某市政工程污水頂管施工技術(shù)要點(diǎn)研究

覃穎桓

摘要：近年來，隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市道路建設(shè)規(guī)模的日益擴(kuò)大，頂管施工技術(shù)由于具有施工場地小、噪聲小、對交通影響小等優(yōu)點(diǎn)，從而在市政工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用與推廣。而頂管施工技術(shù)是一種較為復(fù)雜工藝。因此，如何控制頂管施工技術(shù)的質(zhì)量，以提高頂管施工的進(jìn)度，降低施工成本，以實(shí)現(xiàn)施工企業(yè)良好的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的研究意義。文章主要結(jié)合工程實(shí)例，針對污水管頂管施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析與研究，以供類似的工程提供參考。

關(guān)鍵詞：市政道路；污水管；頂管施工；技術(shù)要點(diǎn)

一、項(xiàng)目概況

某市政管道工程位于某市區(qū)車行道上，地下管線繁多，交通流量很大，經(jīng)研究決定污水管采用頂管施工，管材為DN1000III鋼筋混凝土頂管，污水管道全長約1000米，埋深約6-7米，分為6個頂管施工段，最長一段為192m。施工單位計(jì)劃采用總頂力為800噸（4個200噸千斤頂）的泥水平衡式頂管機(jī)進(jìn)行管道施工。

二、頂管施工流程

（1）做好施工計(jì)劃，合理安排好人員、材料、設(shè)備。

（2）工作井內(nèi)安裝頂管設(shè)備，管材由廠家運(yùn)至現(xiàn)場，吊裝就位后在管道內(nèi)安裝注漿管等管線。

（3）安裝好頂壓環(huán)并卡牢管后端，檢查頂進(jìn)系統(tǒng)的安裝是否良好，校核管線標(biāo)高和方向，各方面都準(zhǔn)備良好后方可操作頂進(jìn)。

（4）開動機(jī)頭，轉(zhuǎn)速由慢轉(zhuǎn)快，然后啟動進(jìn)出泥泵出泥，然后操作頂進(jìn)架進(jìn)行頂進(jìn)，直到頂完一節(jié)管。

（5）停止頂進(jìn)，進(jìn)出泥系統(tǒng)旁通，千斤頂回油，活塞回縮。

（6）吊裝下一節(jié)管道，準(zhǔn)備進(jìn)行下一節(jié)管道的頂進(jìn)。

三、施工技術(shù)準(zhǔn)備

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，針對土層變化情況，制定出頂進(jìn)參數(shù)，采取如下的措施：

（1）砂質(zhì)土層

在該層中頂進(jìn)刀管道堵塞少，刀盤切削阻力小，頂進(jìn)速度快，該土層對泥水平衡式頂管施工來說是一種良好的土質(zhì)。由流體力學(xué)可知，通過一定通流截面的含沙水流流量（流速）越大，水流中所能飽和的含沙量也越大。因此，在面對砂質(zhì)土層時應(yīng)該使用較大的流量快速頂進(jìn)。同時應(yīng)該注意不要流量太大而導(dǎo)致機(jī)頭下泥砂沖空而導(dǎo)致下沉。

（2）淤泥質(zhì)土層

在該層中刀盤的切削阻力并不會改變多少。由于淤泥土的成分粒度比砂還小得多，很容易懸浮于水中形成懸濁液，故頂進(jìn)時管道不容易堵塞，在流量不大的情況下就能以很快的速度頂進(jìn)。但機(jī)頭前方的淤泥質(zhì)土在水流的沖刷下很容易被沖空，在該土質(zhì)頂進(jìn)時容易使機(jī)頭下沉，因此應(yīng)避免在不頂進(jìn)時打開工作閥沖刷機(jī)頭，同時流量也不應(yīng)過大，注意下沉糾偏。

（3）粉質(zhì)粘土層

在水力作用下，硬粘土碰撞泥水管壁而逐漸形成泥團(tuán)，可能堵塞管道彎頭及蝶閥。頂進(jìn)時時刻注意流量的變化值，當(dāng)變化較大時考慮水流反向沖刷，注意反向時間不能超過一分鐘，另外適當(dāng)減小刀盤每轉(zhuǎn)動一圈時所切削泥土厚度，同時適當(dāng)加大進(jìn)水流量。

