頂管施工技術(shù)在雨污水管道建設(shè)中的應(yīng)用

李童奮

中交第四公路工程局有限公司，北京 100020

1 工程概況

奎文區(qū)南部片區(qū)（三王一馬）道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目銀泉街及宏偉中路雨污水管線末端到出水口段采用頂管施工，沿線施工用鋼筋混凝土剛承口管頂管，管徑類型為d2000（264m）、d1200（92m）、d800（372m）。局部頂管施工作業(yè)區(qū)域在小區(qū)內(nèi)，現(xiàn)狀建（構(gòu)）筑物及地下管線分布均較為復(fù)雜，且頂管管道埋深達8m，有諸多質(zhì)量隱患和安全隱患。考慮到頂管施工質(zhì)量和周邊各類設(shè)施的穩(wěn)定性要求，決定采用泥水平衡頂管施工的方法。

2 施工準(zhǔn)備

（1）深入現(xiàn)場做詳細的勘察，結(jié)合現(xiàn)有工程資料，對工程施工范圍內(nèi)的地質(zhì)、水文及現(xiàn)狀建（構(gòu)）筑物分布、地下管線分布等基礎(chǔ)條件形成準(zhǔn)確的認識，以便在此基礎(chǔ)上對后續(xù)的工作做出合理的規(guī)劃。同時，面向施工隊伍做好技術(shù)交底工作，使參建人員準(zhǔn)確掌握頂管施工技術(shù)。

（2）以施工要求為導(dǎo)向，準(zhǔn)備相應(yīng)的材料、設(shè)備，并配置包含水、電、照明在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施。

（3）綜合考慮管道設(shè)計要求、現(xiàn)場地質(zhì)條件等多方面因素，合理規(guī)劃工作井的布設(shè)位置。以設(shè)計單位提供的地質(zhì)報告為參考，經(jīng)分析后決定采用鋼筋混凝土工作井，修筑期間在井內(nèi)設(shè)置集水坑，以提高排水效率。待工作井成型且滿足質(zhì)量要求后，采取全封閉隔離措施，配套相應(yīng)的輔助施工設(shè)施，如配電間、倉庫等。

（4）工作井井內(nèi)布置環(huán)節(jié)需重點考慮后靠背、主頂油缸、導(dǎo)軌等，使其形成相配套的關(guān)系。頂管基座采用鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件，以設(shè)計軸線為準(zhǔn)精準(zhǔn)測量放樣，確定頂管基座的實際布設(shè)位置，隨后吊入井下，就位后予以固定處理。參照頂管設(shè)計軸線，合理布設(shè)基座的導(dǎo)軌，配套支撐裝置，以起到加固的作用，避免基座在使用期間失穩(wěn)、變形。

（5）管道頂進需得到起吊設(shè)備的支持，即50t吊車；下管環(huán)節(jié)，由25t吊車參與作業(yè)，要求行車軌道與頂管中心線呈平行的位置關(guān)系。

3 頂管施工技術(shù)

3.1 進出洞口的安全防護

安全是實現(xiàn)高效施工的必要前提，做好安全防護工作的重要性不言而喻。縱觀頂管施工全流程，進出洞口為重點內(nèi)容，其是安全問題的高發(fā)區(qū)域。

頂進前，根據(jù)洞口6m處的土體特性采取相適應(yīng)的加固措施，切實提高該部分土體的穩(wěn)定性，以免其在頂進過程中受擾動性影響而失穩(wěn)。工具管外壁與洞門間形成間隙，該處可能會給水的流通提供渠道，發(fā)生水體向工作井內(nèi)涌入的情況。對此，在洞口處緊密增設(shè)環(huán)形橡膠止水圈，起到密封、止水的效果。

此外，在井內(nèi)布設(shè)1臺排污泵，以改善現(xiàn)場施工環(huán)境。隨著掘進施工進程的持續(xù)推進，待掘進機頭頂進至指定位置后，組織第一節(jié)管節(jié)的吊放、拼裝作業(yè)，此后在工具管后管節(jié)內(nèi)設(shè)輔助設(shè)備，以便后續(xù)施工。

