排水管網頂管施工技術應用分析

羅偉鋒

(廣東省工業設備安裝公司，廣東 廣州510080)

頂管法施工方法經常用于城市管道的建設，該方法有占地面積少，施工控制嚴格，可保證交通暢通的優點。在穿越鐵路、公路、河流、建筑物等障礙物時可減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價。

1.頂管施工原理及流程

1.1 原理。頂管施工是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直推進到接收坑內吊起，與此同時，把緊隨工具管或掘進機后的管道埋設在兩坑之間。

1.2 要求

1）頂進管道

①抗腐蝕性強，能夠承受一定的動靜荷載以及管道內外部的壓力，有良好的過流性能，較低的成本；②有較高的軸向承載能力，能緊密地配合尺寸，端部要平整垂直，管道要平直；③防水接頭設置在管道壁內，不允許突出管道的內外壁；④管道接頭具有傳遞軸向荷載的能力，在發生一定角度的偏斜時仍具有防水能力。

2）薈坑導軌。基坑導軌是安裝在工作坑內為管子出洞時提供一個基準的設備，導軌本身必須具備堅固、挺直、不易變形等特性。

1.3 流程。施工工藝流程為:構件設備材料、機械準備→兩側檢查井坑 (工作坑)開挖→頂管設備安裝→頂鋼套管→頂鋼筋混凝土管→兩側檢查井施工→閉水試驗→其他段施工→基坑回填恢復。

2.工程概況

某工程依據設計圖紙要求，廠區排水管網采用平口鋼筋混凝土管作為主干排水管，屬改造工程，廠區的道路、廠房等設施已全部投產使用。主廠房排水管網設計路線必須穿越廠區主干道，未考慮采用特種方法施工及生產協調等問題。經與設計、業主方協商，為了保證生產的連續性，考慮采用頂承抽式鋼筋混凝土管過路施工的方法能夠解決該問題，同時對原廠區地下管網進行排查，選擇最有利、對生產影響較小的地勢進行排水管道過路施工。

3.施工方法

3.1 最佳施工方案的選擇

1)地區條件:-1.5m～-5.3m屬粉土層，原路基地基處理至-1.5m，排水管底設計標高-3.9m，排水坡度i=3%，承載力滿足設計要求。2)暫定的施工方法:道路兩側開挖基坑，考慮明溝集水井排水設置，排水管道過路鋼套管，考慮設計鋼筋混凝土排水管本段設計為D500管人工挖土方較困難，采用變更設計為D800鋼筋混凝土排水管(僅過路段)兩側設檢查井。

3.2 具體施工工序

3.2.1 基坑(工作坑)土方開挖。采取i=1：1.25坡度進行土方開挖，保證邊坡穩定。

3.3.2 鋼套管及管枕加工。1)鋼套管采用δ=12鋼板卷制加工，內徑同承插管最大外徑2)管枕預制加工，采用預制混凝土構件，混凝土施工依規定進行。

3.3.3 測量放線。根據規劃施工，先用經緯儀在現場地面上準確放出管道鋪設的中線控制樁，控制樁必須保護好，待工作坑挖好后，再用經緯儀將管道中線控制樁引至工作坑保護好，確保施工使用時管道中線的準確度。

3.3.4 工作坑設置

1）工作坑設置及規格。為節約成本和優化施工圖設計基礎，采取檢查井所在位置工作坑，避免修筑檢查井時重復開挖，坑底尺寸為5m×4m，高度根據污水管道設計埋深確定。2）工作坑底板設置。澆筑底板混凝土墊層，坑底面應盡量整平，清除浮泥。底板墊層混凝土強度為C10，厚度為100mm。底板預埋導軌以便于管道頂進。3）工作坑后頂基座設置。由于該路段地下土質強度不夠，不能作為后頂基座，需另設整體式鋼筋混凝土墻作為頂座，頂座墻的整體強度需保證在設計頂進力作用下不被破壞，后座墻尺寸設計為1m×0.8m×1m，混凝土強度為C25，為現場澆筑鋼筋混凝土，內置Φ12@200雙向鋼筋網。頂座墻完成后加墊20mm厚的鋼板組成裝配式后墻，滿足頂管的最大頂力。

