供水管道改造施工中水平頂管技術(shù)的應(yīng)用研究

摘 要：針對(duì)某供水管道改造工程實(shí)際情況，對(duì)其包含測(cè)量放線、觸變泥漿的配制與壓漿方法、頂管進(jìn)出洞、工具管進(jìn)洞、糾偏在內(nèi)的水平頂管技術(shù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行深入分析，并通過(guò)實(shí)踐總結(jié)得出技術(shù)合理可行，具有良好參考借鑒價(jià)值的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：供水管道改造；水平頂管

中圖分類號(hào)：TU991.05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）20-0112-02

在供水管道施工中，為保證施工質(zhì)量，縮短工期，并減少大填大挖對(duì)周圍既有建筑和自然環(huán)境造成的影響與破壞，往往要用到水平頂管技術(shù)，成為供水管道施工首選技術(shù)措施。

1 工程概況

某供水管道改造工程設(shè)計(jì)采用頂管技術(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行明挖。其中，左支流頂管采用D1000與d1500III級(jí)混凝土F管，其長(zhǎng)度為222m和1725m，D1020型鋼管長(zhǎng)度為49m，D1420型鋼管長(zhǎng)度為1060m，D1620型鋼管長(zhǎng)度為172m；右支流頂管采用d800III級(jí)混凝土F管，其長(zhǎng)度為1463m?，F(xiàn)圍繞本工程實(shí)際情況，對(duì)其水平頂管技術(shù)具體應(yīng)用做如下分析。

2 水平頂管技術(shù)應(yīng)用

2.1 測(cè)量放線

在頂管工程中，測(cè)量為影響工程質(zhì)量主要因素之一，其測(cè)量水平的高低對(duì)管道線形有直接影響，對(duì)頂管能夠順利貫通也有一定程度的影響，所以必須精心測(cè)量，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（1）在頂管施工中對(duì)井位進(jìn)行復(fù)核。

（2）工程測(cè)量主要包括兩部分，分別為高程測(cè)量與左右偏差測(cè)量[1]。

（3）對(duì)于高程測(cè)量，其過(guò)程簡(jiǎn)單，將永久性水準(zhǔn)通過(guò)引測(cè)施加到井邊，對(duì)鋼尺進(jìn)行垂直吊，引測(cè)到井下，布置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，然后在管道中設(shè)置水準(zhǔn)儀，在測(cè)量到標(biāo)靶后，活出機(jī)頭高程實(shí)際偏差。這一水準(zhǔn)還能從機(jī)頭測(cè)量得出，對(duì)于閉合差，按照二級(jí)水準(zhǔn)進(jìn)行控制。

（4）對(duì)于左右偏差的測(cè)量，在后座布置激光經(jīng)緯儀，當(dāng)通視條件達(dá)到要求時(shí)，通過(guò)對(duì)機(jī)頭內(nèi)標(biāo)靶的觀察即可確定左右偏差。

（5）以接收井的井間隙為依據(jù)，充分考慮土建施工中可能存在的誤差，將管道內(nèi)導(dǎo)線存在的測(cè)量誤差限制在±25mm以內(nèi)，將測(cè)回?cái)?shù)確定為一個(gè)測(cè)回，在必要的條件下予以增加。

對(duì)頂管機(jī)具而言，它能進(jìn)行糾偏，現(xiàn)場(chǎng)操作人員利用攝像系統(tǒng)對(duì)定位儀產(chǎn)生的光束進(jìn)行觀察，以此預(yù)測(cè)偏差，為方向的修正提供參考依據(jù)。操作人員在進(jìn)行頂進(jìn)時(shí)，計(jì)劃線和頂管機(jī)偏差小于20mm，重要是要做好下列幾點(diǎn)：

①制定合理可行的放樣結(jié)果復(fù)核制度，同時(shí)完善相應(yīng)的原始記錄[2]。

②布置在工作井之后的儀器座，在頂進(jìn)過(guò)程中不得變形與移位，做好定時(shí)復(fù)測(cè)的同時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

③在頂進(jìn)糾偏過(guò)程中，應(yīng)勤于測(cè)量和微調(diào)，將糾偏的角度控制在10′～20′范圍內(nèi)，同時(shí)不能超過(guò)1.4，在推進(jìn)的初始階段，方向?yàn)橹黜斢透卓刂??；诖?，除了要減慢一定推進(jìn)速度，還應(yīng)對(duì)油缸編組進(jìn)行調(diào)整。

