關(guān)于如何做好頂管施工管線控制措施的探討

劉悅

【摘要】在地下管道工程中，頂管施工常需要穿越各種管線，有些管線密集、條件復(fù)雜，對管線變形控制嚴格，施工風險較高。本文結(jié)合工程實例，探討實際施工操作的重要性，并對相關(guān)施工技術(shù)細節(jié)作概述，為類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】頂管施工；管線；措施；變形控制

一、前言

以設(shè)備構(gòu)成、施工工藝及速度上的優(yōu)勢，頂管施工廣泛用于小直徑的隧道施工，但是由于掘進機的頂進會引起土體擾動，若施工操作不當，對土體變形控制監(jiān)測不到位，造成被穿越管道斷裂，產(chǎn)生較大事故或?qū)χ車用裆钤斐刹槐?。保證地下工程的優(yōu)質(zhì)安全施工及其對周圍現(xiàn)有建筑、管線影響的有效控制，對建設(shè)單位也有重要意義。本文從工程實例入手，概述相關(guān)施工過程控制措施，對類似的施工提供經(jīng)驗借鑒。

二、工程概況

工程位于北京市海淀區(qū)北三環(huán)中路，為北京有色金屬研究總院A#住宅樓等32項工程內(nèi)部污水管道接入市政干線工程，頂管深度在-4.4米，長度27.6m，內(nèi)襯PE管SN8D=300mm，頂進雙插口鋼筋混凝土管D=800mm，檢查井06MS201-4-14。土質(zhì)為回填雜土和粉質(zhì)粘土，地層-4.0米內(nèi)無地下水，故本工程不考虛地下降水措施。

本工程污水管接入現(xiàn)況D=400mm市政干線，由于流水面較高，頂管接入空間較小，施工時難度較大，接入時一定要做好導(dǎo)流、封堵，確保作業(yè)人員有限空間作業(yè)的安全。各種地下物復(fù)雜，需穿越四根給水管，最大直徑D1200，兩根污水管D300，一根燃氣管D500和一根電纜隧道800*1200，所以施工時必須對現(xiàn)況管線進行保護。

三、 施工工藝

3.1工藝流程

工作井施工→頂進設(shè)備安裝調(diào)試→吊裝混凝土管到導(dǎo)軌上→連接好工具管→裝頂鐵→開啟油泵頂進→出土→管道貫通→拆工具管→檢查井施工。

3.2施工放線

根據(jù)設(shè)計管徑（斷面尺寸）、坐標、土質(zhì)情況和實際開挖深度確定開挖坡度，畫開挖管線的上口輪廓線。下管就位后，管道前后高程無誤后方可進行頂管作業(yè)。首節(jié)管頂進施工中，每頂進30cm應(yīng)對管道的軸線、管內(nèi)底兩端的高程進行復(fù)測一次，保證管道軸線位及高程符合設(shè)計要求。

3.3工作坑開挖

開挖前，在其四周進行探坑，本工程工作坑為鋼木結(jié)構(gòu)支護，豎井凈空為5×6m。需管道流水面下返0.2米，故豎井深為4.6米。

3.4搭設(shè)平臺

用斜鐵調(diào)整導(dǎo)軌高程，導(dǎo)軌安裝中的偏差為1.0mm，采用道釘固定在枕木上。導(dǎo)軌深入工作坑壁50cm，兩導(dǎo)軌順直、等高，其縱坡與管道設(shè)計坡度一致，在使用中經(jīng)常檢查校核防止導(dǎo)軌產(chǎn)生位移。

頂管坑內(nèi)兩導(dǎo)軌凈距計算：

A=2[（D1-h+e）（h-e）]=2[（960-140+20）×（140-20）]=635mm

其中：A-兩導(dǎo)軌內(nèi)距，D1-管外徑，D800鋼筋混凝土管外徑取960mm，h-導(dǎo)軌高，使用43kg/m導(dǎo)向軌，導(dǎo)向軌高140mm，e-管外底距枕木面的距離，取20mm

頂管的頂力計算：

根據(jù)設(shè)計圖紙管線，最大頂進距離為27.6m。按經(jīng)驗公式P=np0

P=12.6T/m×27.6m×3=1043.28KN

根據(jù)以上計算最大頂力為105T，施工時用200T液壓千斤頂1臺。頂管后背采用300mm厚C25現(xiàn)澆混凝土墻，墻體配筋為雙排雙向φ16@200，在混凝土墻面前豎放立鐵，立鐵前放置20mm厚的鋼板。

3.5頂進設(shè)備安裝

安裝前應(yīng)對液壓缸、高壓油泵、液壓管路控制系統(tǒng)進行檢查，頂鐵應(yīng)放置在工作坑內(nèi)頂進方向的兩側(cè)，頂面與軸線垂直，安裝后的頂鐵軸線應(yīng)與管道軸線平行、對稱，頂進設(shè)備安裝后應(yīng)試車運行。

