頂管技術(shù)在供水管網(wǎng)改造工程的應(yīng)用

廖 悅

（五華縣華康供水有限公司）

0 引言

近年來，城市給排水施工工程的數(shù)量不斷增加，有效保障城市的日常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，但由于大量工程的開挖，導(dǎo)致對地面及道路造成嚴(yán)重破壞。頂管技術(shù)，也稱非開挖管道敷設(shè)技術(shù)，在施工過程中，對于地面的開挖較少，或者基本不開挖。在供水管網(wǎng)改造工程施工中，應(yīng)用頂管技術(shù)可以有效減少施工對于城市的污染以及對周邊居民日常生活的影響，確保施工的穩(wěn)定進(jìn)行，已經(jīng)得到了十分廣泛的應(yīng)用。

1 頂管施工原理

隨著隧洞盾構(gòu)法技術(shù)的不斷發(fā)展，為了更好適應(yīng)現(xiàn)代工程，延伸出頂管技術(shù)，從而為非開挖大直徑工程提供良好操作方式。在施工中，管道直徑若是在DN800～4 500 mm，由于其直徑較大，若是采取以往施工技術(shù)，則會增加眾多工作量，應(yīng)用此技術(shù)，則可減少或不需要開挖，通常是在兩側(cè)工作面安置接收井與工作井，利用工作井中管道間中繼間和主頂液壓油缸等設(shè)備，工作中可產(chǎn)生頂力，以此破壞土層結(jié)構(gòu)，再通過工具松散土體，即可簡單使用緊隨工具埋設(shè)管線，并將卵石等堅硬物體運出管道，避免對管線埋設(shè)造成影響。頂管施工原理主要是利用掘進(jìn)機(jī)對設(shè)計管線巖土連續(xù)施加作用力，以破壞巖土體，讓其松散后利用工具推出管道。

2 施工工藝

頂管部分管線頂管的設(shè)計深度是4 m，管壁厚80 mm，管徑則是800 mm，總體管長是275 m。在施工之前進(jìn)行地質(zhì)勘測，報告顯示地下土層以礫石土層、沙子及粘土為主，則以此為依據(jù)，頂管施工選擇人工方式，設(shè)備則選用液壓千斤頂，設(shè)置頭部刃口工具管，下口與上口分別為30 cm與100 cm。制作工具管材料是鋼板，具有導(dǎo)向、保護(hù)管道與起切土作用，利用工具管擠壓巖土，讓土體保持松散狀態(tài)，液壓千斤頂頂進(jìn)后，即可將松散土體擠入管內(nèi)，利用雙膠輪車，讓施工人員將多余土體運出去。

施工中應(yīng)當(dāng)以土質(zhì)實際情況為依據(jù)，在刃口附近適當(dāng)設(shè)置擋板，或是在管內(nèi)設(shè)置格柵，避免頂進(jìn)過程中發(fā)生土體坍塌等情況，影響后續(xù)工作。

3 施工計劃

3.1 安排工期

工程中頂管施工較短，為保證資源分配合理性，與總施工進(jìn)度相結(jié)合。

3.2 配置資源

工程資源配置作為其中重點，其合理性可在減少施工成本的同時，縮短施工工期。

3.3 安全環(huán)保

3.3.1 安全

一是進(jìn)場人員需佩戴勞保設(shè)備及工具；二是在施工現(xiàn)場附近，選擇恰當(dāng)部位立起警示牌，做好圍擋工作，避免無關(guān)人員誤入；三是定期保養(yǎng)工程中的車輛、機(jī)械與設(shè)備，保證管路安全，以免埋下安全隱患；四是工程不可避免需要進(jìn)行夜班施工，此期間應(yīng)保證現(xiàn)場照明度，合理進(jìn)行照明設(shè)施布置；五是培訓(xùn)人員安全知識，尤其是面對突發(fā)情況，應(yīng)有一定應(yīng)急能力。

3.3.2 環(huán)保

一是在施工現(xiàn)場灑水，避免粉塵飄起，以彩條布覆蓋車輛上運輸?shù)脑粒欢窃O(shè)置排水溝，將施工廢水沉淀后統(tǒng)一排放，避免胡亂排放污染附近水系；三是設(shè)置指定位置，排放施工中棄渣、廢水廢油等。

4 施工工序

4.1 頂坑施工

式中：L 為工作井長度；L5為頂進(jìn)管導(dǎo)軌留下長度，約為0.40 m左右；L4為后背墻厚度，約為0.60 m；L3為出土工作間，約為1.40 m；L2為頂管長度；L1為管節(jié)長度。

式中：B為工作井寬度；S為操作寬度，約為3.00 m；D為混凝土管徑。接收井同樣以上述公式進(jìn)行計算，技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 技術(shù)參數(shù)表

4.2 頂進(jìn)施工

4.2.1 確定參數(shù)

以地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)、實際情況及方案設(shè)置頂管參數(shù)。

