第一段橫穿老南干渠河底，由河渠南側(cè)向北側(cè)頂進(jìn)，全長47m，管道埋深8．5m，河底正下方1．5m。頂管范圍內(nèi)的巖石為中等風(fēng)化。第二段從香山小區(qū)出口道路北側(cè)向南側(cè)頂進(jìn)，全長30．9m，管道埋深7．6m，頂管范圍內(nèi)為雜填土。

2 頂管施工技術(shù)

2．1 施工順序

施工順序?yàn)?挖頂進(jìn)工作坑并制作混凝土預(yù)制管→吊裝混凝土預(yù)制管到軌道上→裝頂鐵→裝密封圈→開啟油泵頂進(jìn)→出渣→管道貫通→砌檢查井→回填壁后。

2．2 施工前的準(zhǔn)備工作

頂管施工前，首先應(yīng)確定頂管工作井位置。一般情況下，為保證頂管施工過程中的排水通暢，頂管從低處頂向高處。紅星路南延線110kV電力通道兩段頂管均為水平，其中跨老南干渠段由于北側(cè)巖石較堅(jiān)硬，工作井開挖工期長且出渣條件較差，而南側(cè)為強(qiáng)風(fēng)化巖石且出渣條件較好，遂將工作井選擇在河渠南側(cè)，從河渠南側(cè)向北側(cè)頂進(jìn)。跨香山小區(qū)既有道路段南側(cè)為漿砌條石擋墻，擋墻邊的檢查井井位兩側(cè)分別是河道和土質(zhì)邊坡，南側(cè)無材料堆放條件，遂將頂管工作井選擇在小區(qū)出口道路北側(cè)，從北側(cè)頂向南側(cè)。頂管工作井位置確定后需確定工作井挖深及頂管方向。

2．3 工作井井坑施工

工作坑的設(shè)計(jì)主要受管道內(nèi)外交通、運(yùn)土、管道就位、千斤頂位置、測量、通風(fēng)、排水等因素影響。一般工作坑的設(shè)計(jì)按以下公式考慮:

式中 L工為工作坑長度;L管為管道分節(jié)的最大長度;L頂為千斤頂長度;L余為富余長度。

式中 B工為工作坑寬度;D為管道外徑:B安為通風(fēng)、排水等機(jī)械安裝位置;b為工作位置。

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經(jīng)計(jì)算，在紅星路南延線兩段頂管中，工作坑長度為7m，寬度為5m。頂坑施工完成后須對井底高程進(jìn)行復(fù)核。

2．4 后座設(shè)計(jì)

后座的作用是支承千斤頂?shù)姆戳Γ诔惺芊戳r(shí)，必須保證其不變形、不移位。因此，后座的設(shè)計(jì)必須考慮地質(zhì)和地形條件。在本工程中，跨老南干渠段頂管由于其后座位置為中等風(fēng)化頁巖，頂管距離較短，管道總重較輕，后座直接采用15cm厚鋼板。而跨香山小區(qū)既有道路段頂管后座位置為雜填土，故其后座采用4m×3．5m× 0．5m鋼筋混凝土+15cm厚鋼板，以保證其具有足夠的強(qiáng)度。鋼板與頂管軸線垂直，以保證頂管管道按設(shè)計(jì)方向頂進(jìn)。

2．5 開挖、頂進(jìn)及偏差控制

(1)開 挖。

工作坑內(nèi)的設(shè)備安裝完畢，經(jīng)檢查各部處于良好、正常狀態(tài)后即可進(jìn)行開挖和頂進(jìn)。首先，將管子下到導(dǎo)軌上、就位后，裝好頂鐵，校測管中心和管底標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求后即可進(jìn)行管前開挖，開挖方式有機(jī)械開挖和人工開挖兩種，本工程兩段頂管均采用人工開挖。人工開挖的特點(diǎn)是工具少、工藝簡單、操作方便、勞動(dòng)強(qiáng)度大，但可采用輪班作業(yè)。