（5）砂層

僅僅下部才有細(xì)砂段，采用如前面所采用的方法進(jìn)行頂進(jìn)，對于整個斷面大部分為砂層，注意控制正面壓力以抵抗砂層坍塌，刀頭前端密封倉壓力控制在1MPa～2MPa之間，頂進(jìn)速度不得小于10cm/min，當(dāng)發(fā)現(xiàn)正面壓力小于1MPa時，停止進(jìn)出水，至壓力上升到控制值時再打開進(jìn)出水閥門。正常情況下水壓控制在50MPa～60MPa之間。

四、頂管施工關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)量控制

1、進(jìn)出洞技術(shù)措施

（1）安裝進(jìn)洞止水圈

進(jìn)洞止水圈安裝在工作井進(jìn)洞砼墻上，安裝時要把橡膠止水圈用爆炸螺絲與夾緊鋼板固定在砼墻上。

安裝位置要根據(jù)進(jìn)洞軸心位置。由于頂管進(jìn)洞時不可避免有一定偏離進(jìn)洞軸線位置，止水圈允許機(jī)頭有2cm的偏離軸線位置，若機(jī)頭偏差超過2cm，止水圈的安裝位置必須根據(jù)實(shí)際偏差進(jìn)行調(diào)整。

（2）頂管機(jī)頭進(jìn)洞口

工作井管道下部存在淤泥質(zhì)粘土等具有高壓縮性的土層，施工時在洞口外3～5m范圍內(nèi)壓密注漿以提高地基土的承載力，防止機(jī)頭進(jìn)洞后下沉。

頂管機(jī)架就位時略上仰，以平衡重力影響，機(jī)頭對準(zhǔn)穿墻孔位置，管端稍稍向上撬3～5mm。更有利機(jī)頭穿墻和正常頂進(jìn)。

在機(jī)頭進(jìn)洞過程中頂進(jìn)方向力爭水平，如有偏差，只能偏上，不能偏下，機(jī)頭尚未完全進(jìn)洞前，不要糾偏。進(jìn)洞后，糾偏不能大起大落。

進(jìn)洞時控制機(jī)頭的正面土壓力，悶頂至機(jī)頭正面土壓力至1Mpa左右，開始進(jìn)行泥水平衡，機(jī)頭沒有完全進(jìn)洞時，降低泥水壓力有利于洞口處的穩(wěn)定，為避免因結(jié)構(gòu)變形而泥水大量涌入井內(nèi)等嚴(yán)重后果，在離洞口6m范圍內(nèi)將泥水壓力降為最低限度。

（3）出洞技術(shù)

接收井在確定洞口土體穩(wěn)定條件下，可以逐漸降低泥水粘度及比重，直至用清水替代。等機(jī)頭切削刀盤靠近洞口，完成頂進(jìn)最后階段后，應(yīng)該充分利用泥水平衡，對泥水倉及泥水管路作最后的清理。

當(dāng)機(jī)頭逐漸靠近洞門時，必須控制好頂進(jìn)的泥水壓力。在機(jī)頭切削刀盤離封門20～50cm時，減慢頂進(jìn)速度，并盡可能降低正面的泥水壓力，至切削刀盤進(jìn)入洞圈擠壓泡沫塑料板及橡膠襯墊板，機(jī)頭外殼也相應(yīng)進(jìn)入洞圈，停止頂進(jìn)，調(diào)節(jié)各塊夾緊鋼板，使密封圈與機(jī)頭結(jié)合嚴(yán)密，將間隙封住從而阻止流砂、涌水。拆除封門，確保施工安全。

在封門拆除后頂管應(yīng)該迅速、連續(xù)頂進(jìn)管節(jié)，盡快縮短頂管機(jī)出洞時間。待機(jī)頭出洞后，馬上進(jìn)行處理，用水硬性漿液填充管節(jié)和洞圈的間隙，減少水土流失。

2、頂管頂進(jìn)過程中的糾偏和質(zhì)量控制

采用進(jìn)口的全自動激光導(dǎo)向控制系統(tǒng)，能夠隨時了解機(jī)頭的形態(tài)及運(yùn)動趨勢，并且按照趨勢圖控制方法進(jìn)行頂進(jìn)過程糾偏。

