頂管施工在黃水東調(diào)承接工程中的應用

楊大偉

（青島市大沽河服務中心，山東 青島 266000）

青島市黃水東調(diào)工程設計總長116km，工程概算總投資39.26億元。其中,工程輸水主管線穿越10條主要河道;南部輸水穿越5條主要河道；東部輸水管線穿越2條主要河道;北部輸水管線工程跨越1條主要河道。項目的實施將緩解青島市水資源缺乏現(xiàn)狀，優(yōu)化水資源配置，提升供水保障能力。該項目有多個標段利用了頂管施工技術，在此作一探討。

1 頂管施工技術措施

1.1 編制頂管施工方案

頂管工程屬于危險性較大的分部分項工程，施工前應根據(jù)設計文件、周邊地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)勘察報告、地下水、周邊既有建筑物、地下管線等情況編制專項施工方案。頂管施工方案一般由經(jīng)驗豐富的專業(yè)技術人員，就施工工藝流程、技術可行性、經(jīng)濟實用性、安全性等方面進行編制，編制完成后組織專家進行論證。專家論證通過后及時的報監(jiān)理、建設單位審批，作為指導施工的依據(jù)。實施頂管施工的專業(yè)隊伍要有類似工程業(yè)績，從業(yè)人員經(jīng)培訓合格后方可上崗。只有施工準備階段的技術方案切實可行才能保證項目的順利進行。

1.2 施工階段的技術措施

一是頂管路由應根據(jù)地質(zhì)勘察報告中土質(zhì)、周邊地下建構筑物的設施情況合理設計，避開障礙物，盡量選擇較好的均質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土、粉土，減少施工路由的障礙，避免同時穿越兩種土層界面的頂進，防止頂進過程頂力不均造成路由偏移、管道脫口等質(zhì)量安全事故。二是過河段要充分考慮河流的常水位、沖刷線等參數(shù)，確保頂進過程的順利和施工工藝的可行。尤其在設計雙孔、四孔的輸水管道頂進時要考慮管道直徑、土層性質(zhì)、土壓力、水壓力、覆土厚度等因素的影響。三是管道凈距要符合規(guī)范要求。頂管與既有建構筑物的距離要嚴格按照設計圖紙進行施工，避免安全事故的發(fā)生。

2 施工工藝

2.1 工藝流程和頂力確定

頂管的施工工藝流程一般由以下工作組成：始發(fā)井、接收井的構建，初始頂進，循環(huán)頂進，頂管機出洞，頂管結束。

根據(jù)《市政工程施工技術規(guī)程》和《給排水管道工程施工與驗收規(guī)范GB50268-2008》公式計算頂力。并根據(jù)相關規(guī)范合理選定土質(zhì)參數(shù)指標為后續(xù)頂進工作的順利進行提供理論支撐。施工時要以最大頂力作為參考，對工作井進行加固處理。

2.2 初始頂進

1）初始頂進構建土壓力、水壓力的平衡至關重要。頂進時檢查始發(fā)井井底安放頂管的軌道是否平整，水準測量的精細化，安放頂管后及時調(diào)整平衡梁消除頂管前后兩端的高差，校核中線、上下底高程點是否對中、高差在規(guī)范允許范圍內(nèi)方可頂進。初始頂進要對盾構機的摩擦力、盾構機性能、土壓力、水壓力、泥漿護壁等參數(shù)進行科學分析，以達到調(diào)試初始頂進的效果，保證后續(xù)循環(huán)頂進工作的順利進行。隨著機械化水平的不斷提高，大型泥漿護壁成孔機械自動化調(diào)節(jié)參數(shù)的實時性、動態(tài)性自動糾偏，能夠很快構建初始頂進的效果，這需要實踐豐富工匠進行操作。

2.3 循環(huán)頂進

1）后續(xù)頂進按照初始頂進的效果循環(huán)推進。始發(fā)井的后背需加設鋼板保證千斤頂?shù)耐屏鶆蜃饔迷陧敼軝C機頭，機頭與頂管加設鋼襯環(huán)，千斤頂?shù)牟贾弥行膽c管道的中線相吻合，偏差在規(guī)范允許范圍以內(nèi)，只有這樣才能保證頂進均勻、對稱的進行，有利于施工質(zhì)量的控制。

