淺談頂管“死管”處理技術的實踐應用

尹海濤 陳曉峰 倪銘程 方 延

（作者單位：宿遷市水利工程建設監(jiān)理咨詢有限公司 223800）

一、工程簡況

1.工程簡介

南水北調(diào)宿遷市尾水導流工程是國家南水北調(diào)和江蘇省江水北調(diào)水質(zhì)保障的規(guī)劃內(nèi)項目，也是宿遷市區(qū)域環(huán)境治理和河道水質(zhì)達標著力推動的重點載體工程。工程主要建設任務是將中心城區(qū)內(nèi)9座污水處理廠達標排放的部分尾水截流輸送至新沂河北偏泓，東排入海，大幅減少污水處理廠尾水就近入河排放量。主要建設內(nèi)容為鋪設DN500-1500壓力管道91.7km，新建調(diào)度泵站2座，新建污水廠尾水提升泵站5座。其中跨徐淮公路頂管工程為重要節(jié)點工程。

徐淮公路頂管工程位于省道S325與徐淮公路交匯處，由東北側向西南側斜穿徐淮公路，由于徐淮公路為宿遷主要交通干道，車流量較大，因此，設計采用頂管法穿越施工，主要設計指標為工作井長×寬×高為8.2m×8m×6.89m，接收井長×寬×高為7.8m×5.2m×12.26m，采用雙管頂管施工，管徑為DN1350鋼筋混凝土管，內(nèi)襯DN1000鋼管，管壁厚9mm；總長度為190m。鋼筋混凝土管與鋼管間的空隙壓注M10水泥砂漿處理密實。

2.地質(zhì)情況

徐淮公路頂管設計管道中心高程為13.60～13.70m，根據(jù)地質(zhì)報告揭示兩側井位該高程位置土質(zhì)為第④層重粉質(zhì)砂壤土，頂管機頭所處位置地基土質(zhì)自上而下分別為第①層填土、第②層重粉質(zhì)砂壤土、第③層重粉質(zhì)壤土。

3.施工過程情況

工作井、接收井預制下沉完成后，項目部組織進行頂管施工，選用泥水平衡頂管施工工藝，采用分次單排管道頂進。先實施主線B段管道頂進，并順利完成頂進施工，實際頂進管道長度為192m；后實施支線I段管道頂進，在累計管道頂進長度172m，距離接收井20m處時發(fā)生異常，頂力突然增大，隨即停機對管線進行檢查，發(fā)現(xiàn)距離工作井60m位置、第30節(jié)混凝土管在端頭部位發(fā)生頂碎破壞，產(chǎn)生一道約30cm環(huán)向裂紋，出現(xiàn)泥漿滲漏現(xiàn)象，施工單位立即對滲漏處進行堵漏處理，并采用內(nèi)置鋼套環(huán)（寬度1m，鋼板厚度16mm）對頂管裂紋處進行加固。根據(jù)對施工情況的分析，頂進工作無法繼續(xù)進行。

二、問題分析及施工方案

1.問題分析

頂管施工本身就是一項受地下各種不確定因素和外界影響較多的高風險作業(yè)，監(jiān)理要求施工單位組織對出現(xiàn)的故障問題進行研究分析，準備采取相應的處理對策。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，出現(xiàn)該種情況正常的處理方式有開天窗法、逆套管法、順套管法、千斤頂反向拔管，將管道退出后重新頂進。結合工程特點，該段已頂進172m，距離接收井20m左右，考慮可采用開天窗法或逆套管法解決。經(jīng)現(xiàn)場勘察，頂管機頭正處于S325省道邊緣上（機頭頂跨徐淮公路約1m），管道深度距離自然地面達11.40m，若采用開天窗法，需開挖深度較大，且機頭處于路邊，需要封路施工。由于S325省道車流量較大，且開挖后勢必影響到路基穩(wěn)定，產(chǎn)生路面塌陷問題會造成較大的社會負面影響。通過綜合分析及向業(yè)內(nèi)相關專業(yè)人士咨詢和討教，結合以往處理經(jīng)驗，采用反向頂套管的辦法為最佳處理方案。即由徐淮公路BJ8接收井向BG8工作井方向頂進套管20.5m，因原頂管機頭刀盤直徑為1.72m，故反向頂進套管擬采用DN2000鋼管，壁厚16mm。

