市政道路給排水施工中頂管技術(shù)的應(yīng)用

趙胤機

（廣西川輝建設(shè)工程有限公司，廣西玉林 530028）

相比傳統(tǒng)明挖施工，頂管能大幅減少開挖量，在市政給排水工程中尤為適用，能減少施工對環(huán)境造成的影響和破壞。而為了使頂管施工順利完成，并達到預(yù)期的質(zhì)量和效果，需要根據(jù)工程實際情況，制定合理可行的技術(shù)，并在工程加以嚴格執(zhí)行。

1 工程概況

某工程預(yù)計頂管三道，分別為東西側(cè)污水管、雨水管和給水管，該三處管道匯入至中央分隔帶中，管道類型為承插式鋼筋混凝土管道，每道30m，共90m。頂管施工需按以下工藝流程進行：施工準備→測量放樣→場地平整→標(biāo)志與隔離帶設(shè)置→工作坑開挖→設(shè)備安裝→管道頂進→閉水試驗?，F(xiàn)結(jié)合該工程實際情況，對其頂管施工進行如下深入分析。

2 施工準備

頂管施工正式開始前，應(yīng)先認真做好以下各項準備工作：

（1）進場后及時搭設(shè)施工所需臨時設(shè)施，然后熟悉圖紙，確定頂管長度與埋深，以及設(shè)計與結(jié)構(gòu)等方面的要求，明確頂管區(qū)域地質(zhì)情況。由于此次頂管的部位沒有勘察報告，需要通過挖坑來獲取資料，以保萬無一失[1]。

（2）和相關(guān)部門積極聯(lián)系，確定需穿越的所有地下管線和障礙物，使施工能夠順利完成。

（3）配備施工所需所有設(shè)備、材料和各類輔助設(shè)施。

（4）在施工場地周圍做好圍護，并設(shè)置好各類標(biāo)志，提醒往來車輛及人員注意安全。

（5）做好現(xiàn)場保潔，避免造成大規(guī)模揚塵污染。

3 測量放線

（1）在工作井的后方進行測量控制樁的準確設(shè)置，需要從地面引到地下，防止由于工作井產(chǎn)生變形導(dǎo)致誤差，以頂管段兩端采用明挖法施工而成的管線為依據(jù)確定具體的頂管走向，同時用水準儀把水準點放到控制樁。

（2）如果在頂進過程中管位產(chǎn)生5mm 以內(nèi)的偏差，則應(yīng)立即校正。對管道進行的糾偏校正必須緩慢進行，確保管節(jié)逐漸恢復(fù)到正確的位置，嚴禁猛糾硬調(diào)。具體的校正方法為利用工具頭進行糾偏，嚴格控制工具頭所處狀態(tài)，每次糾偏一般采用5mm 作為一個單元，當(dāng)頂進距離達到1m 時，若采用經(jīng)緯儀施進行測量發(fā)現(xiàn)偏位趨勢保持不變，則應(yīng)適當(dāng)增加糾偏的力度[2]。

4 場地平整與標(biāo)志及隔離帶的設(shè)置

場地平整需在具有施工條件的情況下進行，場地面積需要以作業(yè)坑大小與堆土區(qū)域等為依據(jù)確定，應(yīng)充分考慮吊車具體擺放位置與占地面積等。

（1）在現(xiàn)場的工作坑位置設(shè)置圍欄，同時設(shè)置好相應(yīng)的標(biāo)志標(biāo)牌，提醒往來車輛及人員密切注意安全，以免發(fā)生意外。

（2）在夜間設(shè)置好照明燈與信號燈，保證現(xiàn)場照明，避免由于照明不良發(fā)生意外。

5 工作坑開挖

5.1 開挖位置

根據(jù)現(xiàn)場測量放線成果確定工作坑具體位置，然后采用人工與機械相配合的方式開挖，對于開挖的尺寸，按寬×長×高=2.5m×4.5m×3.0m 嚴格控制，開挖產(chǎn)生的土方堆放于坑外2m 的位置。在回填過程中，可將土方運輸?shù)娇舆叄缓蟛捎萌斯づc機械相配合的方式進行分層夯填。工作坑開挖方法為放坡法，放坡的坡度為1:0.33，坑深3m。開挖施工中應(yīng)密切注意既有管線位置，以免造成破壞，并盡可能減少對工作坑頂部造成的擾動。將工作坑開挖好后，立即予以圍護，并設(shè)置明顯的標(biāo)志，以保證安全。將工作坑開挖完成后，在其底部周圍設(shè)置集水溝，以免施工中產(chǎn)生的污水及其他水流進入工作坑中，使工作坑始終保持干燥[3]。

5.2 工具頭吊裝與設(shè)備調(diào)試

（1）待吊車就位以后，開始吊裝工具頭，并對油管、電力電纜和信號線進行連接，然后對整機予以現(xiàn)場調(diào)整，使頂進過程中設(shè)備處在正常工作狀態(tài)。

（2）因管段長度不大，且管徑也很小，地質(zhì)和地層條件良好，所以在工作坑其中一側(cè)進行頂進，在另一端頂背澆筑一層厚度為50cm 的C20 鋼筋混凝土，其高度按0.5m 控制，并需要比坑的底部低0.3m，以承受頂進時產(chǎn)生的反向推力[4]。

5.3 設(shè)備安裝

（1）導(dǎo)管安裝。導(dǎo)管設(shè)置在頂管過程中是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)達到牢固可靠，包含流水方向、軌距和高程等在內(nèi)的參數(shù)必須準確無誤。先對工作坑的底部進行清理與平整，然后設(shè)置枕木。導(dǎo)管的方向需要與管道軸線方向保持平行，標(biāo)高偏差不能超過3mm。