3.2 管節(jié)施工的關(guān)鍵內(nèi)容

（1）管節(jié)運輸。立足現(xiàn)場施工條件（地質(zhì)穩(wěn)定性、空間等）以及管節(jié)吊裝要求，適配25t吊車，由該裝置將管節(jié)吊裝至指定位置，隨后啟用吊車，進一步將管節(jié)轉(zhuǎn)移至井下，使管節(jié)轉(zhuǎn)運流程具有一定的秩序性。

（2）管節(jié)頂進。頂管管節(jié)統(tǒng)一根據(jù)要求選購成品管，考慮到質(zhì)量要求，對制造廠家的資質(zhì)做全面的考核，同時安排專員參與日常生產(chǎn)的監(jiān)管工作，從源頭上把控質(zhì)量。管節(jié)通過質(zhì)量檢驗后方可轉(zhuǎn)運至現(xiàn)場。運抵現(xiàn)場的管節(jié)需通過質(zhì)量檢驗，不滿足要求則退場，滿足要求則進場，同時要采取防護措施，以免管節(jié)受損或是出現(xiàn)其他質(zhì)量問題。

頂進初期，加強對頂進軸線偏差的檢測與控制，靈活調(diào)節(jié)糾偏油缸，實現(xiàn)對頂進軸線的精細化調(diào)整，使其可以穩(wěn)定在設(shè)定的軸線范圍內(nèi)。遵循“勤糾偏，微量糾偏”的基本原則，即單次糾偏量不宜過大，經(jīng)過多次細微的糾偏后，實現(xiàn)對頂進軸線的精確調(diào)整，避免因大幅度糾偏，出現(xiàn)管節(jié)破碎等質(zhì)量問題。不同區(qū)段的頂進作業(yè)條件不盡相同，穿越河道時，要采取慢速頂進的方法，期間加強對注漿施工工藝的控制，提高注漿固結(jié)水平。

（3）地層穩(wěn)定性控制。綜合考慮現(xiàn)場土質(zhì)條件、地面沉降、測量數(shù)據(jù)等多方面因素，以合理的方式調(diào)整泥水與土壓平衡值，使各項參數(shù)具有合理性，保證坡度的平穩(wěn)性，盡可能減小頂進施工對土體所帶來的擾動性影響。通過對注漿壓力、注漿量、排泥量等多項關(guān)鍵參數(shù)的動態(tài)化調(diào)整，確保頂進全過程中地層均具有足夠的穩(wěn)定性，并且要將軸線穩(wěn)定在許可范圍內(nèi)，將地層變形量降至最小，由此提高頂管頂進的施工質(zhì)量。

（4）注漿減摩。頂管機尾部同步注漿，同時可以靈活應(yīng)用管道的預(yù)留孔，由該處向管節(jié)外壁注漿，以改善頂進環(huán)節(jié)的受力條件。注漿材料以減摩泥漿較為合適，遵循多點對稱壓注的原則，確保各處均得到漿液的填充。在漿液的流動作用下，逐步填充至管節(jié)外壁與周邊土體間所形成的空隙，通過此途徑降低管節(jié)外壁與土體間所產(chǎn)生的摩阻力，由此避免因頂進阻力過大而導(dǎo)致頂進施工進程受阻的情況。

減摩泥漿以觸變泥漿較為合適，原因在于此類漿液在觸變性和稠度方面均較為良好。以現(xiàn)場地質(zhì)條件為準(zhǔn)，靈活優(yōu)化泥漿的配比，切實發(fā)揮出注漿所帶來的減摩效果。以壓漿泵為主要的裝置，首先將漿液轉(zhuǎn)至壓漿總管內(nèi)，再進一步分配至各壓漿孔的軟管處，根據(jù)壓漿施工需求靈活調(diào)整壓漿孔球閥，以實現(xiàn)對壓漿量的有效控制。

（5）中繼間頂進。在頂進距離持續(xù)延長的情況下，管壁與土體所產(chǎn)生的摩阻力有增加的變化特點。盡管注入觸變泥漿的方法有助于降低阻力，但其應(yīng)用效果有限，在長距離頂管條件中有不足之處。為了突破該注漿方法的局限性，引入中繼間接力頂進技術(shù)，合理配套中繼間，由此延長單次頂進的距離。

