談頂管工程施工方案

郝國華

(太原市市政工程總公司，山西太原 030002)

1 情況說明

1)排水管道工程頂管采用鋼筋混凝土圓管，管口形式采用雙插口形式，型號為Ф1550T4-S。

2)地層土質依次為人工填土，低液限粘土，粉土，細中砂。施工過程中不受地下水影響。

2 工作坑的設計

管道頂進的工作坑設在管道下游端檢查井位置，以利排水。

2.1 工作坑尺寸

1)工作坑的寬度。

其中，B為工作坑底的寬度，mm;D為頂進管節(jié)外徑，m;當D≤1 000 mm 時，b=1.2 m，D ＞ 10 000 mm 時，b=1.6 m;c=0.1 m ～0.15 m。

2)工作坑長度。

其中，L1為頂進后頂進管節(jié)尾端壓在導軌上的最小長度，視管節(jié)長度穩(wěn)定;L2為管節(jié)長度，m;L3為出土工作組長度，m;L4為油缸長度，m;L5為頂管后背總厚度，m;L6為調頭頂進時的附加長度，m。

3)工作坑深度。

其中，H為頂進坑地面至坑底的深度，m;h1為地面至管道底部外緣的深度，m;h2為管道外緣底部至導軌底面的高度，m;h3為基礎及墊層的厚度，但不應小于該處井室的基礎及墊層厚度，m。

4)工作坑的施工要求。

工作坑的平面尺寸以及后靠的穩(wěn)定和剛度應滿足施工操作和頂力的要求，基礎標高應符合施工組織設計要求。采用鋼板樁支護的工作坑宜采用咬口連接的方式，不滲水漏泥。平面形狀宜平直、整齊，避免不規(guī)則的轉角。

2.2 工作井靠背

工作井靠背要有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性，在頂進過程中應滿足傳遞最大頂力的需求。靠背表面應平直，并垂直于頂進管道的軸線，以免產生偏心受壓，使頂力損失和發(fā)生質量、安全事故。

靠背材料的材質要均勻一致，以免承受較大的后坐力時，造成靠背材料壓縮不均勻，出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象?？勘辰Y構要力求簡單、拆裝方便。

3 工作井內布置及設備安裝

1)主油缸。油缸合力作用點與管道中心的垂線對稱，油缸頂力一般采用1 000 kN，2 000 kN，3 000 kN，4 000 kN，行程要長，應大于1 m。采用一臺油缸時，油缸中心應與管道中心線一致，使用多臺油缸時，油缸軸線應與管軸線平行且與后背垂直，油缸著力點一般應安放在支架上，并與管道中心的垂線對稱，其合力的作用點應在管道中心的垂直線上。

2)頂鐵。頂鐵共分為橫鐵、順鐵、U鐵、弧形頂鐵、環(huán)形頂鐵五種。

4 頂管施工方法

4.1 擠壓式頂管施工方法

土質條件較硬而使頂管機偏高，可改變頂管機頭部的幾何形狀，改成由一個個直徑從小到大的圓柱體疊加在一起的寶塔形，使其在頂進過程中主要承受端面的阻力，同時再輔以方向糾正裝置，頂管機就不易產生偏差了。

4.2 套管人工頂進法施工操作

1)開挖工作坑，處理基礎，支設靠背、導軌與頂進設備。2)將一節(jié)套管置于導軌上，用經緯儀、水準儀校正其平面與高程位置，使其達到設計要求。3)派工人至管內，一人在工作面挖土，一人用小車將土運至工作坑，再用起重設備將土運往地面。4)啟動油缸，將套管頂進，油缸行程終了，復位油缸，加塞墊塊后復頂，第一節(jié)套管頂入工作面后，使其預留0.3 m左右的管子在導軌上，供下一節(jié)套管頂進前穩(wěn)管用，下一節(jié)套管在導軌上就位之后，即可繼續(xù)頂進。5)頂進中，經常用水準儀監(jiān)測管道是否偏離中心位置，否則應進行糾偏后再行頂進，為防止頂進管管節(jié)錯位，需在接口處加設內脹圈，待管子全部頂進后，拆除內脹圈，安上內套管，并打塞填料予以接口。