（6）頂程前，制定合理可行的坡度計(jì)劃，為施工提供便利，將滿足設(shè)計(jì)提出的坡度要求作為基本原則。

2.2 觸變泥漿的配制與壓漿方法

在長(zhǎng)距離頂管過(guò)程中，對(duì)頂力進(jìn)行控制的重點(diǎn)在于降低阻力，此時(shí)最為有效的措施即為注漿。通過(guò)注漿，能使管道周圍的外壁產(chǎn)生潤(rùn)滑套，減小頂進(jìn)過(guò)程中的阻力，而在注漿過(guò)程中應(yīng)重視下列幾點(diǎn)：

（1）選用觸變泥漿，并對(duì)膨潤(rùn)土作必要的取樣檢測(cè)。其主要技術(shù)指標(biāo)包括：動(dòng)塑比、造漿率與失水量。

（2）管道上應(yīng)預(yù)設(shè)壓漿孔，孔位布置應(yīng)對(duì)漿套形成有利。

（3）無(wú)論是膨潤(rùn)土的貯藏，還是漿液配制，都應(yīng)按照供應(yīng)商提出的要求進(jìn)行，同時(shí)考慮相關(guān)技術(shù)規(guī)范，在條件允許的情況下進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，基本性能應(yīng)達(dá)到以下要求：①膨潤(rùn)土含量為8%；②純堿含量為0.4%；③以CMC與PHP為摻加藥劑；④漏斗粘度為1′19′′2；⑤視粘度為21；⑥失水量為12.6mL；⑦終應(yīng)力為80；⑧比重為1.048；⑨穩(wěn)定性在0～0.001范圍內(nèi)。上述為常規(guī)配方，在有特殊要求時(shí)，應(yīng)研制特定配方，減小阻力[3]。

（4）壓漿方式主要考慮同步注漿，同時(shí)輔以補(bǔ)漿。頂進(jìn)時(shí)，對(duì)不同推進(jìn)段實(shí)際漿液形成狀況進(jìn)行經(jīng)常性檢查。

（5）注漿設(shè)備與管路都應(yīng)穩(wěn)定可靠，并且要有良好的耐壓性與密封性。孔內(nèi)布置單向閥，確保管外土不會(huì)發(fā)生倒灌，對(duì)注漿孔造成堵塞，對(duì)注漿效果產(chǎn)生影響。

（6）安排專人對(duì)注漿工藝負(fù)責(zé)，并要求質(zhì)檢員進(jìn)行定期檢查工作。

（7）以脈動(dòng)作用相對(duì)較小的泵機(jī)為注漿泵，其流量要和頂進(jìn)速度良好匹配。

（8）因頂管線路長(zhǎng)度很大，在頂進(jìn)時(shí)要穿過(guò)深厚土層，因此會(huì)產(chǎn)生很大阻力，無(wú)法達(dá)到理想注漿效果，需要進(jìn)行全過(guò)程注漿施工。為避免全程壓力產(chǎn)生較大偏差，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況布置壓漿站，以此有效增加注漿壓力。

2.3 頂管進(jìn)出洞

2.3.1 地基加固

頂管時(shí)，進(jìn)出洞為重要工作，不僅地下水較為豐富，而且水壓力很大，此時(shí)為避免泥水進(jìn)入，保證機(jī)頭在進(jìn)出洞過(guò)程中的可靠性與安全性，可采用深層攪拌樁加固進(jìn)出洞，以此防止坍塌等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3.2 出洞方案

在頂管設(shè)備完成安裝與調(diào)試后，采用以下施工措施：

（1）將工具管推進(jìn)到出洞口1m處停止。

（2）在井外管道范圍內(nèi)，從其中一側(cè)不斷向另外一側(cè)進(jìn)行攪拌樁施工，防治洞口打開(kāi)以后泥水大量進(jìn)入[4]。

（3）為避免掘進(jìn)機(jī)出現(xiàn)較大振動(dòng)，應(yīng)布置延伸導(dǎo)軌，同時(shí)將機(jī)頭和頂管剛性連接。

（4）對(duì)工具管進(jìn)行推進(jìn)，到洞口的止水圈可以起到應(yīng)有的作用為止，待3～4h后，對(duì)靜止土壓力進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)現(xiàn)有的理論數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的控制系數(shù)。

