成彭高速公路雨水管網(wǎng)頂管施工技術(shù)

蒲 紅 斌, 趙 永 濤

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

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成彭高速公路雨水管網(wǎng)頂管施工技術(shù)

蒲 紅 斌, 趙 永 濤

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

成彭高速公路改造工程項(xiàng)目污雨管道橫穿高速公路，采用頂管施工技術(shù)，有效地解決了對(duì)現(xiàn)有路基路面破壞和對(duì)高速公路正常通行的影響。介紹了頂管法施工技術(shù)及其具有的優(yōu)點(diǎn)，供類似工程參考。

頂管施工；施工工藝；保障措施；成彭高速公路

1 概 述

成彭高速公路彭州入城段改造工程為高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目，起點(diǎn)為現(xiàn)有成彭高速公路K18+560處，終點(diǎn)為收費(fèi)站，于K21+317.98與牡丹大道相接。市政排水工程集中在K19+080～K21+240。雨水管主管設(shè)置在道路兩側(cè)，管徑為DN500～DN1 600 mm。其中，Ye2～Ye1段(中心樁號(hào)K19+332)過街橫向雨水管規(guī)格為DN1 000 mm，L=64.69 m，i=0.006 5；Ye10～Yw9段(中心樁號(hào)K19+610)過街橫向雨水管規(guī)格為DN900 mm，L=93.29 m，i=0.003。為保證當(dāng)?shù)亟煌〞惩?，過街橫向雨水管施工不能中斷道路。

工程區(qū)域內(nèi)主要為粘土、卵石土，場(chǎng)地內(nèi)地下水位較高，頂管施工基本位于地下水位以下。

2 過街橫管施工方案

Ye2～Ye1與Ye10～Yw9兩處過街橫向雨水管采用非開挖頂管工藝施工，即敞開式人工手掘頂管作業(yè)，單向頂進(jìn)，以保證工程建設(shè)過程中現(xiàn)有高速公路的正常通車，采用管井井點(diǎn)降水法降低地下水位，保證干地施工。

3 頂管施工工藝

3.1 測(cè)量放樣

(1)采用直接導(dǎo)入法將地面坐標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)入井下，利用坑口埋設(shè)的坐標(biāo)點(diǎn)和測(cè)量控制網(wǎng)控制點(diǎn)以支導(dǎo)線的方式建立井下頂管掘進(jìn)使用控制點(diǎn)。

(2)安裝測(cè)量裝置時(shí)，將所用的測(cè)量?jī)x器和工作坑的坑底和坑壁分開，避免施工時(shí)因頂進(jìn)力的施加產(chǎn)生位移，導(dǎo)致其與起始位置不一致而產(chǎn)生誤差。

(3)頂管始發(fā)前，必須認(rèn)真測(cè)定掘進(jìn)機(jī)頭的軸線和標(biāo)高，并將測(cè)量數(shù)據(jù)及時(shí)反饋后進(jìn)行調(diào)整。頂進(jìn)施工中的原始數(shù)據(jù)記錄必須連續(xù)、真實(shí)、完整，記錄表格填寫清楚。

(4)每節(jié)管道頂進(jìn)結(jié)束必須進(jìn)行復(fù)測(cè)，繪制管道頂進(jìn)軌跡圖(含管道高程、方向、頂進(jìn)力曲線等)，并由項(xiàng)目專職技術(shù)人員檢查復(fù)核。

3.2 工作坑的施工

工作坑是頂管施工的操作場(chǎng)所，坑內(nèi)要布置千斤頂、導(dǎo)軌等設(shè)施，需保證工作坑有足夠的空間和工作面，保證下管、安裝頂進(jìn)設(shè)備和操作間距，還應(yīng)考慮地形和土質(zhì)情況、有無可利用的原樣土做后背；同時(shí)，還應(yīng)保證工作坑位置不影響地面交通等。該工程工作坑選在管道下游端，以利排水；工作坑坑底的尺寸為L(zhǎng)×B(長(zhǎng)×寬)=6 m×6 m。

工作坑四周采取鋼板樁進(jìn)行支護(hù)并保證頂管工作坑的后背具有一定的剛度和足夠的強(qiáng)度。同時(shí)，為防止工作坑地基沉降，方便固定導(dǎo)軌，使頂管位置方向準(zhǔn)確，在坑底修筑基礎(chǔ)或加固基礎(chǔ)。

3.3 后座墻施工

后座墻是頂進(jìn)管道時(shí)為千斤頂提供反作用力的一種結(jié)構(gòu)。施工中，后座墻必須保持穩(wěn)定，一旦后座墻遭到破壞，頂管施工就要停頓。因此，后座墻的施工是頂管施工的前提與保障。

