頂管施工技術(shù)在城市道路中的應(yīng)用

秦言亮

（鄭州市市政工程總公司，河南 鄭州 450000）

1 城市道路透水事故原因的分析

1.1 施工不當(dāng)。監(jiān)管不嚴(yán)，施工隊(duì)伍技術(shù)力量參差不齊，施工隊(duì)伍在頂進(jìn)施工時(shí)合作性不強(qiáng)。所有這些原因，使得在頂管施工作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)對(duì)頂時(shí)不能成功對(duì)接，嚴(yán)重超挖，管道底水流坡度與設(shè)計(jì)不一致甚至相反，不按圖紙施工，偷工減料的現(xiàn)象。所有這些都給將來(lái)道路出現(xiàn)透水埋下極大的安全隱患。

1.2 監(jiān)理單位監(jiān)管不力，對(duì)頂管施工時(shí)已發(fā)現(xiàn)的安全隱患沒(méi)有給予強(qiáng)制制止。

1.3 設(shè)計(jì)不周，管節(jié)的防水接口方案設(shè)計(jì)不夠合理。對(duì)一些特殊土質(zhì)沒(méi)有給出合理的施工方案，導(dǎo)致在頂管施工人員在頂管作業(yè)出現(xiàn)“一路開(kāi)挖推進(jìn)”的非頂管作業(yè)現(xiàn)象。

2 城市道路透水事故的危害

2.1 極大的負(fù)面社會(huì)效應(yīng)，阻礙了城市交通的暢通，給城市突發(fā)事件的處理及市民的出行都帶來(lái)很大的不便。

2.2 維修費(fèi)用極大。

2.3 很難徹底修復(fù)。

3 頂管施工工藝的優(yōu)點(diǎn)及施工工法介紹

優(yōu)點(diǎn)：施工中無(wú)需隔斷交通，噪聲以及震動(dòng)很小，可以在很深的地下敷設(shè)管道，可以安全地穿越障礙物，對(duì)施工周圍的影響很小，而且可以節(jié)省大量投資和時(shí)間。

目前頂管施工工法有刃口式推進(jìn)工法、水土壓平衡法、泥水式推進(jìn)工法、土壓式推進(jìn)工法、泥濃式推進(jìn)工法、氣壓平衡式（適用于易產(chǎn)生涌砂或有障礙物的）。國(guó)內(nèi)頂管機(jī)械亦多為進(jìn)口。管道頂進(jìn)方法的選擇，應(yīng)根據(jù)管道所處土層性質(zhì)、管徑、地下水位、附近地上與地下建筑物、構(gòu)筑物和各種設(shè)施等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。我國(guó)每個(gè)地區(qū)亦不盡相同。就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)城市道路中目前普遍采用的是手工掘進(jìn)法頂進(jìn)施工。手工掘進(jìn)法適用于黏性土或砂性土層，且不受地下水影響的情況。本文主要論述這一施工工藝。

4 頂管施工工藝流程（圖1）

5 頂管施工工藝及注意事項(xiàng)

5.1 施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作

在開(kāi)工前協(xié)助業(yè)主做好地下管線的保護(hù)及遷移工作，為及時(shí)開(kāi)工創(chuàng)造條件。對(duì)施工路段的地下管網(wǎng)進(jìn)行詳細(xì)的勘察，分類別、高程、路線畫好地下管網(wǎng)分布圖，必要時(shí)組織人工開(kāi)挖進(jìn)行摸底。

5.2 工作坑的選擇

頂管工作坑有鋼板樁、沉井、地下連續(xù)墻以及灌注樁形式，有方形、也有圓形的。手工掘進(jìn)時(shí)一般為方形坑。工作坑在選擇的時(shí)候，要注意以下幾點(diǎn)：便于排水、出土和運(yùn)輸；距電源和水源較近，交通方便；單向頂進(jìn)時(shí)宜設(shè)在下游一側(cè)；能利用坑壁土體作后背。開(kāi)挖工作坑，應(yīng)按施工設(shè)計(jì)規(guī)定及時(shí)支護(hù)，可采用鋼管支撐法支護(hù)。支撐應(yīng)滿足便于運(yùn)土、提吊管件及機(jī)具設(shè)備等的要求。

