硬巖頂管技術(shù)讓工程施工腰桿硬起來(lái)
——中交一公局海威工程建設(shè)有限公司用科技筑牢安全底線

頂管施工是工程施工中的常用技術(shù)，這是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)。但多年來(lái)，我國(guó)頂管技術(shù)存在諸多問(wèn)題——機(jī)械設(shè)備技術(shù)比較落后，地區(qū)差異明顯，水平參差不齊，缺乏規(guī)范化，人才不足，尚待進(jìn)一步宣傳推廣等。尤其是設(shè)備技術(shù)落后問(wèn)題一直是軟肋，而今，中交一公局海威工程建設(shè)有限公司的硬巖頂管施工技術(shù)問(wèn)世并成功應(yīng)用，終于讓我們的工程施工腰桿硬了起來(lái)。

硬巖頂管施工技術(shù)的獨(dú)到之處

頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計(jì)的坡度頂入土中，土方經(jīng)排漿管排出。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作坑內(nèi)穿過(guò)土層一直推進(jìn)到接收坑內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后，埋設(shè)在兩坑之間。

中交一公局海威工程建設(shè)有限公司的硬巖頂管施工技術(shù)就是采用巖層頂管機(jī)，借助于主頂油缸的推力，將運(yùn)轉(zhuǎn)的巖層頂管機(jī)從工作井中沿軸線方向不斷推進(jìn)到接收井內(nèi)，同時(shí)，管道緊隨巖層頂管機(jī)后進(jìn)行敷設(shè)。其中，巖層頂管機(jī)的刀盤是通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小齒輪，然后將產(chǎn)生的扭矩傳動(dòng)到設(shè)在中心的大齒輪上。大齒輪與主軸及軋輥聯(lián)接成一體。工作時(shí)，頂管機(jī)刀盤在一邊旋轉(zhuǎn)切削巖層的同時(shí)一邊作偏心運(yùn)動(dòng)把石塊破碎。被破碎的石塊進(jìn)入頂管機(jī)的泥漿倉(cāng)，然后從排漿管中被排出。

該技術(shù)主要適用于頂管施工巖層強(qiáng)度達(dá)80兆帕以上、地下水資源豐富、臨近既有建筑物、下穿市政道路條件下的污水管線施工。

該技術(shù)有四大優(yōu)勢(shì)。第一，速度快。巖層頂管機(jī)機(jī)頭是合金材料，切削能力強(qiáng)，機(jī)頭面積和掌子面面積相等，保證了機(jī)頭和掌子面同時(shí)推進(jìn)且可以24小時(shí)不停施工。第二，施工精度高。頂管機(jī)內(nèi)的激光靶心通過(guò)傳輸系統(tǒng)輸送至操作臺(tái)，將頂進(jìn)過(guò)程中的軸線與高程差反饋到中央控制臺(tái)進(jìn)行實(shí)施糾偏。第三，挖掘面穩(wěn)定、地面沉降小。機(jī)頭在固定的軸線上掘進(jìn)，不會(huì)擴(kuò)大掌子面擾動(dòng)周圍土層。第四，經(jīng)濟(jì)效益明顯。巖層頂管單次可頂進(jìn)100米，減少了中繼間數(shù)量，頂進(jìn)工效極高，降低造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

推廣必備的工藝技巧

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，頂管技術(shù)在我國(guó)已得到大量地實(shí)際工程應(yīng)用，且保持著高速的增長(zhǎng)勢(shì)頭，無(wú)論在技術(shù)上、頂管設(shè)備還是施工工藝上均得了很大的進(jìn)步，然而與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備及施工技術(shù)水平相比，我國(guó)仍然有著顯著的差距。硬巖頂管技術(shù)的成功運(yùn)用和推廣，有助于我國(guó)頂管施工技術(shù)再創(chuàng)新高度，與世界先進(jìn)水平日益靠近。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)妥安全的技術(shù)推廣，就要熟知施工工藝。

頂進(jìn)設(shè)備安裝。主要頂進(jìn)設(shè)備包括導(dǎo)軌、后座頂板、后座千斤頂、洞口止水圈。導(dǎo)軌、后座頂板、后座千斤頂安裝時(shí)要保證與頂進(jìn)軸線絕對(duì)垂直，滿足誤差要求。止水圈安裝位置要精確保證頂進(jìn)過(guò)程中不會(huì)溢出泥漿。