中繼間需同時滿足剛度大、裝卸便捷、穩(wěn)定可靠、密封性好的要求，最大頂力不宜超過管子承壓面抗壓能力的70%。在頂進過程中，將距離頂管機最近的中繼間作為優(yōu)先頂進對象，期間其他各中繼間維持穩(wěn)定，按順序依次頂進。待各中繼間的頂進工作均落實到位后，工作井內(nèi)主頂千斤頂進，由此結(jié)束整個頂管頂進工作[1]。

3.3 頂管機進接收坑

（1）進洞前的土體加固措施。為了順利推進掘進機施工進程，并使其有效到達接收井內(nèi)，施工期間要密切關(guān)注現(xiàn)場的地質(zhì)條件，遇地質(zhì)條件欠佳的區(qū)域時，在掘進機到達接收井前，應(yīng)先施工深攪樁或旋噴樁，通過此類樁體的應(yīng)用，已有效加固洞口土體。加固區(qū)域為洞口前5m范圍內(nèi)，同時洞口四周距管道外側(cè)2～3m。

（2）頂管機進接收坑的要點。隨著施工進程的推進，待接收井磚墻封門被破壞后，需要及時調(diào)整掘進機的運行狀態(tài)，以較快的速度頂進管節(jié)，盡可能實現(xiàn)高效率出洞，以免因出洞時間過長而出現(xiàn)質(zhì)量或安全層面的問題。掘進機完全進洞后，要及時將機頭和管節(jié)兩部分分離，并以工程施工要求為準(zhǔn)，針對管節(jié)和接收井的接頭采取針對性的處理措施，其目的在于盡可能減少水土流失，維持現(xiàn)場的穩(wěn)定性。

3.4 施工測量及方向控制

（1）測量及控制指標(biāo)。頂管施工期間的干擾因素較多，應(yīng)當(dāng)以全局化的方式做好管理工作。在頂進期間，及時測量極具必要性，要根據(jù)所掌握的信息判斷頂進施工情況，進而給頂進施工方法的調(diào)整提供可靠的依據(jù)。頂進期間還要充分考慮激光點的偏向情況，在工作井內(nèi)液壓主頂裝置中間布設(shè)軸線測量的控制系統(tǒng)[2]。此外，施工期間要定期復(fù)測控制臺，切實提高測量的精度。施工中要及時采集測量數(shù)據(jù)，判斷頂進情況，若存在異常則及時糾偏，以免因糾偏不及時，出現(xiàn)大范圍的偏差。

（2）頂管測量及方向控制。根據(jù)頂管測量的精度要求，適配的是J2型激光經(jīng)緯儀，將其布設(shè)在后頂觀察臺處。使用前，對該經(jīng)緯儀做全面的檢驗，確保其具有較高的測量精度，同時需使其維持穩(wěn)定運行的狀態(tài)，以便高效參與至日常測量工作中[3]。

頂管測量和方向控制是一項精細化水平較高的工作，重點需考慮如下內(nèi)容：①以施工要求以及實際施工條件為準(zhǔn)，制定放樣復(fù)核制度，并將其落實到位。②對于設(shè)置在工作井后方的儀座，在頂進施工全流程中均要維持穩(wěn)定的狀態(tài)，因此需定期復(fù)測，視實際情況靈活調(diào)整或是采取防護措施。③初始頂進過程中，要重點關(guān)注主頂油缸的控制工作，確保頂進方向具有合理性。實際操作中，應(yīng)重點考慮兩個方面的內(nèi)容，一是放慢主頂推速度，以相對緩慢的狀態(tài)有序頂進；二是及時調(diào)整油缸編組，并做好機頭糾偏工作，避免偏差過大的情況。④避免盲目頂進，即在頂進施工前先制訂完善的坡度計劃，將其作為頂進施工的指導(dǎo)。針對每節(jié)段的位置和標(biāo)高做詳細的檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題并正確處理。

4 結(jié)束語

綜上所述，在市政雨污水管道建設(shè)工作中，頂管為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，頂管施工技術(shù)的應(yīng)用有助于創(chuàng)設(shè)安全的頂進施工環(huán)境，從而保證頂進施工質(zhì)量。文章對頂管施工技術(shù)的應(yīng)用要點進行了詳細論述，為類似工程提供了一定的參考。