頂管施工技術(shù)在截污管線工程中的應(yīng)用

摘要：當(dāng)前，我國(guó)現(xiàn)代建筑施工研究的側(cè)重點(diǎn)就是頂管施工技術(shù)，在眾多管線施工中作用顯著，尤其是在截污管線工程中的應(yīng)用。文章對(duì)截污管線工程的施工要點(diǎn)進(jìn)行了分析和討論，對(duì)頂管施工技術(shù)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了闡述，并且對(duì)頂管施工所采用的施工工藝和技術(shù)措施進(jìn)行了論述，希望給類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：頂管施工技術(shù)；截污管線工程；排水工程；建筑施工；施工質(zhì)量 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU990 文章編號(hào)：1009-2374（2017）10-0057-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.028

頂管施工技術(shù)是以保證穩(wěn)定的施工質(zhì)量為前提，直接把全部管線施工放到地下空間進(jìn)行作業(yè)，對(duì)現(xiàn)代化城市建設(shè)而言，頂管施工技術(shù)創(chuàng)建了一個(gè)既舒適又整潔的生活環(huán)境。就截污管線工程來(lái)說(shuō)，最重要也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是地下管線的敷設(shè)。本文就截污管線施工過(guò)程中，怎樣準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)貙?duì)頂管施工技術(shù)加以利用，做了詳盡的分析說(shuō)明。

1 工程概況

以某支渠排水工程為實(shí)例，工程全長(zhǎng)73.67km，管徑為DN400～DN1200，工程橫穿城市道路隧道，并且下穿隧道里面鋪設(shè)十分復(fù)雜的管線。開(kāi)挖技術(shù)進(jìn)行埋管，會(huì)十分影響其他管線和道路，將上述因素進(jìn)行綜合考慮，施工方法主要采用開(kāi)槽明挖施工、頂管施工。

2 頂管施工工藝

整個(gè)頂管施工通常包括三大施工階段，每個(gè)階段都有各自的部署和控制重點(diǎn)；（1）第一階段也就是準(zhǔn)備階段，所需要準(zhǔn)備的有技術(shù)、物資、材料、人員；（2）第二階段所包含的工作內(nèi)容有接收井、工作井、千斤頂就位、導(dǎo)軌制安；（3）第三階段進(jìn)入頂管頂進(jìn)工作。

3 工作井設(shè)計(jì)及施工

（1）對(duì)工作井的平面尺寸進(jìn)行確定。檢查井加以改造利用就成為支渠頂管工作井，而檢查井原有的原有尺寸和頂管尺寸不相符合。基坑要比沉井寬2m左右，四周設(shè)置排水井，并進(jìn)行排水溝的挖掘，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，放坡為1∶1.5；（2）對(duì)工作井深下沉進(jìn)行確定。在刃腳處混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，上部混凝土達(dá)到75%后，開(kāi)始沉井下沉挖土，井內(nèi)土方采用人工開(kāi)挖，每次取土深度為30～40cm，自井的中部向四邊對(duì)稱取土，以保證沉井在下沉過(guò)程中，不出現(xiàn)傾斜。自井中取出的土方堆放在離井3m以外，避免因外部土的壓力增大，使井發(fā)生傾斜，一輪下沉到位再進(jìn)行下輪開(kāi)挖下沉，使沉井到達(dá)設(shè)計(jì)深度；（3）工作井進(jìn)行施工。工作井在進(jìn)行開(kāi)挖之前，降水井的設(shè)置需要按照設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行布位，降水的方式選擇管井法。選擇掛網(wǎng)噴錨和圍護(hù)樁進(jìn)行接收井、工作井的支護(hù)工作。