該工程采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土后座墻，墻厚30 cm，C30混凝土，鋼筋為HRB335級(jí)16 mm螺紋鋼，雙層鋼筋網(wǎng)，鋼筋間距為10 cm。后座墻應(yīng)滿足下列要求：

(1)后座墻土體壁面平整并與管道頂進(jìn)方向垂直；

(2)后座墻的底端在工作坑底以下50 cm；

(3)后座墻鋼板支護(hù)樁壁面與后座墻貼緊，其間隙采用細(xì)石混凝土填塞密實(shí)。

3.4 導(dǎo)軌安裝施工

導(dǎo)軌安放前，先復(fù)核管道中心的位置，并在施工中經(jīng)常檢查校核。安裝后的導(dǎo)軌必須穩(wěn)固，確保其在頂進(jìn)中承受各種負(fù)載時(shí)不產(chǎn)生位移、不沉降、不變形。該工程根據(jù)管徑的大小計(jì)算出的軌道間距為897 mm、943 mm(表1)。

表1 雨水管頂管導(dǎo)軌間距計(jì)算所需參數(shù)表

導(dǎo)軌間距：

DN900 mm管徑雨水管道A=2((D-d1+e)(d1-e))0.5+d2=2×((1 080-200+50)×(200-50))0.5+150= 897(mm)

DN1 000 mm管徑雨水管道：A=2((D-d1+e)(d1-e))0.5+d2=2×((1 200-200+50)×(200-50))0.5+150= 943(mm)

軌道采用預(yù)埋件固定，即在底板和后背墻澆筑混凝土前預(yù)埋鋼板預(yù)埋件。軌道安裝時(shí)，將軌道和預(yù)埋鐵用電焊焊接。

3.5 主頂設(shè)備的安裝

主頂千斤頂可固定在組合千斤頂架上做整體吊裝，千斤頂伸出的最大行程小于油缸行程10 cm左右。當(dāng)千斤頂規(guī)格不同時(shí)，其行程同步，并將同規(guī)格的千斤頂對(duì)稱布置；根據(jù)其頂進(jìn)力對(duì)稱布置的要求，雨水管的頂管施工所需千斤頂數(shù)量為4個(gè)，千斤頂組合情況見圖1。

圖1 主頂千斤頂布置示意圖

3.6 頂管頂進(jìn)施工

在管道頂進(jìn)過程中，控制頂管掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)的方向，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析偏差產(chǎn)生的原因和發(fā)展趨勢(shì)，確定糾偏措施。

采用手工掘進(jìn)時(shí)，在頂管掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入土層過程中，每頂進(jìn)300 mm測(cè)量不少于一次；管道進(jìn)入土層后正常頂進(jìn)時(shí)，每頂進(jìn)1 000 mm測(cè)量不少于一次，糾偏時(shí)增加測(cè)量次數(shù)；全段頂完后，在每個(gè)管節(jié)接口處測(cè)量其軸線位置和高程；有錯(cuò)口時(shí)，測(cè)出其相對(duì)高差。

頂管過程中，如出現(xiàn)頂偏現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)在在頂進(jìn)中糾偏；或采用小角度逐漸糾偏。挖土程序?yàn)樽陨隙路謱娱_挖，嚴(yán)防正面坍塌。由于該項(xiàng)目地下水位較高，因此，在施工過程中應(yīng)特別注意地下水位情況，如遇積水需及時(shí)排放，避免因積水軟化土體造成坍塌；同時(shí)，還應(yīng)注意管道內(nèi)的土體情況，必要時(shí)采用注漿加固等施工措施。

3.7 注漿減阻

(1)由于頂管施工距離較長(zhǎng)，在施工過程中，為降低頂進(jìn)阻力，最有效的辦法是進(jìn)行注漿，使管壁周圍形成泥漿潤(rùn)滑膜，從而有效降低頂進(jìn)時(shí)的摩擦阻力。但在注漿時(shí)應(yīng)注意：應(yīng)保證泥漿不失水、不沉淀、不固結(jié)，泥漿的配比應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)情況作相應(yīng)的調(diào)整，使泥漿適應(yīng)土層的特性，起到預(yù)期的減摩效果。

(2)壓漿方式要以同步注漿為主，補(bǔ)漿為輔。在頂進(jìn)過程中，要經(jīng)常檢查各推進(jìn)段的漿液形成情況。同時(shí)，管道頂進(jìn)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)所有管線的漿液進(jìn)行置換，置換漿液采用水泥砂漿，以防止超挖后地面出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