2.具體施工方案

（1）準確確定機頭位置。安排測量人員準確測定目前機頭的高程及管道軸線位置，以控制反向頂進的軸線及高程。

（2）BJ8接收井內(nèi)徑只有4m，為方便頂進施工，頂進套管擬選用每節(jié)長為1.0m，管節(jié)間在頂進時，采用V型坡口焊接連接。

（3）BJ8接收井原預留洞口內(nèi)徑為2m，需對現(xiàn)狀洞口直徑進行擴大處理，割除原設置預留鋼套環(huán)，并在洞口設置橡膠止水。

（4）反向頂進施工采用人工挖土掘進，保證周邊土體穩(wěn)定，才能保證反向頂進的順利實施和施工安全，也是施工方案的關鍵性工作內(nèi)容。先采用壓密注漿進行加固周圍土體和深井降水措施，確保掘進中不產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，具體方案如下：①在原頂管機頭開設2處注漿孔，對道路下方機頭部位土體進行固化，注漿漿液采用水泥與水玻璃雙液快凝漿液。②沿原頂管機頭外露路面部位輪廓外5m范圍內(nèi)采用壓密注漿，布孔排距和孔距為1m，梅花型布置，壓漿深度超過管道底部2m，注漿漿液采用水泥與水玻璃雙液快凝漿液，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，水泥用量為200kg/m3，水灰比為0.5，水玻璃用量為2%。③在接收井外側至頂管機頭之間沿管線兩側布設深井降水管各3口，管徑為DN250，井深14m。

3.套管頂進

（1）土體加固完成，深井降水降至管底1m以下時，開始進行頂進作業(yè)。

（2）在BJ8接收井內(nèi)安裝滿足頂力、行程要求的雙沖程、雙作用等推力液壓千斤頂及液壓泵站、鋼后靠等設備。

（3）設備安裝完畢，人工鑿除BJ8接收井預留洞口封堵的磚墻，油缸加壓頂進鋼套管，并在管內(nèi)前方人工開挖土方，運土吊出井外，邊挖邊頂，直到鋼套管完全套住頂管機機頭并有50cm搭接后，方停止頂進。迅速用鋼板將頂進的鋼套管與頂管機機頭外殼進行焊接，焊接完成后拆除頂管機頭內(nèi)電機設備，機頭刀盤進行切割運出管道，至此BG8工作井至BJ8接收井頂管支線I段全部貫通。

三、施工過程遇到的問題及處理

按照處理方案對土體進行加固處理，打深井降水，并對原預留洞口進行改造加固處理。頂進設備和套管準備完成后，開始頂進施工。頂進前期施工非常順利，土體加固和降水效果非常明顯，開挖出來的土質(zhì)非常好，未出現(xiàn)流沙現(xiàn)象。

頂進至10m左右，土體開始變的越來越潮濕，慢慢出現(xiàn)流沙現(xiàn)象。監(jiān)理立即要求施工隊停止作業(yè)，檢查降水井工作情況?？紤]到可能是已完成一側管道擾動了周圍土體，加之土質(zhì)為粉細砂，透水性較強，因此，采取補打降水井4口，加強降水。經(jīng)過5天降水，再重新打開洞口，發(fā)現(xiàn)降水效果明顯，可以繼續(xù)頂進施工，最終順利完成反向頂進，順利完成對接。

考慮到工程運行安全和道路安全，成功對接完成后，鋼管套管和鋼筋混凝土管之間存在的空隙，采用先注射水泥漿進行添堵空隙，再澆筑混凝土進行封堵。

四、結語

頂管施工中不確定因素較多，風險也比較高，因此施工前要盡可能詳細了解地質(zhì)情況和地下管線情況，確保工程能順利實施完成。經(jīng)實踐總結，降水措施和土體加固是保證順利頂進最關鍵的因素。該工程頂管故障后，根據(jù)地質(zhì)情況，采用反向頂管施工，取得了顯著效果，可為同類工程提供借鑒和參考■