5.3 后靠背施工

后背為千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，且壓縮變形要均勻。

5.4 工作坑導(dǎo)軌設(shè)置及基礎(chǔ)加固

工作坑底根據(jù)土質(zhì)、管子重量及地下水情況，做好基礎(chǔ)，以防止工作坑下沉，導(dǎo)致管子頂進(jìn)位置的偏差。兩導(dǎo)軌應(yīng)順直、平行、等高，其縱坡務(wù)必與管道設(shè)計(jì)坡度一致。導(dǎo)軌安裝的允許偏差應(yīng)為：軸線位置：3mm；頂面高程：0～+3mm；兩軌內(nèi)距：±2mm。

安裝后的導(dǎo)軌應(yīng)牢固，不得在使用中產(chǎn)生位移，并應(yīng)經(jīng)常檢查校核。

5.5 千斤頂?shù)陌惭b

千斤頂應(yīng)固定在支架上，并與管道中心的垂線對(duì)稱，其合力的作用點(diǎn)應(yīng)在管道中心的垂直線上。注意，頂進(jìn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進(jìn)速度頂進(jìn)

5.6 手工掘進(jìn)頂管時(shí)注意下面幾個(gè)問(wèn)題

首管節(jié)接觸或切入土層后，應(yīng)自上而下分層開(kāi)挖；首管節(jié)迎面的超挖量應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件確定；在允許超挖的穩(wěn)定土層中正常頂進(jìn)時(shí)，管下部135。范圍內(nèi)不得超挖；管頂以上超挖量不得大于1.5cm;管前超挖應(yīng)根據(jù)具體情況確定，并制訂安全保護(hù)措施，如圖2所示。

在對(duì)頂施工中，當(dāng)兩管端接近時(shí)，可在兩端中心先掏小洞通視調(diào)整偏差量。同時(shí)還應(yīng)注意，在頂進(jìn)時(shí)，應(yīng)將地下水位降至管底以下不小于0.5m處，并應(yīng)采取措施，防止其他水源進(jìn)入頂管管道。

5.7 頂鐵的安裝和使用應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

安裝后的頂鐵軸線應(yīng)與管道軸線平行、對(duì)稱，頂鐵與導(dǎo)軌和頂鐵之間的接觸面不得有泥土、油污；頂鐵與管口之間應(yīng)采用緩沖材料襯墊，當(dāng)頂力接近管節(jié)材料的允許抗壓強(qiáng)度時(shí)，管端應(yīng)增加U形或環(huán)形頂鐵；頂進(jìn)時(shí)，工作人員不得在頂鐵上方及側(cè)面停留，并應(yīng)隨時(shí)觀察頂鐵有無(wú)異常跡象。

5.8 管節(jié)的接口及密封圈

城市給排水管道一般為鋼筋混凝土管道，其接口形式有企口、F形、T形，對(duì)于密水性要求高的應(yīng)采用F形；F形、T形接頭的密封圈有0形、L形和齒形。齒形密封性好，但是比較貴。對(duì)于壓力管道宜采用O形、L形。

5.9 下管時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

正式作業(yè)前應(yīng)試吊，吊離地面10cm左右時(shí)，檢查重物捆扎情況和制動(dòng)性能，確認(rèn)安全后方可起吊；下管時(shí)工作坑內(nèi)嚴(yán)禁站人，當(dāng)管節(jié)距導(dǎo)軌小于50cm時(shí)，操作人員方可近前工作；嚴(yán)禁超負(fù)荷吊裝。

5.10 開(kāi)始頂進(jìn)前應(yīng)檢查下列內(nèi)容，確認(rèn)條件具備時(shí)方可開(kāi)始頂進(jìn)

全部設(shè)備經(jīng)過(guò)檢查并經(jīng)過(guò)試運(yùn)轉(zhuǎn)；再次確認(rèn)兩導(dǎo)軌是否順直、平行、等高，其縱坡是否與管道設(shè)計(jì)坡度一致；防止流動(dòng)性土或地下水由洞口進(jìn)入工作坑的措施。

5.11 管道頂進(jìn)應(yīng)連續(xù)作業(yè)