4 頂管施工方法

4.1 導(dǎo)軌安裝

兩條平行的鋼軌構(gòu)成導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的作用是給工作井中的推進(jìn)管以穩(wěn)定的導(dǎo)向，并且推進(jìn)管最終會(huì)沿著導(dǎo)管進(jìn)入土體。本文中工程導(dǎo)軌所應(yīng)用的是38kg/m鋼軌，型鋼和軌底進(jìn)行焊接，成為一體，進(jìn)行安裝時(shí)，與工作井底板的預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊牢，并且憑借型鋼進(jìn)行支撐或憑借砼進(jìn)行圍牢。進(jìn)行導(dǎo)軌的安裝之前，首先對(duì)管道中心位置進(jìn)行復(fù)核，以保證軸線位置，導(dǎo)軌的高程足夠準(zhǔn)確。導(dǎo)軌的定位工作必須足夠正確、穩(wěn)固，這樣才能保證在頂進(jìn)過(guò)程中，即使承受高負(fù)荷也不會(huì)發(fā)生變形、移位、沉降。

4.2 頂管頂進(jìn)施工

工作坑內(nèi)設(shè)備安裝完畢，經(jīng)檢查各部處于良好狀態(tài)，即可進(jìn)行開(kāi)挖和頂進(jìn)。因頂管是兩根平行管，為避免干擾，施工時(shí)先頂進(jìn)一根，先導(dǎo)管直徑100mm每節(jié)長(zhǎng)度1～1.5m，待施作完成后，再頂進(jìn)另一根。管子在導(dǎo)軌上就位后，將頂鐵裝好，并且對(duì)管底標(biāo)高及軸線是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果合格即可繼續(xù)管前端挖土工作，頂管法施工工藝流程如圖1所示。憑借千斤頂進(jìn)行頂進(jìn)出鎬工作，后背墻可以承受頂管最大頂力的前提下，進(jìn)行圓管的頂進(jìn)工作。頂進(jìn)時(shí)需要注意：（1）頂進(jìn)時(shí)，應(yīng)該持續(xù)作業(yè)，不能間斷，因?yàn)橹型就Ｖ?，?huì)增加頂進(jìn)阻力，影響頂進(jìn)進(jìn)度；（2）頂進(jìn)工作的質(zhì)量和第一節(jié)管子的頂進(jìn)方向和高程有直接關(guān)系，所以專業(yè)人員應(yīng)該多次測(cè)量，仔細(xì)檢查并且及時(shí)校正偏差；（3）頂鐵的安裝應(yīng)該盡量平順，防止頂鐵歪、扭的情況發(fā)生，活塞縮回后再加放頂鐵的時(shí)候，應(yīng)該盡可能地選擇較長(zhǎng)的頂鐵，以減少頂鐵使用數(shù)量；（4）頂進(jìn)工作進(jìn)行時(shí)，如果管前發(fā)生地質(zhì)坍塌，后墻傾斜，測(cè)量偏差過(guò)大，油泵壓力指針突然不明原因增加時(shí)，應(yīng)該立即停止頂進(jìn)，查清故障原因，并且將頂進(jìn)故障排除，方可繼續(xù)頂進(jìn)；（5）每次頂進(jìn)的頂進(jìn)長(zhǎng)度為30cm、開(kāi)挖長(zhǎng)度為35cm，頂進(jìn)工作進(jìn)行時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格把控頂進(jìn)尺寸；（6）對(duì)頂進(jìn)工作過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄。地上建筑物能否安全及頂進(jìn)質(zhì)量是否合格的關(guān)鍵因素就是管前挖土，進(jìn)管是否準(zhǔn)確和管前挖土的開(kāi)挖形狀和開(kāi)挖方向有直接關(guān)系，這是因?yàn)轫斶M(jìn)工作進(jìn)行時(shí)，管子是沿著土壁前進(jìn)的，所以應(yīng)該密切把控管前開(kāi)挖工作。因?yàn)楣軆?nèi)挖土工作勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差，工人應(yīng)輪流工作，并且施工過(guò)程中應(yīng)該有足夠明亮的照明燈具。管前超挖時(shí)，如果遇到體積較大的混凝土塊，需將其擊碎后方可繼續(xù)頂進(jìn)工作。管前超挖所產(chǎn)生的土，應(yīng)該及時(shí)運(yùn)送出去。將土用小推車運(yùn)出管外后，再用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)出坑外。廢渣運(yùn)出后，堆放位置不宜靠近坑，至少5m以外，并且工人應(yīng)該及時(shí)清理?xiàng)壴?/p>