管前挖土是保證頂進(jìn)質(zhì)量及地上構(gòu)筑物安全的關(guān)鍵。管前挖土的方向和開挖形狀直接影響頂進(jìn)管位的準(zhǔn)確性，因此，對管前周圍的挖土應(yīng)嚴(yán)格控制。

人工挖土頂管法依據(jù)“先挖后頂，隨挖隨頂”的原則。頂進(jìn)前，在管前端坑壁上開挖一個(gè)深約30～50cm、斷面形狀與所頂管道相似的坑道，然后用千斤頂將管道頂進(jìn)，一節(jié)管頂進(jìn)后，再安放下一節(jié)管道繼續(xù)頂進(jìn)。其操作程序如下:安裝好頂鐵、擠牢，啟動(dòng)油泵，千斤頂進(jìn)油，活塞伸出一個(gè)工作行程，將管子推向一定距離;停止油泵，打開控制閥，千斤頂回油，活塞縮回;添加頂鐵，重復(fù)上述操作，直至需要安裝下一節(jié)管子為止。

管節(jié)接口由混凝土預(yù)制管鋼套企口環(huán)、橡膠止水帶和軟木襯墊組成。第一節(jié)管道頂進(jìn)施工完成后，收回頂管機(jī)，吊裝第二節(jié)管道，管道就位。在第二節(jié)管道口凹槽處粘貼橡膠止水帶，啟動(dòng)頂管機(jī)，慢慢推動(dòng)第二節(jié)管道與鋼套環(huán)對接，將軟木襯墊夾于前后管節(jié)鋼套環(huán)間以減弱管節(jié)間的相互作用力，減少接口的損壞。接口處理完成后，繼續(xù)頂進(jìn)施工。管道頂通后須作內(nèi)接口處理，將管節(jié)間的膠合板(軟木襯墊)鑿2～3cm深的槽，用瀝青彈性嵌縫膏或水泥砂漿抹平。

(2)糾 偏。

頂管施工時(shí)，要使頂進(jìn)的管線與設(shè)計(jì)管線一致是不可能的。因此，測量糾偏是頂管施工技術(shù)的一項(xiàng)重要工序，當(dāng)發(fā)現(xiàn)頂管偏位時(shí)要及時(shí)予以糾正，切忌累計(jì)糾偏。導(dǎo)洞出現(xiàn)偏差的因素有:挖洞不合格、千斤頂加力不均勻、力點(diǎn)偏移，土壤的局部變化等。當(dāng)發(fā)生頂管偏差時(shí)，可采用木支撐或用小千斤頂頂管頭，邊支撐、邊頂進(jìn)。

(3)頂管施工過程中的質(zhì)量安全控制點(diǎn)。

長距離頂管需做好通風(fēng)?？刹捎霉娘L(fēng)和抽風(fēng)的方式予以解決。本工程采用7．5kW鼓風(fēng)式通風(fēng)。將風(fēng)機(jī)放置于工作井的地面上，把地面的清新空氣通過鼓風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒鼓到掘進(jìn)機(jī)或工具管內(nèi)。鼓風(fēng)式通風(fēng)采用的風(fēng)筒可以用不透風(fēng)的橡膠布包裹螺旋鋼絲骨架外的軟風(fēng)筒，這種風(fēng)筒質(zhì)輕、伸縮性好，在鋼絲骨架上每間隔一定距離安裝一只吊環(huán)，管口及轉(zhuǎn)折處安裝白鐵皮或玻璃鋼彎頭。

頂進(jìn)過程中，控制千斤頂活塞的外伸長度不超越臨界沖程，以免損壞設(shè)備。要連續(xù)頂進(jìn)，如果停工時(shí)間過長，地下水滲透量將增加，土拱容易坍塌，再開頂時(shí)頂力將大幅度上升。

根據(jù)不同的地質(zhì)情況及現(xiàn)場環(huán)境，隨挖隨頂，以免塌方。橫穿老南干渠段頂管范圍內(nèi)為中等風(fēng)化巖石，施工過程中每1m頂一次;河道正下方由于河道水流量較大，為保證河道安全，隨挖隨頂。香山小區(qū)既有道路段頂管范圍內(nèi)為雜填土，為防止塌方，隨挖隨頂。頂進(jìn)速度應(yīng)適當(dāng)，過快易產(chǎn)生偏差，過慢易塌方。