5 頂管施工測量的內容

5.1 頂進前的準備測量

1)施工測量包括工作坑方位和高程的測定、標定管道中心線、設臨時水準點等。2)安裝測量包括按設計要求檢查基礎和導軌的高程、平面布置的尺寸、確定靠背的位置等。

5.2 頂進開始階段的測量

在這個階段出現(xiàn)偏差應及時糾正，否則偏差發(fā)展較快。

5.3 頂進過程中的檢查測量

1)在管節(jié)頂進過程中，需不斷地對首節(jié)管或工具管的高程、方向和轉角進行測量。2)檢查中間管節(jié)有無下沉現(xiàn)象。

5.4 工程竣工測量

1)竣工測量時在每節(jié)管上選點，逐節(jié)測量標點的中心位置與管底高程。2)根據(jù)測量結果繪出竣工曲線，作為竣工文件。

5.5 地面觀察測量

1)檢查管道沿線的地面是否發(fā)生變化:地面沉陷、裂縫或隆起等。2)施工前先在地面上選點測定基數(shù)，有時竣工后也進行長期觀測。

6 頂管施工測量方法

1)設置在工作坑內。a.基線標志一般釘于撐木上，或于井筒上用紅漆標志。b.工作坑內的臨時水準點一般設于坑下的一角，不易被重物碰撞的地方，周圍要用套管保護，上面加設頂蓋，防止碰動。c.要及時用工作坑上的水準點校核。2)中線測量。a.經緯儀測量。將經緯儀安裝在兩主壓油缸的空隙間，引下基點，以該點為中心安裝經緯儀，前視中心樁定好方位，觀測管端已裝好的中心尺，即可測出管的中心位置。在待頂管首端固定一小十字架，在坑內懸架一臺水準儀，使水準儀十字對準十字架，頂進時，如果出現(xiàn)十字架與水準儀上十字線發(fā)生偏離，則表明管道中心線發(fā)生偏差。b.“小線垂球延長線法”測量。在中心樁連線上懸吊的垂球示出了管子的方位，頂進中，若管道出現(xiàn)左右偏離，則垂球與小線必然偏離。3)高程測量。a.一般使用水準儀和特制的高程尺進行。b.長距離可用連通管觀測兩端水位刻度定高程。除測頭一節(jié)管前端管底高程，以檢查與設計高程偏差外，還應測量頭一節(jié)管后端管底高程，以掌握頭一節(jié)管子的走向，即坡度。4)頂距測量。在坑內管節(jié)入土的地方設一固定的標點或釘一標樁，作為頂進起點，計算頂進距離和推算前面管節(jié)的設計高程，也可根據(jù)管節(jié)長度估算。

7 頂管糾偏

7.1 高程偏差糾正

1)偏差不大時，可采用一般挖土，借管重力下沉校正。管頭低時則多挖上半圓土，繼續(xù)頂進或用小油缸頂至要求高度。2)當連續(xù)幾節(jié)管子發(fā)生偏高或偏低時，調正時按全長剩下高程平均調整，即改變坡度，逐漸糾正。3)發(fā)生嚴重的反坡或過多地超過了全長高程。在發(fā)生問題的管尾處用小油缸頂拉開300 mm～400 mm以硬木撐住，中間留出空檔，將管分為兩段，調整提高或下降調整前段管子。前段管在頂進口調整(提高或降低)至坡度中線合格為止，后段管子在經過前段地點時應挖深或填高，使之正常頂進，前段管不宜過急，在頂進中加以調整，逐步達到要求。前后段管均合于設計中心坡度后，拆除撐木使管合龍再繼續(xù)頂進。

7.2 中線方向的偏差糾正

同樣可用管前挖土法，利用一側超挖、一側不挖，使管子中心慢慢變位或采用橫向木柱支頂法。

7.3 中心與高程誤差同時存在

1)應先糾正偏差大的。2)可采用斜向支頂?shù)姆椒ā?)頂進糾偏可采用調整正面開挖部位、范圍和深度的辦法。

［1］GB 50141-2008，給水排水構筑物工程施工及驗收規(guī)范［S］.

［2］GB 50268-2008，給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范［S］.