圖1 頂管法施工工藝流程圖

4.3 注漿減阻

如果頂管施工的距離較長(zhǎng)，那么較小頂進(jìn)阻力十分重要，減阻泥漿就會(huì)派上用場(chǎng)。減阻泥漿的組成成分有純堿、膨潤(rùn)土、水和粉末化學(xué)漿糊，以上物質(zhì)需要按一定比例進(jìn)行調(diào)配。其配比的確定需要根據(jù)不同土質(zhì)反復(fù)實(shí)驗(yàn)。較小阻力效果的好壞，不僅與所選擇的漿液材料和材料配比有關(guān)系，還和注漿量、注漿孔的布置、注漿壓力、注漿泵的選用有一定關(guān)系。一般情況下，鋼管頂管施工過(guò)程中，較為重要的工序有注漿孔的封堵、布置和開(kāi)口，以上和成型管道的質(zhì)量和減阻好壞有直接關(guān)系。如果管道的管壁較厚，管徑較大，那么注漿孔一般會(huì)很難控制。這時(shí)一般選用平噴的方式注漿，憑借注漿孔兩段位置所設(shè)置的蓋帽，將泥漿噴射的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變，迫使泥漿由單點(diǎn)直噴轉(zhuǎn)變?yōu)檠毓鼙谄矫婢鶆驀娚?，這樣一來(lái)避免泥漿流失完成難以形成封閉泥漿套環(huán)。

4.4 中繼間運(yùn)用

如果頂管的總頂力大于鋼管最大承受力或者大于頂管工作井后背最大承受力時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行中繼間的設(shè)置，因?yàn)轫敼苁┕r(shí)會(huì)遇到地下障礙物，或者地質(zhì)情況突變等情況。如果頂力達(dá)到主頂推力八九成時(shí)，為了加大一次性頂進(jìn)的長(zhǎng)度，需要加設(shè)中繼間。中繼間通常情況下，選用組合式，這種形式的中繼間最明顯的優(yōu)點(diǎn)是不需要單獨(dú)進(jìn)行特殊管的制作，中繼間外殼可以直接選擇鋼管管材進(jìn)行制作，鋼管內(nèi)部增加設(shè)置外徑稍小，長(zhǎng)度為1.5m的鋼管制成中繼間伸縮套管，外殼和套管密封使用組合密封式充氣膠囊得以實(shí)現(xiàn)，設(shè)置時(shí)注意設(shè)置成前后兩道，方便更換。頂管管結(jié)進(jìn)行加工制成中繼間，最大限度地降低了成本。而密封所使用的充氣膠囊，在頂進(jìn)過(guò)程中起到止水的效果，膠圈也會(huì)因?yàn)榫鶆虻哪p受力，延長(zhǎng)使用壽命。

