基于特殊地段人工頂管施工工藝的應(yīng)用

王立明，呂素強，張延洋，梁 超

（北京市市政四建設(shè)工程有限責(zé)任公司，北京 100176）

基于特殊地段人工頂管施工工藝的應(yīng)用

王立明，呂素強，張延洋，梁 超

（北京市市政四建設(shè)工程有限責(zé)任公司，北京 100176）

地下排污管道安裝施工過程中，大都采用溝槽開挖、管道埋設(shè)、回填的工序，但在城市交通繁華、人口密集的城區(qū)，如果依舊采用此施工工藝，難免會受地質(zhì)、交通等各種因素限制。以涑河地下排污管道敷設(shè)為例，選取頂管施工法予以分析，可避免管道敷設(shè)中出現(xiàn)阻斷交通、破壞地面植被、破壞環(huán)境的問題，利于整個工程的施工和進行。

截污管道；污水；溝槽；頂管

隨著居民生活質(zhì)量的不斷提升，城市污水排放量也隨之增長，建設(shè)和優(yōu)化地下排污管道線路，合理地處理污水對整個城市的環(huán)境和發(fā)展有著巨大作用。以涑河河道整治工程為例，如果采取以往的開槽埋管的傳統(tǒng)方式，尤其在城區(qū)交通繁華地帶，道路、植被、護欄、淺層埋設(shè)的管道、電纜等都使其成為工程開挖實施的困難因素，也很難完成本工程的施工建設(shè)。為了避免以上因素干擾，應(yīng)選取更為合適的頂管施工工藝，可做到不挖槽就可以敷設(shè)地下排污管線，對地表干擾小，有環(huán)境破壞力小、干擾交通少、泥塵污染小的特點。

1 工程概況

擬在涑河北岸建設(shè)一條管徑DN1 200～DN 2 000的截污管道，西起臨西十三路，東至濱河西路，全長約10 km，整體位于城市中心區(qū)。污水管道沿涑河北街北半幅敷設(shè)，管道埋深一般在地面以下6～10 m，擬建設(shè)管線范圍內(nèi)整體跨度大，地勢西高東低，高差約5 m，勘察深度范圍內(nèi)，場地揭露的地層為第四系沖洪積砂土，下伏奧陶系石灰?guī)r及石炭系泥巖，共分為7層，管線主要敷設(shè)在第4層中粗砂（Q4al+pl）層，敷設(shè)管線上部淺地層0～4 m范圍電纜及城市地下管線眾多，且該區(qū)域車輛眾多、人流密集。政府提倡綠色施工，應(yīng)全面分析，采用機械與人工頂管相結(jié)合的施工法進行管道的敷設(shè)。

2 頂管施工

根據(jù)工程地質(zhì)條件，采用機械頂管與人工頂管相結(jié)合的施工方法，在地質(zhì)復(fù)雜、地質(zhì)條件不明確的特殊地段，需選擇人工代替機械頂管，可避免頂斷未知管線、電纜等問題。本文主要介紹了人工頂管技術(shù)，機械頂管不再贅述。

2.1 人工頂管施工流程

人工頂管施工流程為：洞口破除→導(dǎo)軌安裝→設(shè)備安裝→頂進施工（下管、開挖、對接）→壓密注漿→管道防腐→流槽（檢查井）施工（注：頂進過程中要不斷測量校核糾正）。

2.2 頂力估算

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，必須進行管道的總頂力的計算，計算公式為：

式（1）中：F0為總頂力，kN；D1為管道外徑，取1.4 m；L為管道設(shè)計頂進長度，根據(jù)工程得最大長度為94.12 m；fk為管道外壁與土的平均摩擦力，查規(guī)范取8 kN/m2；NF為頂管機迎面阻力，kN。

式（2）中：Dg為頂管機外徑，取1.45 m；t為刃口厚度，0.05 m；R為擠壓阻力，kN/m2，可取300～500 kN/m2，取400 kN/m2。

根據(jù)各個參數(shù)取值及式（1）（2），計算得頂管機迎面阻力NF為88 kN，頂管總頂力F0為3 400 kN。

2.3 減阻措施

上述估算頂力為3 400 kN，是工程中所選最大的人工頂管距離段，頂力數(shù)值大于頂管井允許最大頂力3 000 kN，工程采用管道抹石蠟、廢油脂等降阻劑及注漿工藝潤滑、減阻，減阻材料為膨脹土和水，通過注漿孔充填于管外壁與土壤之間，以此來減小管材與土壤的摩擦阻力。減阻后頂力減小30%～40%，頂力為2 040～2 380 kN，最大頂力值小于頂管井允許最大頂力3 000 kN，滿足施工要求。

