頂管技術在市政給水管道施工中的應用

陳楚榮

（廣州市自來水公司，廣東 廣州 510000）

前言

近年來，在市政給排水施工中采用頂管技術的案例越來越多，其施工的優勢很明顯，可以在很深的地下鋪設管道；對交通的干擾小，無需隔斷交通；可以穿越障礙物；施工噪音和振動都很小；對施工區域周圍的影響很小；能夠安全地穿越公路、鐵路；在城區內施工如果地下水不十分豐富，以及管道埋深較淺的情況下經濟性更好。本文就廣深公路供水管工程實例對頂管施工技術進行了分析，希望能給同行帶來一些參考價值。

1 工程概況

該工程為廣州市自來水公司給水管，頂管規格為DN1400的鋼管，壁厚為20mm，頂管全長為40 米，管道埋深6 米。該段管道由于要穿越廣深公路，而廣深公路車流量大，地下管線十分復雜，牽涉到部隊的輸油干管，所以采用頂管法鋪設地下管道是很合理的。

2 頂管施工工藝

頂管法施工是在管道的沿線按設計的方案設置工作井和接收井，工作井內設置堅固的后座，接好照明、泥漿管、油管等管線，然后用油壓千斤頂將需要埋設的管道緩慢頂進，通過壓漿系統使管節周圍形成泥漿套，管道在泥漿套中滑行，在頂進的過程中不斷控制頂管的方向，邊頂進邊排土邊調整，直至將需要埋設的管道頂進接收井內。根據工程的實際情況，本工程采用機械式泥水切削氣壓平衡頂管工藝。

頂管施工的基本工藝為：測量放線→頂管工作井、接收井施工→設置平臺→后座施工→鋪設導軌→頂鎬、頂鐵、油泵就位→復測高程和中心線→安裝鋼管→穿墻→頂進→管壁注射觸變泥漿→復測、矯正管道中心線→工具頭回收→工作井、接收井回填。

3 頂管施工技術的質量保證措施

3.1 工作井及接收井的布置

工作豎井的尺寸計算見式（1）、式（2）。

式中：B-工作豎井底部開挖寬度；D-管外徑；

b-管兩側的操作空間，一般為1.2～1.6m；

c-撐板厚度，一般為2m；

L-工作豎井的底部開挖長度；L1-管節長度；

L2-頂鎬長度；L3-出土工作空間長度；

L4-后背墻的厚度；

L5-穩管時已頂進的管節留在導軌上的最小長度，一般為0.3～0.6m。

經過計算，工作豎井長*寬*高=12m*8.5m*6.5m，接收豎井長*寬*高=5.5m*8.5m*6.5m。井內設集水坑，工作井邊側設置下井扶梯，以方便施工人員使用。

導軌采用38kg/m的重軌，左右各一根，軌長為6m，軌高為134mm，管道底部距枕木頂按50mm 設置，軌距為235mm。

3.2 頂進設備的選擇

頂進設備主要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、工具管及運土設備等。千斤頂是掘進的主要設備，根據理論計算和實際情況確定采用4只千斤頂，分兩列布置，主頂采用單沖程千斤頂，總行程為1.1m，最大頂力為30KN，主頂總頂力最大可達120KN。

工具管分開挖艙和操作艙兩部分，中間有鋼板密封隔離，開挖艙設有擋土格柵、泥土攪拌器、防爆照明燈、高壓水槍、加氣孔，底部為吸泥口。隔離鋼板中央設一道水密閘門，供人員進入開挖艙排障。

3.3 頂進施工

3.3.1 機頭就位、開洞門

為了增加開洞門時的安全性，在工作井的前壁墻沿管外壁上方環向200～300mm 間距打入φ48mm*3的棚架管，壓注水泥漿進行土層加固。

開動千斤頂將機頭頂到距離洞門35cm處先停下，在洞門處用風鎬開鑿洞門混凝土。洞門的直徑應該比機頭外徑大，如預先埋入環形套管時，則環形套管內徑比機頭外徑大6cm 左右，再安裝好密封止水膠圈，然后機頭出洞頂進約3.2m，機頭脫離導軌后并測量機身高程、坡度是否符合要求，不符合時要進行糾偏。

洞門封閉做法：洞門處現澆200mm 厚混凝土止水墻，按管道中心及管外壁尺寸要求設置。在規定直徑圓弧上鉆孔安裝膨脹螺栓，用壓板和螺栓固定平板橡膠密封圈。平板橡膠密封圈中心應與鋼管在一個中心上。做好洞門封閉是頂管用好觸變泥漿減阻的重要措施，否則，觸變泥漿不能在管外壁形成減阻的泥漿套。

3.3.2 下管

利用卷揚機、滑輪組下管。管節應避免碰撞導軌。第一節管下到導軌上，與機頭導向環連接牢固，管道中心線依據施工圖上的位置而定，前端和后端的高程應符合設計要求，確定準確后方可頂進。

3.3.3 頂進

頂進應與管外圍注漿同步進行，以保證管外圍充滿泥漿套，充分發揮減阻和支承地層的作用。頂進速度一般為3～4cm/min，最大不超過5cm/min。頂進剛開始時要勤測量，每頂進30cm 就要對中心及高程進行一次測量，正常頂進每0.8～1m，測量記錄一次，并保存好原始頂進記錄，發現超偏幾時糾正。糾偏使用頂管機頭附設的糾偏系統。為了保證施工質量，頂管施工的前3 米以及正在校正偏差過程中要對高程和中心線一鎬一測。頂進糾偏操作要堅持“勤測量”、“勤糾偏”的工藝原則，同時還要遵循以下兩點：一是每次糾偏量不宜過大，而且要注意發展趨勢；二是出現高低與左右均發生偏差時，先糾正偏差大的，后糾正偏差小的。

在頂進中如果遇到下列情況之一時，應立即停止頂進，并及時采取有效措施，安全處理完畢后方可繼續頂進：發生塌方或者遇到障礙物；后背傾斜或者嚴重變形；頂鐵發生扭曲；管位偏差過大且校正無效；頂力較設計值大，接近管節端面的許可承受頂力。

頂管完成捻口后，對管道進行置換加固（壓水泥漿加固）。壓漿由管內預留的壓漿孔進行壓注，壓漿次數不得少于3 次，兩次間隔時間不得大于24 小時，并做好壓漿記錄。

3.3.4 頂管過程中其他要注意的事項

在確認地下水位降至管底以下50cm 時方可開始頂進施工；必須加強對頂管附近地表的沉降觀測；要將管道的防腐效果作為驗收的重點，同時加強焊縫探傷檢驗。

3.3.4 工作井、接收井回填

頂管工程結束72 小時后，才可進行自來水鋼管的安裝。自來水鋼管經過1MPa的試壓驗收后，方可進行工作井、接收井的回填。

4 小結

頂管技術徹底解決了管道埋設施工中對城市建筑物的破壞和道路交通堵塞等難題，在穩定土層和環境保護方面凸顯其優勢。這對交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復雜的城市是非常重要的，它將為城市創造一個潔凈、舒適和美好的環境。

[1]上海市政工程設計研究總院.給水排水工程頂管技術規程 [S].工程建設推薦性標準，2008-07-01.