4 頂管質(zhì)量技術(shù)保障措施

4.1 頂管施工的測(cè)量及控制

(1)測(cè)量與方向控制要點(diǎn)。

①制定了嚴(yán)格的放樣復(fù)核制度并做好原始記錄。頂進(jìn)前，必須遵守嚴(yán)格的放樣復(fù)測(cè)制度，堅(jiān)持三級(jí)復(fù)測(cè)：施工組測(cè)量員→項(xiàng)目管理部→監(jiān)理工程師，確保測(cè)量萬無一失。

②布設(shè)在工作井后方的儀器底座必須避免頂進(jìn)時(shí)移位和變形，必須定時(shí)復(fù)測(cè)并及時(shí)調(diào)整。

③在初始推進(jìn)階段，推進(jìn)方向主要由主頂油缸控制，因此，一方面要減慢主頂推進(jìn)速度，另一方面要不斷調(diào)整油缸編組和機(jī)頭糾偏。

④開始頂進(jìn)前，必須制定坡度計(jì)劃，對(duì)每一米、每節(jié)管的位置、標(biāo)高需事先進(jìn)行計(jì)算，確保頂進(jìn)時(shí)正確，以最終符合設(shè)計(jì)坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。

(2)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，隨時(shí)分析地面產(chǎn)生變形的原因，合理調(diào)整頂管機(jī)設(shè)定的土壓力、減阻泥漿注漿量和推進(jìn)速度等施工參數(shù)，以控制地面變形，達(dá)到保護(hù)好沿線建筑物的目的，確保工程順利進(jìn)行。

(3)針對(duì)地面變形量的施工要求，結(jié)合該工程的實(shí)際情況，制定了以下控制地面變形的具體要求。

①將接近頂管機(jī)切口前方的測(cè)點(diǎn)布置在略有隆起的部位。

②根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，調(diào)整減阻泥漿注漿量，減少管節(jié)背土現(xiàn)象，控制地面沉降。

③頂管施工的初次放樣及頂進(jìn)尤為重要。另外，由于頂管后靠頂進(jìn)中要產(chǎn)生變化，因此，對(duì)后臺(tái)的布置要保持其始終不變形、移位，以確保頂管施工測(cè)量的正確性。

4.2 工作坑邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)控

(1)監(jiān)測(cè)控制。采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)鋼板樁垂直位置是否存在偏移。

(2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置。在臨邊位置的鋼板樁上焊接倒“L”形φ12的鋼筋頭作為觀測(cè)點(diǎn)。

(3)監(jiān)測(cè)措施。頂管施工過程中，由專人觀測(cè)鋼板樁的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)下沉、松動(dòng)、變形和水平位移情況時(shí)應(yīng)及時(shí)予以解決。

邊坡變形的預(yù)警值：水平位移和垂直位移累計(jì)值大于35 mm，日均位移速率大于2 mm/d；當(dāng)坡頂沉降、水平位移觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)預(yù)警值后，立即停止頂管施工，疏散人員并及時(shí)進(jìn)行加固處理。

4.3 檢查驗(yàn)收

頂管施工結(jié)束后，其質(zhì)量應(yīng)滿足以下要求：頂進(jìn)的管道不偏移，管節(jié)不錯(cuò)口，管道坡度沒有倒坡；頂管接口套環(huán)對(duì)正管縫與管端外周并保證密貼；管內(nèi)填料飽滿平整，橡膠圈安放正確；管節(jié)沒有裂縫，不滲水，管內(nèi)無泥土和建筑垃圾等雜物；所有指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過該工程實(shí)踐得知：頂管法施工不但能保證工程質(zhì)量、進(jìn)度及施工安全，還不需要中斷即有道路交通，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，值得類似工程借鑒，特別是隨著當(dāng)代城市規(guī)模的擴(kuò)大及城市基礎(chǔ)設(shè)施的不斷興建，地下管線需求量也在逐年增加，該施工方法將得到更進(jìn)一步的推廣。

[1] 于冰泉,陳傳燦.頂管施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,1998.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-07-26

TV554+.5;TV52

B

1001-2184(2016)05-0036-03

蒲紅斌(1970-)，男，四川南部人，副分局長(zhǎng)，工程師，從事建設(shè)工程施工技術(shù)與管理工作；

趙永濤(1987-)，男，陜西鳳翔人，項(xiàng)目工程部部長(zhǎng)，助理工程師，從事公路工程施工技術(shù)與管理工作.