（2）千斤頂安裝。千斤頂安裝在由型鋼制作而成的支架上，而支架要焊接在井底的橫梁處，著力點需要和管道中心垂線保持對稱，使合力作用點與管道的圓心重合，所有千斤頂?shù)目v坡都應(yīng)和管道的設(shè)計坡度保持一致[5]。

（3）頂管機安裝。根據(jù)管道自身與和地面之間的摩擦，通過計算可得最大頂力在260t 左右，基于此，將油缸型號確定為YET300，并配備兩臺泵站進行聯(lián)合作業(yè)，以此滿足頂進力方面的要求。

5.4 施工測量

（1）施工中準確測量管道的水平方向軸線與高程，并動態(tài)檢測頂管機姿態(tài)，同時及時對所有測量控制點予以復(fù)核，一旦發(fā)生偏差，應(yīng)立即糾正。

（2）測量開始前復(fù)核井內(nèi)所有測量控制點，如果工作井產(chǎn)生變形、位移或沉降，應(yīng)立即復(fù)核基準點。

（3）一般每頂進300mm 進行至少一次測量。將全段頂進完成后，在所有管節(jié)接口部位對水平方向軸線與高程進行準確測量，當(dāng)有錯口存在時，還測量相對高差。

5.5 糾偏措施

（1）當(dāng)挖土其中一側(cè)阻力相對較小時，需在另外一側(cè)減小挖土數(shù)量以增大阻力，以此方可實現(xiàn)糾偏[6]。

（2）及時對頂鎬的位置進行調(diào)整，促使兩側(cè)頂力未達到平整而起到糾偏的作用，就應(yīng)逐漸進行，不可一次性糾正到位。

（3）借助液壓系統(tǒng)利用不等壓力提供糾偏力矩，以此實現(xiàn)糾偏。

（4）在管道底部前方向下適量超挖，以此糾正管道的抬頭。

（5）預(yù)留的一定的坡度與適當(dāng)增加管道下部阻力，以此糾正管道的扎頭。

（6）嚴格控制頂鎬的著力點，確保其合力大于或小于摩擦阻力合力，這對避免管道產(chǎn)生抬頭與扎頭現(xiàn)象也有顯著作用。

（7）對于已經(jīng)產(chǎn)生偏差的管道，可使用千斤頂、方木、工字鋼與內(nèi)脹圈等在與偏差相反的方向上進行加壓頂管，這樣也能起到一定糾偏作用。

6 管道頂進

6.1 接口密封

頂管的管道為承插式鋼筋混凝土管，在接口過程中膠圈的設(shè)置必須到位。接口接縫部位要用水泥砂漿進行抹帶，使其達到密實，寬度按15cm 控制，厚度為1cm。

6.2 頂進作業(yè)

對于干硬塑性黃土，可直接利用人工進行掘進，出土由小斗車完成，利用吊車把掘進時產(chǎn)生的土吊出到基坑以外，每次開挖都要以現(xiàn)場地層情況為依據(jù)確定，注意管道下方135°之內(nèi)不允許超挖；而管道上部的超挖量則要控制在15mm 以內(nèi)。頂程一般不能超出60cm，而在頂進污水管的過程中，需將頂程控制在50cm 之內(nèi)[7]。

6.3 軸線與高程控制

導(dǎo)軌的安裝應(yīng)嚴格按照相關(guān)規(guī)范與設(shè)計要求進行，導(dǎo)軌安裝應(yīng)達到牢固可靠，避免產(chǎn)生位移，在每次頂進過程中都要做好觀測記錄，準確計算高程，如果產(chǎn)生誤差，則要在下一輪頂進時做好糾偏，達到設(shè)計要求。糾偏方式根據(jù)實際情況選擇。在整個頂管過程當(dāng)中，都要嚴格遵循勤量測、勤糾偏等基本原則。

6.4 坡度控制

設(shè)計坡度需在導(dǎo)軌安裝過程中進行調(diào)整，使導(dǎo)軌的坡度和管道的設(shè)計坡度保持一致，在現(xiàn)場選取兩個測點，隨時予以校正，使正負高差處在10mm 以內(nèi)[8]。

6.5 頂管環(huán)境影響分析

為了對頂管施工時周邊環(huán)境受到的影響進行研究，為施工控制提供指導(dǎo)，采用FALC3D 進行三維模型的構(gòu)建，該模型的長度為38m，寬度為35m，高度為30m，節(jié)點數(shù)、單元數(shù)分別為36616個和34370 個。土體模型為彈塑性本構(gòu)模型，對于頂管的管片，按實體單位進行模擬。整個模型的側(cè)面與底面都是位移邊界，其中，側(cè)面對水平方向移動進行限制，而底部對垂直方向移動進行限制，模型的上部是地表，自由邊界。

采用頂管機開挖完成后形成的洞，其尺寸比管節(jié)尺寸大，導(dǎo)致土體與管節(jié)間有一定空隙，這會對土體變形造成很大的影響，在模型的構(gòu)建過程中需通過將管周圍一定范圍內(nèi)土體彈性模量弱化成所處土層彈性模型的10%來實現(xiàn)對這一部分空隙的模擬。經(jīng)模擬可知，本次頂管施工不會給周邊環(huán)境造成太大的影響，處在可接受的范圍內(nèi)。

7 結(jié)語

綜上所述，頂管是市政給排水管道施工常用方法，目前，本次頂管施工已順利完成，經(jīng)檢查確認各項指標(biāo)均滿足要求，所用頂管技術(shù)合理可行，可為類似工程提供參考借鑒，不斷積累相關(guān)經(jīng)驗。