4.管道頂進主要施工技術

4.1 下管就位。l)起重設備檢查起重設備經檢查、試吊，確認安全可靠方可下管。下管時工作坑內嚴禁站人。當距導軌小于50cm，操作人員方可進前工作。吊運時應用專用吊鉤或柔性吊鎖，嚴禁用鋼絲繩穿入管內起吊。2)混凝土管道檢查頂管所用混凝土管應無破損及縱向裂縫，端面要平直、管壁無坑陷及鼓包，管壁應光潔，檢查合格的管子方可用起重設備吊到工作坑的導軌上就位。3)管口及密封膠圈檢查下管時確保管口完好無損，將管口工作面清掃干凈，均勻涂抹潤滑劑。套在管口的密封膠圈應平順、無扭曲現象。膠圈在使用前應逐個檢查，不得有裂縫、破損、氣泡、飛邊等缺陷。4)管道就位。第一節管子下到導軌上，測量管子中心及前端和后端的管底高程，確認安裝合格后方可頂進。第一節管作為工具管，頂進方向與高程的準確，是保證整段頂管質最的關鍵。

4.2 頂進施工控制。開始時，應緩慢進行，待各接觸面部位密合后再按正常速度頂進，頂進施工應連續頂進。頂進時晝夜三班不間斷施工，防止因中途停置而導致摩擦力增加，造成頂進困難，頂進的混凝土管在接口時一定保證嚴密。

4.3 管道糾偏。頂進過程中出現中心偏差±19mm或高程偏差±11mm。偏差趨勢應及時糾偏。糾偏用調整部分內統一布置在一個斷面上的4個可調式千斤頂調正機頭，通過控制各方位的千斤頂的伸縮，調整工具管刃角走向實現的。糾偏時每頂進20一30cm測量一次。頂進時，必須加強第一節管道頂進質量控制，減少起頂誤差，因此導向軌、千斤頂受力點、管底滑道、管側超挖必須嚴格按施組要求進行。鑒于土層土質的特殊性，本工程采取綜合防偏措施。

1)加強管道聯結鋼性，管口用膨脹螺栓做予埋件，管道接口施工完成后用。σ=1cm鋼板焊接聯結。焊接聯結完成以后用鋼板接口設內外鋼套環補充加強管道接口鋼性，減小局部不平衡力對管道項進方向的影響，確保管道不因局部外力而發生軸向變形。外套環利用承插鋼圈，內套環利用。σ=1m的鋼板制作，套環寬0.3m；2)管底設置混凝土預制塊滑道，用滑道控制頂進方向及高程；3)工具管上設糾偏千斤頂組，及時小范圍調整工具管方向；4)工具管前端兩狽吸時用木楔穩定頂進方向。空隙用砂礫回填。

4.4 帶井閉水試驗。1）注水漫泡管道兩端管堵如用磚砌，必須養護3-4d達到一定強度后，再向閉水段的檢查井內注水。閉水試驗的水位，應為試驗段上游管內頂以上2m。注水過程同時檢查管堵、管道、井身，無漏水和嚴重滲水，再浸泡管和井，1-2d后進行閉水試驗。2)閉水試驗將水灌至規定的水位，開始記錄，對滲水量的測定時間，不少于30min。根據井內水面的下降值計算滲水量，滲水量不超過規定的允許滲水量即為合格。

4.5 土方回填。頂坑、檢查井坑和管溝，在填土前將杭槽內雜物清理干凈。回填土時必須保證檢查井結構和混凝土管道的安全，管道及井室等不移位、不破壞、接口不破損。還土不準含有碎磚、石塊及大于1Ocm的硬石塊。土方回填前，要對土壤取樣試驗，提供土壤最佳含水量及最大干密度，以保證回填時達到密實度要求。檢查井四周回填壓實同時、逐層進行。四周壓實面的高差不得超過300mm；管頂以上500mm范圍內使用電夯夯實，每層厚度不大于200mm:管頂500mm以上，每層厚度不大于300mm，壓實度滿足設計、施工要求。

4.經濟效益分析

1)常規施工過路管、鋼套管成本較大，時間長；2)減少了管道開挖土方量、路面恢復工程量；3)增加了鋼套管、增大了管徑，單頂管施工難度降低，對鋼筋混凝土承插管保護較好，防水效果得到保證；4)最重要的是生產未因此停產，日產值較高，節約費用大于材料增加、管徑增大的費用；5)土方邊坡穩定性好，比全面大開挖安全性提高；6)頂管施工技術要求高，而成本較低。

結束語。頂管施工是一種現代化管道敷設技術，在城市地下管線施工中，也包括給水、排水、煤氣、動力電纜、通信電纜、發電廠循環水冷凍系統等許多管道的施工得到了廣泛的應用。利用頂管法施工與傳統的明挖覆蓋法相比，可以減少對施工周邊環境的影響，縮短工期。該技術將是未來的發展方向。

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[2]吳玉林，朱葉軍.地下長距離混凝土頂管施工技術[J].建筑技術，2005.

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