頂管工作面及工作井排水。頂管工作應(yīng)盡量從下游向上游方向進(jìn)行，地下水由工作面流向工作井中的集水坑，再用泵排出地面?？缦闵叫^(qū)道路段頂管施工過程中由于雨量較大，加上工作井內(nèi)的排水不及時(shí)，工作井內(nèi)嚴(yán)重積水。由于此段頂管下部為雜填土，雖然井壁已做掛網(wǎng)噴護(hù)，但因雨水長時(shí)間浸泡，不僅造成井壁垮塌、清理工作較難，而且致使已完成的頂管段微沉，加大了后期調(diào)整的難度。

管道滲漏的治理。對管道滲水和漏水點(diǎn)先鑿V形槽，埋入導(dǎo)水水管，用速凝水泥封閉管周，待水泥有一定強(qiáng)度后，用手動(dòng)泵壓入水泥并摻玻璃漿液進(jìn)行封堵。

3 施工安全保證措施

頂進(jìn)中，施工人員不得站在頂鐵上或兩側(cè)。土質(zhì)松軟、管徑較大時(shí)，封門宜在空頂完成后拆除。頂進(jìn)開始后連續(xù)作業(yè)，實(shí)行交接班制度并形成文件。開始頂進(jìn)時(shí)，千斤頂緩慢地啟動(dòng)，待各個(gè)接觸部位密貼后，方可正常頂進(jìn)。每班作業(yè)前，對機(jī)械、設(shè)備進(jìn)行檢查和試運(yùn)行，確認(rèn)其合格并記錄后方可進(jìn)行作業(yè)。頂進(jìn)過程中，嚴(yán)禁在工作坑內(nèi)進(jìn)行豎向運(yùn)輸作業(yè);進(jìn)行豎向運(yùn)輸作業(yè)時(shí)，必須停止頂進(jìn)作業(yè)。頂進(jìn)作業(yè)時(shí)，應(yīng)先試頂，在確認(rèn)其安全后方可正常作業(yè);每次頂進(jìn)前，應(yīng)仔細(xì)檢查油泵系統(tǒng)、頂鐵(柱)、后背等是否有異?，F(xiàn)象。地下水位較高或有流沙時(shí)，布置由專人監(jiān)護(hù)支撐、平臺、工作坑有無異常，發(fā)現(xiàn)異常，立即停止作業(yè)，排除險(xiǎn)情。

4 結(jié)語

本工程中橫穿老南干渠段頂管頂完時(shí)軸線偏差為8mm，高程偏差為30mm;橫穿香山小區(qū)既有道路段頂管軸線偏差為6mm，高程偏差為25 mm，均在允許范圍內(nèi)。頂管的施工從技術(shù)上講是完全可行的。但頂管法畢竟有其局限性，對于市政地下管線工程，一定要根據(jù)地質(zhì)條件、地層特征和經(jīng)濟(jì)性等多種因素進(jìn)行綜合分析，切忌盲目使用。頂管技術(shù)應(yīng)從優(yōu)化設(shè)計(jì)、選用新型高效施工機(jī)械設(shè)備配套和選用新型高性能材料入手，進(jìn)一步優(yōu)化和開發(fā)新的施工方法，將其對環(huán)境的影響降到最小，使之在施工速度、工程質(zhì)量、降低造價(jià)和施工安全等諸方面更具競爭力。

U415．6;U415．5

B

1001-2184(2015)01-0068-03

曹永芳(1979-)，女，陜西鳳翔人，工程師，學(xué)士，從事市政工程施工技術(shù)與管理工作;

(責(zé)任編輯:李燕輝)

2014-12-05

趙建波(1990-)，男，四川仁壽人，助理工程師，學(xué)士，從事市政工程施工技術(shù)與管理工作．