管道頂進(jìn)過(guò)程中，遇下列情況時(shí)，為了防止事故，應(yīng)暫停頂進(jìn)，并應(yīng)及時(shí)處理。

首管節(jié)前方遇到障礙；后背墻變形嚴(yán)重；頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象；管位偏差過(guò)大且校正無(wú)效；頂力超過(guò)管端的允許頂力。

同時(shí)，在頂進(jìn)過(guò)程中，若頂管不向前反而向后壓縮后壁，縱向頂鐵向上隆起或向下啃墊木，這就是后壁破壞前的預(yù)兆。發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象要立即停止頂進(jìn)，退回千斤頂行程，檢查原因，采取措施后再頂進(jìn)。否則，后壁破壞，修理困難，可能要另建新后壁。

5.12 頂管施工中的測(cè)量

注意控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不易擾動(dòng)、視線清楚、方便校核、易于保護(hù)處。尤其注意在從地面控制點(diǎn)向工作坑內(nèi)測(cè)量控制點(diǎn)時(shí)，一定要按照測(cè)量規(guī)范要求去做。否則，將使軌道、管道底高程與設(shè)計(jì)高程相差太大。嚴(yán)重影響管道底坡度，甚至不能順利對(duì)頂。在頂管頂進(jìn)過(guò)程中，須不斷對(duì)高程、方向和轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量，在正常頂進(jìn)時(shí)，最好每隔80～100cm測(cè)量一次。當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏差(不超過(guò)3mm)需要進(jìn)行校正時(shí)，最好每隔50cm測(cè)量一次。開(kāi)始頂進(jìn)時(shí)，為了保證首管節(jié)按設(shè)計(jì)軌道前進(jìn)，須增加測(cè)量次數(shù)。全段頂完后，應(yīng)在每個(gè)管節(jié)接口處測(cè)量其軸線位置和高程；有錯(cuò)口時(shí)，應(yīng)測(cè)出相對(duì)高差；測(cè)量記錄應(yīng)完整、清晰。頂進(jìn)測(cè)量是頂管施工中重要的測(cè)量工作。

5.13 檢查井施工

一定要控制好施工進(jìn)度，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，很多透水事故發(fā)生在檢查井。要堅(jiān)決杜絕這一環(huán)節(jié)的偷工減料現(xiàn)象，檢查井施工是一個(gè)很關(guān)鍵的施工程序，務(wù)必做好。

5.14 閉水試驗(yàn)

頂管施工成功對(duì)接，施工完畢后，一定要按市政驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行閉水試驗(yàn)。如果出現(xiàn)漏水、滲水現(xiàn)象，一定找出問(wèn)題所在，加以處理。閉水試驗(yàn)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)閉水試驗(yàn)段宜選在兩檢查井之間，為節(jié)省試驗(yàn)工作，亦可選取數(shù)井一起進(jìn)行閉水試驗(yàn)。(2)由于混凝土或砂漿本身有吸水作用，因此在灌滿水后不應(yīng)立即作滲水量記錄，而應(yīng)在管道灌滿水后至少相隔24h，使混凝土或砂漿本身含水飽和后再開(kāi)始作滲水量記錄。(3)根據(jù)井內(nèi)水平的下降值計(jì)算滲水量，滲水量不超過(guò)規(guī)定的允許值即為合格。(4)基坑回填。管道安裝完畢且經(jīng)檢驗(yàn)合格后，在管道接縫強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)閉水試驗(yàn)合格，方允回填。回填務(wù)必達(dá)到壓實(shí)度的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

頂管施工工藝是一項(xiàng)較為復(fù)雜的非開(kāi)挖技術(shù)，相信隨著工程技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)更為先進(jìn)的頂管施工工藝及施工機(jī)械。頂管施工這一施工工藝也會(huì)進(jìn)一步地廣泛應(yīng)用于我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。

[1]安關(guān)峰.管道頂管施工與明挖施工技術(shù)建設(shè)造價(jià)比較分析 [J].建筑監(jiān)督檢測(cè)與造價(jià),2008,(05).

[2]李尊強(qiáng),王洪剛,張晨.推進(jìn)式非開(kāi)挖埋管施工技術(shù)[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào),2008,(06).