人工頂管技術(shù)在水環(huán)境治理工程中的應(yīng)用

賴偉清，赫俊嶺

(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概況

新都區(qū)毗河流域水環(huán)境綜合整理PPP項目新繁、龍橋兩鎮(zhèn)全域截污工程1#主干管沿成彭路敷設(shè)，主要收集成彭路兩側(cè)居民污水，全長1438m。

成彭路為市政主干道，交通壓力大，無法斷道施工。根據(jù)地勘資料，本地區(qū)地下3m以下基本為砂礫石地層，且粒徑較大，采用機(jī)械頂管容易造成機(jī)頭故障，需采取開天窗法解決，成本投入大，故本工程采用人工頂管[1]。由于該地區(qū)地下水豐富，施工時采用管井降水造成砂礫石地層中細(xì)砂流失，人工頂進(jìn)過程中砂礫石地層容易塌方[2]。本文將著重介紹人工頂管施工技術(shù)在市政道路下敷設(shè)管網(wǎng)施工中的應(yīng)用，并采取相應(yīng)的措施，在保證施工安全及質(zhì)量的同時，加快頂管施工進(jìn)度，從而保證快速恢復(fù)交通。

2 人工頂管施工工藝原理及流程

先施工工作井(接收井)，在工作井內(nèi)澆筑后背墻，后背墻前放置2只千斤頂，根據(jù)頂進(jìn)軸線，在頂進(jìn)方向鑿出預(yù)留的孔洞，吊入第一節(jié)頂管，工具管在前將第一節(jié)管壓入土體，一人在管內(nèi)挖土，每掘進(jìn)30cm左右，啟動千斤頂頂進(jìn)管道，如此往復(fù)直至頂通一個井段。

人工頂管施工工藝流程如圖1所示。

圖1 人工頂管施工工藝流程

3 施工工藝方法

3.1 施工準(zhǔn)備

進(jìn)行頂管施工前，需做好施工圖審查，施工方案編制并組織專家論證。調(diào)配設(shè)備和摸查人員，調(diào)查地面附屬物以及其他既有管線的屬性和位置；安排專職協(xié)調(diào)人員對接鄉(xiāng)鎮(zhèn)、交通局及行政審批單位，取得批復(fù)和配合；探查地下水情況，制定降水方案，實施降水。

3.2 降水井施工

根據(jù)設(shè)計圖紙，在工作井周邊及管道兩側(cè)測放降水井位置。降水井采用管井降水，水位降至頂管面以下0.5m～1m。

3.3 工作井施工

工作井采用逆筑法倒掛壁施工工藝，分節(jié)開挖分節(jié)澆筑井壁，井壁分節(jié)高度一般為0.5m～1m，工作井壁厚35cm。采用C30防水混凝土，抗?jié)B等級P6。

3.4 頂管施工

本工程頂管施工管材采用鋼筋混凝土承插管，一端帶鋼套環(huán)，管徑為d800mm，頂管總長度2645m。根據(jù)地勘報告顯示，地段地層主要為砂卵石地層，采用人工掘進(jìn)頂管施工方法。人工頂管方法見圖2所示。

圖2 人工頂管示意

工作井內(nèi)千斤頂、導(dǎo)軌、后背墻等安裝完畢，調(diào)試千斤頂油缸是否正常運行。工作井上部架設(shè)自制行架吊，一次吊裝刃口、管材、頂鐵，由測量人員復(fù)核頂管軸線符合設(shè)計要求后，即可開始頂管施工。

3.4.1 管前端挖土

首先采用千斤頂將帶有刃口的管道頂入預(yù)留的進(jìn)洞口，工人在管道前段挖土并采用小車裝土，管外工作人員及時拉出管道并通過行架吊運出工作井。人工頂管采用少挖多頂?shù)脑瓌t，每挖土30cm頂進(jìn)一次，管內(nèi)人員禁止出管外挖土。

3.4.2 頂進(jìn)程序

(1)安裝好頂鐵，管前端挖出一定距離土體后，啟動千斤頂頂力系統(tǒng)，將管子向前推進(jìn)土體。

(2)頂進(jìn)一節(jié)后，回縮千斤頂，拆開通風(fēng)、照明等管線，吊入下一管段，校直對中，接好接頭，安裝回各頂鐵，接通各管線，開動油泵頂進(jìn)一千斤頂行程，回縮千斤頂，測量、加頂鐵，重復(fù)頂進(jìn)至一節(jié)管體后，又重復(fù)上述流程。

(3)頂進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)出土情況確定，要即挖即頂，防止塌方。頂進(jìn)過程中，若摩擦力過大時，采取適當(dāng)減阻措施，以減少管體的阻力。