3.6管道頂進

頂管采用D800mm鋼筋混凝土Ⅲ級管，采用鋼承口管，管節(jié)接口內(nèi)側(cè)的間隙采用聚硫密封膏。頂進前檢查首節(jié)管在軌道上的中心線、坡度、高程符合規(guī)范規(guī)定。首節(jié)管空頂就位后，拆除洞口封門。封門拆除后，初始頂進5～10cm范圍內(nèi)，增加測量密度，首節(jié)管允許偏差為：軸線位置3mm；高程0～+3mm。頂管結(jié)束后，管節(jié)接口的內(nèi)側(cè)間隙采用聚硫密封膏密封，填塞物要抹平，不得凸入管節(jié)。

由于本工程頂管穿越的障礙物為路面，所以在頂管作業(yè)中必須嚴格遵守"先頂后挖"的原則，嚴禁超挖。人工掏土必須先上部后下部，挖土坡度不得大于60？，以防止塌方事故。管前掏土距離30cm/鎬，管頂超挖不超過1cm，管下部135°范圍內(nèi)嚴禁超挖。

3.7頂進高程測量及糾偏

首先在頂管工作坑內(nèi)設(shè)置兩個穩(wěn)固的臨時水準點，每次高程測量都要進行閉合檢驗。在第一節(jié)管入土時，高程測量間隔為30cm/次。特別注意第一管節(jié)的末端高程的測量，以掌握首節(jié)管坡度。在以后的正常頂進中，測量間隔放大至50cm/次。對中心偏差采用經(jīng)緯儀定位。在頂管的前端及最后端管內(nèi)頂部標注頂進中心軸標尺。隨著頂進，誤差校正逐步進行，測量密度增加到10cm～20cm/次。

3.8頂管進、出洞

進洞：安裝洞口止水圈，在止水圈外增加1道橡膠板，首節(jié)管進入洞口后，橡膠圈束在管子上，將洞口內(nèi)外隔開，起到止水密封作用。在管道入洞口的位置放置一道厚300mm加強格柵，內(nèi)徑比混凝土管外徑大100mm，保證洞口安全穩(wěn)定。在頂管進洞過程中設(shè)專業(yè)測量人員進行豎井墻面變形監(jiān)測，每頂進一鎬測量一次，直至首節(jié)管全部入洞。

出洞：管道快頂進至接收井預(yù)留洞口時，應(yīng)放慢推進速度，同時開始從接收井內(nèi)破除錨噴砼墻，減少前方阻力。出洞時豎井內(nèi)嚴禁有人。

3.7注漿

管子頂進10m后開始進行注漿，隨頂隨注漿以保證泥漿套環(huán)的連續(xù)性達到減阻目的。灌漿壓力，剛開始不大于0.1Mpa，然后逐漸加壓，由小到大進行，調(diào)整至0.2～0.3Mpa但不能超過0.4Mpa；工程實際考慮長距離頂進過程容易堵塞注漿孔，于管材插口部位位于鋼套環(huán)下面布置，預(yù)留孔內(nèi)預(yù)埋φ32帶內(nèi)絲鋼管。

3.8水泥壓漿

管道頂進施工完成后，使用高壓注漿泵向管外注入水泥、粉煤灰漿液灌頂管超挖空隙，最大限度地消除因頂管施工造成的現(xiàn)況地面沉降，有效地補償管外壁空隙部分，達到頂進管子外側(cè)土體結(jié)構(gòu)密實度。補漿時由后向前交錯壓入水泥、粉煤灰漿液，注漿壓力控制在0.2～0.3Mpa為宜，直到下一注漿孔流出水泥漿為止。第一次壓注水泥漿后，停置24h，待一次注漿初凝后，疏通注漿管，進行第二次壓注補漿。

四、 監(jiān)測點布設(shè)

本工程監(jiān)測重點為道路沉降監(jiān)測，綜合考慮道路和管線沉降變形情況，布設(shè)3個監(jiān)測斷面，新建管線中線位置布設(shè)1個測點，中線兩側(cè)5米范圍內(nèi)分別布設(shè)2個測點，共計15個測點。

五、結(jié)束語

根據(jù)工程實例，頂管管段初頂進和管段出洞時，因管道接口縫隙和管段口部會帶走部分土，可能造成土體缺失，引發(fā)局部沉降，降低頂管施工的安全系數(shù)。為保證頂管的順利施工，提前做好施工管段危險點預(yù)測防控很重要。

1） 合理控制挖掘機的各項參數(shù)，做到平穩(wěn)掘進減少糾偏，及時注漿，盡可能保證同步壓注觸變泥漿填充空隙均勻。

2） 合理布置各種監(jiān)測點，委托第三方監(jiān)測單位對地面沉降進行全程跟測，實時動態(tài)控制確保沉降量在規(guī)定范圍內(nèi)，降低危險點風險性。

3） 施工完畢后及時監(jiān)測，根據(jù)地面及管線沉降量合理安排二次注漿，保證沉降量滿足變形要求。