（1）若機(jī)頭前端遇到不均勻的迎面阻力，則機(jī)頭周圍的土壓力也不平衡，如施工不慎容易造成軸線偏差，應(yīng)注意糾偏。管道頂進(jìn)允許偏差為：軸線位置為50mm，管道內(nèi)底高程為-40～+30mm。

（2）在糾偏時根據(jù)激光光靶的絕對誤差結(jié)合機(jī)頭的“傾斜角”（可以判斷機(jī)頭上仰或下斜）進(jìn)行有預(yù)見性的糾偏。堅(jiān)持“勤測、微糾、少糾”。三個糾偏油缸伸出的長度差值不應(yīng)超過25mm，一般情況每次糾偏角度不大于0.5°。如果偏差值在允許范圍內(nèi)，且機(jī)頭的走向是在減小這個偏差，傾斜角的值在允許范圍內(nèi)，則控制盡量少糾偏，精心進(jìn)行施工，確保機(jī)頭以適當(dāng)?shù)那拾霃街鸩降姆祷氐捷S線上來。

（3）當(dāng)頂進(jìn)路線上同時有高程偏差和中心偏差時，先糾正偏差較大的一面。在糾正高程（或中心）偏差時，如果中心（或高程）偏差超出了“偏差控制范圍”，立即將前者停止，先將后者糾正。

（4）在頂進(jìn)過程中糾偏油缸應(yīng)保持伸出，以防機(jī)頭突然遇硬物被卡死，在不糾偏時三個糾偏油缸也應(yīng)同時伸出20mm。

（5）建立嚴(yán)格的測控糾偏制度，每班上班和班中應(yīng)校正2次激光，每天校正激光4次，當(dāng)在換管時激光標(biāo)靶信號會中斷，操作手應(yīng)時刻注意信號中斷前后標(biāo)靶的位置是否一致，出現(xiàn)不一致時應(yīng)及時校正激光。

3、采用膨潤土注漿潤滑措施

本工程考慮采用膨潤土觸變泥漿，注漿漿液是在地面注漿系統(tǒng)配制后，經(jīng)過充分?jǐn)嚢璋l(fā)酵后，再通過液壓注漿泵壓入管內(nèi)，膨潤土泥漿攪拌時間控制大于30分鐘。在膨潤土泥漿壓入以前，對儲漿箱內(nèi)經(jīng)發(fā)酵的泥漿再一次攪拌，以減少壓漿管道的阻尼。機(jī)頭尾管和后續(xù)管道補(bǔ)漿為兩個獨(dú)立的管道系統(tǒng)，采用液壓注漿泵

（1）在頂進(jìn)過程中，頂進(jìn)摩擦力逐漸增大，為達(dá)到較好注漿效果，應(yīng)保持全過程注漿，機(jī)頭尾管注漿采用進(jìn)口自動注漿設(shè)備，管道補(bǔ)漿采用國產(chǎn)注漿設(shè)備。機(jī)頭后3節(jié)管為注漿管，以后每隔2節(jié)分布1條，分布位置如1、2、3、6、9、12、……

（2）注漿壓力應(yīng)到達(dá)2.0～3.0γh，取γ=18KN/m3，h=4m（管頂覆土深度），即0.15～0.4MPa，考慮到頂管距離的增加，注漿管道增長的阻尼損失，注漿壓力最大控制在0.6MPa以內(nèi)，開始時不大于0.1MPa，隨距離增加，注漿壓力適當(dāng)增加

（3）為了防止不注漿時，管外壁砂土反流進(jìn)注漿支管，注漿支管一定要安裝單向閥或球形閥；

4 結(jié)語

綜合上述，在頂管施工過程中，應(yīng)做好頂管施工前的施工準(zhǔn)備工作，對施工人員進(jìn)行施工技術(shù)、安全技術(shù)交底，從思想上首先確立質(zhì)量和安全意識，同時，還必須結(jié)合工程實(shí)際情況，科學(xué)設(shè)計(jì)頂管施工的路線和施工工藝，保證施工的質(zhì)量，盡可能提高頂管施工的進(jìn)度，從而降低施工成本，實(shí)現(xiàn)施工企業(yè)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張鳳青，探討城市污水頂管施工技術(shù)要點(diǎn)與控制科技論壇，2012