式中：F0是總頂力標(biāo)準(zhǔn)；L為設(shè)計管道頂進(jìn)長度；D1為管道外徑；fk為土與管道外壁摩阻力，由于工程主要是粉性土與粘土，其摩阻力為8 kN/m；NF 則是工具管迎面阻力。通過計算后，總頂力標(biāo)準(zhǔn)未超過混凝土管節(jié)允許頂力，3.04 為其安全系數(shù)，有效滿足頂進(jìn)施工需求。施工中設(shè)備為千斤頂1 臺，規(guī)格為100 t。

式中：B為導(dǎo)軌規(guī)矩，R則代表管道徑。經(jīng)過計算后，安裝參數(shù)中，設(shè)計管道坡度與兩條導(dǎo)軌縱坡相符，軌距設(shè)計為0.51 m。并且，保證軌道并不會超過3 mm偏差，兩軌間距約為1.00 mm，下口與上口長度分別是30 cm 和1 cm，頂面高差在3 mm 范圍內(nèi)。設(shè)備則選用輕鋼與型鋼制作，工具管為鋼板制作。

4.2.2 安裝設(shè)備

在頂管施工中，設(shè)備包含主頂泵站、工具管、主頂油缸、導(dǎo)軌及千斤頂?shù)龋ㄒ妶D1）。

圖1 設(shè)備安裝圖

4.2.3 施工工序

調(diào)試設(shè)備。當(dāng)安裝完頂進(jìn)設(shè)備后，則施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)技術(shù)規(guī)范做好試車調(diào)試工作，檢驗設(shè)備安裝精度是否滿足要求，避免出現(xiàn)安裝偏差等情況。

一是下放之前需檢查管道是否存在裂痕、破損，內(nèi)壁清潔情況、是否平直無缺陷等；二是在吊送管道時，吊送管道與規(guī)定井下距離相距在50 cm范圍下，工作人員方可下到井底幫助作業(yè)，輔助管道安放至指定導(dǎo)軌部位。

一是頂進(jìn)每節(jié)管道約為30 cm時，即需測量前后高程與中心軸線，遵循勤頂勤測、隨挖隨測原則，及時矯正偏差，以免問題積累對后續(xù)施工造成更大影響；二是入土工具管施工，對頂進(jìn)偏差加強(qiáng)控制，確保高低偏差不超過1 cm，中心偏差在0.50 cm范圍內(nèi)；三是若是頂進(jìn)測量中發(fā)現(xiàn)偏差，則需要及時糾正，若是同時存在左右與高低偏差，則以較大偏差方向為切入點，分析偏差原因，為后續(xù)頂進(jìn)工作提供資料，以免再次發(fā)生偏差問題。

一方面定期測量平臺后視點、起始點及控制網(wǎng)，若是發(fā)生較大偏差，則需立刻分析原因，做好修正工作。另一方面，當(dāng)管內(nèi)存在不超過0.20 mm 裂縫，則使用涂料或環(huán)氧砂漿修補，保證裂縫在完成修補后無滲漏情況，裂縫若是超過0.20 mm，則需要依據(jù)裂縫位置、現(xiàn)場情況制定相應(yīng)方案。

控制頂進(jìn)測量。一是布置測量平臺與控制網(wǎng)，業(yè)主為施工單位提供基準(zhǔn)測量控制點，通過復(fù)測后，可依據(jù)基準(zhǔn)點進(jìn)行工程整體測量控制網(wǎng)布置，將其設(shè)置在工作井附近，其中包含井下測量后視點、起始點及軸線點；二是控制頂進(jìn)測量。同時在施工坑中設(shè)置高程樁與中心樁，導(dǎo)向設(shè)備以激光水平儀為主，做好頂進(jìn)方向觀測工作。

糾偏。頂進(jìn)施工中為保證管道能夠沿著設(shè)計方向頂進(jìn)，施工時需要在中心軸放置激光靶，以觀測控制管節(jié)情況，若是發(fā)生偏移則可及時糾正。

在記錄中主要包含設(shè)備運行、測量工作、地質(zhì)勘察、頂進(jìn)尺寸、超挖詳細(xì)位置、問題及對策等；而記錄管理則需要與作業(yè)交班實現(xiàn)同步交接，班組管理者需進(jìn)行簽字，保證管理有效性。

5 結(jié)語

總之，在工程施工中，為了不會對交通、建筑物等造成破壞或影響，則可利用頂管技術(shù)進(jìn)行管道埋設(shè)，不僅能夠?qū)⒐て诳s短，還能提高施工質(zhì)量，維護(hù)人員安全。同時，本次工程中可知，頂管施工需要做好施工組織計劃，良好的計劃能夠為后續(xù)施工提供指導(dǎo)，優(yōu)化資源配置與施工間距，進(jìn)而促進(jìn)施工經(jīng)濟(jì)效益提高。