掘進(jìn)機(jī)就位。機(jī)頭在工廠驗(yàn)收合格后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)可進(jìn)行安裝。用吊車把機(jī)頭整體調(diào)到基坑導(dǎo)軌上，用千斤頂、墊鐵調(diào)正機(jī)頭，使機(jī)頭中心誤差在±2毫米，中心誤差在±3毫米。在機(jī)頭后裝第一節(jié)管，接通中央控制臺(tái)與機(jī)頭連接電路，調(diào)試進(jìn)排漿泵，檢查中控臺(tái)各儀表是否正常。

頂管機(jī)頂進(jìn)。初始頂進(jìn)在頂管工作中起著很重要的作用，一要穿過(guò)工作井洞口，在這過(guò)程中保證洞口結(jié)構(gòu)不被破壞，同時(shí)泥水不進(jìn)入頂坑；二要保證高程、中心偏差最小，為正常頂進(jìn)打下良好的基礎(chǔ)； 頂進(jìn)時(shí)要進(jìn)行速度控制，機(jī)頭入洞階段速度控制在3～5毫米/分鐘，此階段重點(diǎn)是找準(zhǔn)工具管中心高程，偏差控制在±5毫米之內(nèi)，所以速度不宜太快。同時(shí)檢測(cè)進(jìn)排漿系統(tǒng)是否正常。泥漿作業(yè)控制要做好挖掘面上的泥漿管理、進(jìn)排管泥漿管理及頂進(jìn)過(guò)程中的糾偏控制及措施實(shí)施。

管道頂進(jìn)。頂進(jìn)操作程序：?jiǎn)?dòng)進(jìn)排漿泵，泥路循環(huán)，自控系統(tǒng)調(diào)節(jié)管路壓力，使壓力達(dá)到設(shè)定壓力并穩(wěn)定；主頂油缸設(shè)定頂進(jìn)速度10毫米/分鐘。同時(shí)，使排泥管流量保持在1.07立方米/分鐘。壓力計(jì)測(cè)量壓力，控制電動(dòng)閥的開啟度，保持泥水倉(cāng)壓力。初始頂進(jìn)后500毫米開始測(cè)量，測(cè)量?jī)x器使用索佳SET250型全站儀一臺(tái)和水準(zhǔn)儀DSZ2一臺(tái)，每頂進(jìn)5000毫米做一次平面中心、高程記錄，并及時(shí)向技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報(bào)，以便采取措施。 每次下管后對(duì)頂進(jìn)中心線校測(cè)，同時(shí)人工測(cè)量機(jī)頭后第一管口、第二管口中心、高程，與計(jì)算機(jī)中記錄數(shù)據(jù)對(duì)照。管道糾偏。糾偏原理是：全站儀發(fā)出激光，到達(dá)機(jī)頭中心光靶，光靶把偏移反應(yīng)到控制臺(tái)，控制臺(tái)控制糾偏千斤頂工作。全站儀測(cè)量高程、中心誤差百分之二，頂管機(jī)最大糾偏誤差3°。

混凝土工具管拼裝。工具管之間采用鋼承插口形式進(jìn)行拼裝，管材進(jìn)場(chǎng)前要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)，保證承插口和橡膠圈的尺寸滿足規(guī)范要求，保證安裝后銜接緊密，不會(huì)溢水。

注漿。頂管工序結(jié)束后，進(jìn)行水泥漿充填，最大限度地消除因頂管施工造成的地面沉降，水泥漿充填可以有效地補(bǔ)償頂管管外側(cè)空隙部分，從而達(dá)到管體外側(cè)土體密實(shí)。填充完畢后，做好施工記錄，并保存有關(guān)資料。注漿泵可選擇脈動(dòng)小的螺桿泵，流量與頂進(jìn)速度相匹配。

采用硬巖頂管施工技術(shù)，造價(jià)低廉，施工工期短，取得良好的效果，在進(jìn)度、安全、質(zhì)量、技術(shù)、成本諸多方面發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)，同國(guó)內(nèi)類似巖層頂管施工相比，具有一定優(yōu)勢(shì)。

硬巖頂管施工中采用全自動(dòng)化巖層頂管機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，自主創(chuàng)新改進(jìn)頂管機(jī)頭及刀頭，采用全站儀，紅外線連接操作平臺(tái)，進(jìn)行頂管定位，能夠隨時(shí)發(fā)現(xiàn)偏移，進(jìn)行及時(shí)糾偏精度1.5cm以內(nèi)。該技術(shù)新穎，國(guó)內(nèi)未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)論述，通過(guò)中交一公局海威工程建設(shè)有限公司的科技研究，已形成一套硬巖（強(qiáng)度≥80兆帕）頂管施工工法，為類似工程施工提供施工工藝和方法提供了借鑒，期待該技術(shù)能復(fù)制推廣應(yīng)用，助力我國(guó)頂管施工技術(shù)發(fā)展。