安放管節(jié)的施工順序詳見圖3所示。

圖3 頂管施工程序

3.4.3 施工方法

(1)敞開式頂管接觸或切入土層后，應(yīng)自上而下分層開挖，嚴(yán)防正面坍塌；必要時可以輔以降水或注漿加固等施工措施，以保證土體的穩(wěn)定。頂管掘進(jìn)機(jī)迎面的超挖量應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件確定，在管道下時鐘4點-8點位置不宜超挖，管頂部超挖量不應(yīng)大于15mm；管前超挖應(yīng)根據(jù)具體情況確定，并制定安全保護(hù)措施。頂進(jìn)作業(yè)時，宜在套管外壁涂潤滑劑[3]。

(2)在頂進(jìn)過程中應(yīng)采取適當(dāng)措施，經(jīng)常保持頂管開挖底部無積水現(xiàn)象，如遇積水，應(yīng)及時排除，以防止土體基底軟化。

4 道路下人工頂管施工安全保證

4.1 固結(jié)灌漿

根據(jù)地勘報告，本工程頂管多位于砂礫石地層，且位于地下水位以下，施工過程中采用管井降水，造成砂礫石層細(xì)砂流失，人工挖掘過程中發(fā)現(xiàn)掌子面塌方情況嚴(yán)重，直接影響掌子面掏土工人安全，且造成路面塌陷[4]。本工程對塌方嚴(yán)重段采取地面鉆孔預(yù)固結(jié)灌漿方式處理。

(1)固結(jié)灌漿采用縱向間距1m，注漿孔沿頂管軸線兩側(cè)各0.3m梅花形布置，深度為頂管段地面至管頂以上20cm處，如圖4、圖5所示。固結(jié)灌漿孔直徑為φ90mm。由于灌漿孔位密集，對現(xiàn)狀道路破壞嚴(yán)重，待固結(jié)灌漿完成后需對現(xiàn)狀道路面層進(jìn)行破除恢復(fù)。

圖4 固結(jié)灌漿孔位剖面

圖5 地表軸線固結(jié)灌漿孔位平面布置

(2)降水井周邊預(yù)加固處理：在周圍布置5個注漿孔進(jìn)行預(yù)固結(jié)灌漿，孔位平面布置和剖面布置詳見圖6、圖7。

圖6 降水井周圍固結(jié)灌漿孔位平面布置

圖7 降水井周圍固結(jié)灌漿孔位剖面

(3)灌漿材料：預(yù)固結(jié)采用控制性灌漿1∶1開灌，采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，出廠時間不得超過三個月，用波美比重計控制漿液濃度。為了防止中斷灌注工作，水泥應(yīng)有足夠的儲備。

4.2 回填注漿

頂管施工完成后，為保證路面不發(fā)生沉降，管道周邊與土體縫隙應(yīng)進(jìn)行回填注漿。在管道兩側(cè)設(shè)置灌漿孔，管頂位置設(shè)置觀察孔，觀察孔同時兼做排氣孔，灌漿孔縱向間距1m；回填注漿采用1∶1水泥漿，注漿壓力不超過0.1MPa，從兩側(cè)灌漿孔注漿，管頂觀察孔冒漿停止該孔注漿，注漿完成后采用木塞封閉灌漿孔。

5 道路下人工頂管施工質(zhì)量控制

(1)頂管施工前編制頂管施工方案，并經(jīng)專家論證后報監(jiān)理和業(yè)主審批。

(2)頂管施工前，由工程部對作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，對每個工序詳細(xì)講解，以確保工程安全及質(zhì)量。

(3)頂進(jìn)過程中，隨時觀測頂力數(shù)值，預(yù)留足夠的安全系數(shù)，保證管道不會因受力過大出現(xiàn)破損。

(4)在頂進(jìn)過程中，如發(fā)現(xiàn)頂進(jìn)方向偏差較大，需馬上停止施工，制定合理糾偏方案后，采取糾偏措施。

(5)頂管結(jié)束后應(yīng)按設(shè)計要求在間隙內(nèi)用密封膏填滿，與管口抹平。

6 結(jié)語

該污水管網(wǎng)采用人工頂管施工，施工過程中無質(zhì)量、安全事故發(fā)生，施工進(jìn)度滿足業(yè)主要求。為保證道路下砂礫石地層中人工頂管施工的質(zhì)量及安全，就要對人工頂管的各個施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制。對降水地段細(xì)砂流失嚴(yán)重，易發(fā)生坍塌地段，提前采取地面預(yù)固結(jié)灌漿；對超挖部分采取管內(nèi)回填灌漿，防止道路沉降，發(fā)生安全隱患。