4.5 測(cè)量與糾偏校正

4.5.1 頂管測(cè)量。頂管測(cè)量所應(yīng)用到的技術(shù)是激光線測(cè)設(shè)法。在工作坑中安裝好激光經(jīng)緯儀，并且依據(jù)管線設(shè)計(jì)的方向和坡度進(jìn)行調(diào)整。將標(biāo)示牌安裝在管內(nèi)，如果設(shè)計(jì)位置和頂進(jìn)的管道方向相同，標(biāo)示牌的中心就會(huì)得到激光的射影，這就說(shuō)明頂進(jìn)工作沒(méi)有任何偏差，如果存在偏差，則需要適當(dāng)校正。整段頂管完成后，應(yīng)該測(cè)量每個(gè)管節(jié)接口處的中心位置和高程，如果存在錯(cuò)口，應(yīng)測(cè)出錯(cuò)口的高程，旨在對(duì)全程的縱坡和高程進(jìn)行衡量，控制高程和中心偏差在規(guī)定范圍以內(nèi)。為了確保管道達(dá)到規(guī)定的光滑度，應(yīng)該用砂漿對(duì)錯(cuò)口處進(jìn)行抹平。（1）頂進(jìn)施工時(shí)，依據(jù)已經(jīng)設(shè)置好的管道中心線與工作坑位進(jìn)行控制系統(tǒng)的建立，這個(gè)控制系統(tǒng)連接地面與地下，將控制點(diǎn)設(shè)置在不容易被擾動(dòng)，方便校對(duì)核查，視線較為清晰的位置，并且采取一定的保護(hù)措施；（2）頂進(jìn)時(shí)，從工程開(kāi)始到工程結(jié)束，激光經(jīng)緯儀應(yīng)該隨時(shí)跟蹤測(cè)量，糾偏系統(tǒng)是依據(jù)激光點(diǎn)進(jìn)行左右上下的糾偏工作；（3）第一節(jié)管頂進(jìn)后，每當(dāng)有10～20cm距離的頂進(jìn)，測(cè)量一次中心和高程。常規(guī)頂進(jìn)時(shí)，每次有50cm距離的頂進(jìn)后，進(jìn)行一次測(cè)量工作；（4）高程測(cè)量：高程測(cè)量所需要的設(shè)備是高程尺與水準(zhǔn)儀，對(duì)第一節(jié)管前端內(nèi)底高程進(jìn)行測(cè)量，旨在對(duì)頂進(jìn)高程進(jìn)行控制，與此同時(shí)，對(duì)第一節(jié)管后端內(nèi)底高程進(jìn)行測(cè)量，旨在對(duì)坡度進(jìn)行控制；（5）激光光束的作用有垂直方向給出準(zhǔn)確的標(biāo)高和坡度、水平方向給出正確的頂進(jìn)方向。施工人員在頂進(jìn)工作進(jìn)行時(shí)，依據(jù)水平尺上光束所指示的讀數(shù)調(diào)整管前土方的保留或者清除，并且隨時(shí)對(duì)標(biāo)高和管道軸線進(jìn)行調(diào)整。

4.5.2 糾偏校正。頂管偏差校正不可以等到出現(xiàn)明顯超差時(shí)才進(jìn)行校正，應(yīng)該以預(yù)防為主。頂進(jìn)工作進(jìn)行時(shí)，如果出現(xiàn)管位偏差大約在10mm時(shí)，就應(yīng)該馬上校正，糾偏校正是循序漸進(jìn)的過(guò)程，需要緩緩進(jìn)行。頂進(jìn)時(shí)以小角度慢慢糾偏，使得管子逐漸復(fù)位，不能夠猛糾偏，硬加調(diào)試。實(shí)際工作進(jìn)行時(shí)，糾偏的方法有：（1）挖土校正法：所謂挖土校正法，即利用不同部位調(diào)整不同的挖土量，完成糾偏，挖土校正法產(chǎn)生的誤差一般不超過(guò)20mm。技術(shù)人員在施工過(guò)程中，應(yīng)該分析方法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)挖掘范圍適當(dāng)調(diào)整，以確保工程順利開(kāi)展；（2）強(qiáng)制校正法：如果發(fā)生大于20mm的偏差時(shí)，需要采取強(qiáng)制校正法，所采用的設(shè)備是千斤頂。如果超挖糾偏已經(jīng)沒(méi)有任何效果，選擇小型千斤頂施加頂力。并且綜合超挖糾偏法，一邊頂進(jìn)，一邊支撐，直到偏差回歸；（3）襯墊校正法：這種方法通常應(yīng)用在局部位置，局部位置地基通常較軟弱，這會(huì)促使管頭底沉，這時(shí)應(yīng)該使用頂木校正法在管底襯墊，用換填砂石加工板等換填，旨在加強(qiáng)地基強(qiáng)度。

5 結(jié)語(yǔ)

頂管施工技術(shù)目前在一些暫時(shí)沒(méi)有辦法實(shí)施開(kāi)挖作業(yè)的管道結(jié)構(gòu)工程中被廣泛應(yīng)用。我國(guó)成功的頂管施工案例已經(jīng)大有所在，這就標(biāo)志管徑較大、距離較長(zhǎng)的頂管施工技術(shù)已經(jīng)越發(fā)成熟。

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作者簡(jiǎn)介：張宇浩（1982-），男，遼寧沈陽(yáng)人，浙江華東工程建設(shè)管理有限公司工程師，研究方向：截污管道施工技術(shù)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）