2）頂進過程按照始發(fā)井的千斤頂中心線與設計頂管中線機頭的原點要保持一條線，施工中要對中線、高程及時觀測、動中糾偏，發(fā)現(xiàn)偏移及時調(diào)整，每次調(diào)整的幅度要根據(jù)頂管機前進的土層、覆土厚度、地下水、管道直徑等參數(shù)合理設置糾偏區(qū)間，采取墊塊等輔助措施保證頂進路由、高程符合設計要求，保障施工質(zhì)量。

3）頂管材質(zhì)一般為鋼筋混凝土三級管，成品模數(shù)為2m、3m、4m，根據(jù)圖紙設計采用適合的施工模數(shù)，頂進接口時，吊車安放頂管后要及時對擬頂進管道的高程、軸線進行復測，確保管道能夠沿著既定路由頂進，接口處采取緩沖措施，確保接口處平穩(wěn)頂進。

4）頂管施工需要連續(xù)晝夜作業(yè)。為此施工時需要考慮兩班制，人、材、機充足備好，除不可抗力導致的無法施工外，連續(xù)作業(yè)交接班需要對頂進的工程量、頂進速度、異常情況處理、土層、地下水與設計是否符合，泥漿護壁的參數(shù)等進行詳細交底。施工記錄成果要及時進行歸納、總結，以便更好地指導后續(xù)施工。

2.4 頂管掘進機械出接收井

頂管機出接收井或頂管機出洞主要考慮接收井的工作面、周邊環(huán)境、安全風險、出洞周邊的土壓力平衡問題等因素，防止冒漿、塌孔導致安全事故的發(fā)生，保證頂管最后一環(huán)順利收關。

3 頂管施工中應急措施

3.1 管道路由軸線位置偏差極大

頂管機在掘進過程中由于掘進前端土的阻力因土質(zhì)不同鉆進的速度不一致容易造成導向偏差，始發(fā)井的后背千斤頂因背部受力不均，頂進的過程發(fā)生偏移，實際頂管的路由往往形成一定的撓度與設計中心線的偏差較大，容易造成管節(jié)脫口或管道接口處間隙增大，為此根據(jù)類似工程的實踐采取以下預防措施：

1）施工前詳細研究地質(zhì)勘察報告確保管線路由施工范圍內(nèi)無地下構筑物、無堅硬不均的地層分布，確保頂進推力在同一土層中。

2）加強始發(fā)井后背頂力的動態(tài)控制，確保后背平整、頂進不偏移、不變形、安裝的導軌、千斤頂?shù)妮S線高程符合既定參數(shù)，提高精密化操作水平。

3）運用全自動機械儀表控制系統(tǒng)隨時觀察頂進參數(shù)路由、軸線偏差、角度、高程等參數(shù)，繪制頂進曲線，按勤測量、勤糾偏、小糾偏的原則及時改進施工過程工藝參數(shù)，力爭達到最優(yōu)組合。

4）施工中已經(jīng)存在管道軸線偏移、頂力突然增大或減小的情況，則應對地質(zhì)勘察報告掘進的土質(zhì)進行分析，對始發(fā)井內(nèi)的導軌、后背頂板、千斤頂?shù)捻斄Α㈨斔?、掘進記錄進行認真核實，采取有針對性的糾偏措施，及時調(diào)整完善。做到事前預防、動中糾偏、事后擬補的閉環(huán)管理，提高機械化、自動化分析水平，保證施工順利進行。

3.2 地面冒漿

由于管頂?shù)母餐梁穸燃懊軐嵍鹊牟煌翂浩胶鈫栴}往往差異較大，一旦失衡就會出現(xiàn)冒漿，可能影響到周邊既有建構筑物的安全。為此，需要進行預判，采取相應的預防措施，一般采取動態(tài)監(jiān)控的方式降低、減小災害的發(fā)生。

3.3 頂力突然增大

盾構機施工過程遇到土層界面不一致或障礙物產(chǎn)生頂力增大或者土層頂進前方土體塌陷、泥漿護壁不及時、管道外壁摩擦力增大等需要及時糾偏，應采取切實可行的辦法保證頂進的準確。同時，做好日常的頂進記錄和頂力的動態(tài)控制，以達到較好的施工效果。