（5）對(duì)工具管進(jìn)行不斷推進(jìn)，安裝首節(jié)工具管以前，對(duì)導(dǎo)軌和工具實(shí)施剛性連接，防止在主頂發(fā)生縮回以后，因正面土壓力導(dǎo)致工具管發(fā)生彈回。

2.4 工具管進(jìn)洞

（1）在工具管推進(jìn)到和井壁相距10cm時(shí)，結(jié)束推進(jìn)施工。

（2）在能保證施工安全的基礎(chǔ)上，鑿出洞口，同時(shí)對(duì)內(nèi)插的工字鋼進(jìn)行割除，并將工具管推進(jìn)到接收井。

（3）不斷進(jìn)行推進(jìn)，到滿足設(shè)計(jì)要求為止，然后使鋼筋混凝土管和工具管完全脫離。

（4）吊升工具管，清除井中的所有雜物，再將管道外壁和孔間封堵，安裝出水管，管徑按2cm控制，確保水可以從管內(nèi)順利流出，避免土體發(fā)生崩塌，使第一節(jié)管道發(fā)生沉降。

2.5 糾偏措施

（1）頂管軸線上有軟硬復(fù)合式地質(zhì)存在，不同土層的密度存在很大偏差，使機(jī)頭前端受到迎面阻力，同時(shí)周圍土壓力無(wú)法保持平衡，若施工中不注意將使軸線產(chǎn)生偏差，必須做好糾偏。如果機(jī)頭的傾斜角在10mm/m以上時(shí)，應(yīng)立即停止頂進(jìn)施工，使刀盤持續(xù)空轉(zhuǎn)，待機(jī)頭沉至要求的位置后繼續(xù)進(jìn)行頂進(jìn)[5]。

（2）糾偏過(guò)程中，以光靶絕對(duì)誤差為依據(jù)，并結(jié)合機(jī)頭實(shí)際傾斜角進(jìn)行有針對(duì)性的糾偏。在糾偏時(shí)，始終堅(jiān)持勤測(cè)、微糾與少糾原則。糾偏油缸實(shí)際伸出的長(zhǎng)度，其偏差不能大于25mm，通常每次糾偏不能超過(guò)0.5。若偏差小于1.2cm，同時(shí)機(jī)頭走向是在不斷減小這一偏差，應(yīng)將傾斜角控制在±3mm/m以內(nèi)。

（3）如果頂進(jìn)路線上存在中心與高程偏差，則要先對(duì)較大的部分進(jìn)行糾正。在對(duì)偏差進(jìn)行糾正時(shí)，若偏差超過(guò)規(guī)定的控制范圍，則要將前者停止，再對(duì)后者進(jìn)行糾正。此外，頂進(jìn)時(shí)，糾偏油缸必須保持伸出狀態(tài)，避免機(jī)頭因遇到硬物而完全卡死，而且即便處在不糾偏狀態(tài)，其油缸也應(yīng)該伸出20mm左右[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，就目前而言，本改造工作已順利完工，經(jīng)檢驗(yàn)，工程整體質(zhì)量與各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到預(yù)期要求，說(shuō)明以上水平頂管施工技術(shù)合理可行，具有良好的參考借鑒價(jià)值，既能保證質(zhì)量，又能縮短工期，減少經(jīng)濟(jì)投入。

參考文獻(xiàn)

[1]林秋太，燕寶紅.水平頂管技術(shù)在岐山縣城區(qū)供水管道改造施工中的應(yīng)用[J].陜西水利，2016（3）：154～155.

[2]宋太全.頂管技術(shù)在市政給水管道施工中的運(yùn)用[J].門窗，2014（11）：129～130.

[3]韓風(fēng)慶.頂管技術(shù)在給水管道施工建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用與施工技術(shù)[J].華夏地理，2015（6）：23～24.

[4]趙金玉.水平定向鉆進(jìn)技術(shù)與頂管技術(shù)在管網(wǎng)施工中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015，5（14）：21～22.

[5]龍?zhí)鹛?大口徑供水管道施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2012（13）：20～21.

[6]王 梅，尹玉環(huán).淺談大口徑自來(lái)水管道施工中頂管技術(shù)的選擇[J].農(nóng)家科技旬刊，2017（10）：23～24.

收稿日期：2018-5-29

作者簡(jiǎn)介：唐天麒（1983-），廣西桂林資源人，工程師，本科，主要從事供水管道施工管理方面的工作。