2.4 頂管油泵選取

針對工程地質(zhì)條件，根據(jù)中國工程建設(shè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS 246：2008）規(guī)定以及上述頂管總頂力F0為2 040～2 380 kN，約204～238 t，因此，選用了2臺200 t液壓千斤頂，附頂管設(shè)備包括液壓油泵站、帽檐、導(dǎo)軌等，采用16～25 t的汽車吊進行設(shè)備、管材的吊裝運輸，以及基坑內(nèi)土方的吊運。

2.5 頂管施工關(guān)鍵問題

頂管施工進程中可能遇到問題與優(yōu)化措施有以下4個：①在頂進方向灌注樁進行高程測量，找出頂進位置，進行洞口破除，樁鋼筋使用焊接或角磨機切平整。②中心測量采用垂球拉線法，高程測量采用水準(zhǔn)儀掌握頂進高程。頂進過程運用激光經(jīng)緯儀，頂進過程不斷觀察激光點位置，作好記錄，及時調(diào)整和糾偏。③向洞內(nèi)頂管時，有時會遇到油泵壓力表讀數(shù)驟然增加的現(xiàn)象，這大都是因為頂管頂進過程中遇到障礙物或頂進洞口不滿足頂進尺寸。此時，應(yīng)該停止頂進，排查原因，采取移除障礙物或擴張洞口等措施。④頂管過程中，首節(jié)管前端掘進帽檐為斜尖狀，既減少了管壁與周圍土體的摩擦阻力，又可以避免開挖土體跌落砸傷施工人員。

2.6 泥漿置換

頂管施工完成后，由管線線路范圍內(nèi)的管道及其周圍土體內(nèi)進行注漿加固處理，必須由管內(nèi)通過注漿孔向管與土體空隙內(nèi)注射水泥漿置換出管內(nèi)存留的膨脹土和水的混合物，使得可以充填其間的空隙，且可使管外壁土體密實固結(jié)，從而可以避免出現(xiàn)頂管施工造成的地面沉降問題。工程所采用的注漿的水泥為42.5號普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比1∶1，注漿壓力控制在0～0.3 MPa內(nèi)，然后根據(jù)實際注漿時壓力稍微有所調(diào)整。需要注漿的設(shè)備為注漿泵、攪拌機、注漿管等。注漿完成時，及時采用與注漿孔配套的螺絲堵封堵，防止注漿漿液的外流；沖洗管道內(nèi)部并且把廢水處理好，保持管道內(nèi)部清潔干凈。

2.7 成品保護

頂管施工過程中，四周要砌筑防水埂，并修排水溝，坑內(nèi)有積水及時抽水，保證坑內(nèi)積水不久存，保證基坑質(zhì)量。工程竣工后，通過對后期管道加固區(qū)域土體沉降監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，土體沉降趨于穩(wěn)定，符合工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

通過工程實際運用，得出以下幾條人工頂管法利于截污管道施工的結(jié)論：①人工頂管施工法適用于交通繁華、地標(biāo)干擾因素比較多的地帶，減少了地上因素的干擾及阻斷交通的困擾。②建立工作井和接收井，在井內(nèi)進行頂管的施工，適用于地層深中距離地層頂管，工藝流程簡單、操作方便、降低施工成本、經(jīng)濟效益好，是一種比較好的截污管道施工選擇的方案。③施工過程中保證了質(zhì)量和安全，減少了泥塵、雜土等對環(huán)境的污染，響應(yīng)了政府部門的綠色、文明施工。

［1］涂兆林.我國城市污水處理現(xiàn)狀與發(fā)展對策［J］.市政技術(shù)，1997（11）.

［2］鄭衡.頂管法地下管道安裝在木湖工程中的運用［J］.廣東水利水電，2008（14）.

［3］劉錦榮.頂管施工技術(shù)［J］.甘肅水利水電技術(shù)，2007（05）.

［4］李日辰.地下管道低級的注漿加固［J］.山西建筑，2010（04）.

〔編輯：張思楠〕

TU94+4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.154

2095-6835（2017）13-0154-02