淺談同大路頂管施工技術

池耀舟

摘 要：市政基礎設施地下給排水管道頂管施工技術，在穿越城市建筑、公路、深埋等困難、復雜施工條件時，有其獨到的優勢，就 同大路（南湖半島）DN500污水搶修工程的頂管施工技術運用，以供同行參考。

中圖分類號：U447文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)04(a)-0000-00

1 工程概況

同大路（南湖半島）DN500污水搶修工程位于廣州市同和中路南湖半島花園出口處。此段管為DN500鋼筋混凝土重力流管（井段編號為LDJYJ0305-LDJYJ0312）。檢測人員做檢測工作中發現此段管處有冒水現象，經聲納檢測發現LDJYJ0305-LDJYJ0311嚴重堵塞，水沖車不能將其貫通，LDJYJ0311-LDJYJ0312管道嚴重破裂變形，導致南湖3個泵井停產（大陂1#泵井、大陂2#泵井、南湖樂園泵井），污水溢流出南湖，此事經與業主洽商同意對該段管進行修復。

2施工現場條件及解決方案

本工程在已有行車道上進行，重做管道的工作在同大路南湖半島花園門口，長度約96米，需辦理道路開挖手續才能進場施工。在覆土深度2.5m左右的地方有一條DN500鋼管壓力管道，與需修復的管道垂直距離為5米，水平距離為0.25-0.5米，開挖施工會有一定影響。 本工程采用機械頂管施工，管材采用DN800鋼筋混凝土管。在頂管井開挖時壓力管的4.5米部分會懸空，如遇鋼管接口懸空要做吊管保護才能施工。

3 工作井設計、施工

3.1工作井及接收井的布置

工作井是頂管施工的工作場所，本施工段有工作井、接收井各1座，同為圓形，頂管工作井的直徑為7m，接收井的直徑5m（直徑計算為外徑）。

3.2挖土成井

工作井及接收井采用機械、人工配合挖土的逆作法工藝施工，其中工作井后靠背加內襯墻，厚50cm。井底板采用鋼筋混凝土澆注。工作井、接收井基坑深度為深井開挖，需編制相應的專項施工方案。施工時嚴格按照《給水排水管道工程施工及驗收規范》及本工程施工設計圖的要求對鋼筋的配置、混凝土澆筑進行實施。

工作井開挖到原管底后將原有不進行修復的污水管部分拆除用沙包對管道進行封堵，以防施工中污水的滲出，影響施工。

4 頂管參數及設備安裝

4．1頂管的推力就是頂管過程管道受的阻力，包括工具管切土正壓力、管壁摩擦阻力等。

本工程采用的管材是d800鋼筋混凝土管（管外徑為960mm），頂進長度為96米，所以：

頂管機頭正面擠壓段壓力：F1=?×D2/4×P

其中F1--頂管泥水阻力(t)

D--頂管外徑(m)

σ--頂管泥水最大壓力(t/m2)

σ與土層密實度、土層含水量、地下水位狀況有關。根據有關工程統計資料和本工程的分析，估算頂管前端面壓力為20-30t/m2，F1=?×D2/4×P＝?×0.96/4×30＝22.608T

管壁摩擦阻力： F2=S×L×f

其中S—頂管外周長(m)

L—最長一段頂管長度(m)

f—綜合摩擦力系數(T/ m2)

f與管道的埋設深度、土質、地下水位等因素有關。根據有關工程統計資料和本工程的分析，估算綜合摩擦力系數f=1.1T/m2。F2=S×L×f=?×0.96×96×1.1＝318.321T

在考慮一次頂進距離為96m時，頂管總阻力為以上阻力之和：

F=F1+F2 =340.928T

頂進的后座采用2個200T的千斤頂，采用的減阻措施，通常減少管壁摩擦阻力的措施有：管壁與泥土間壓觸變泥漿減阻(優質膨潤土拌制而成)，注漿需要管節間的密封良好，否則漿體會在管節間泄漏起不到應有的作用，減阻效果好時，f—綜合摩擦力系數可以降低到0.3-0.8 T/ m2左右，將觸變泥漿的減阻作為保險系數。

4.2后背墻。后背墻作為千斤頂的支撐結構。后背作為千斤頂的支撐結構,要有足夠的強度和剛度，且壓縮變形要均勻。本工程采用逆作法施工工作井結構井體。由于后座墻是和側壁混凝土墻整體澆筑，工作井為剛性體，所以工作井能夠承受的最大頂推反力R由基坑側壁摩擦力、基坑底板之間的摩擦力R1與后座墻的反力R2組成。計算過程中忽略基坑側壁的摩擦力及基坑底板之間的摩擦力，而假設頂進支架的推力是通過后座墻而均勻的作用在工作井后方的土體上面，主要考慮后背土體的反力計算，

Ｒ2＝1.5′3.5（18′3.52′2.03/2+2′23′3.5′1.43+18′4.5′3.5′2.03）＝5406.2KN＝551.62噸。則R=551.62噸>340.928噸(設計最大頂推力見上節)，因此后靠背是穩定的。

4.3工作井導軌安裝。導軌的作用是引導管節按設計的中心線和坡度頂進，導軌安裝時必須安裝牢固，滿足管節中心高程及坡度的要求。本工程導軌為雙排120工字鋼、[20槽鋼焊接而成，導軌為預制加工。導軌安裝利用測量儀器監控，允許偏差為：軸線位置<3mm，頂面高程0～+3mm，兩軌內距±2mm。

4．4千斤頂安裝。（1）本工程采用2臺200t的千斤頂。千斤頂固定在支架上，并與管道中心的垂線對稱，要求其合力的作用點與管壁反作用力作用點在同一軸線上，防止產生頂進偏差。根據施工經驗，千斤頂的著力點作用在管節垂直直徑的1/4～1/5為宜。（2）千斤頂選用zB．50型的高壓油泵，由電動機帶動油泵工作，經分配器、控制閥進入千斤頂，各千斤頂的進油管并聯在一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程一致，油管安裝時做到順直、轉角少。

4．5頂鐵的安裝。（1）頂鐵是頂進管道時，千斤頂與管道端部之間臨時設置的傳力構件。其作用是將一組千斤頂的合力，通過頂鐵均勻地分布在管端，并起調節千斤頂與管端之間距離的作用。頂鐵可分為環形頂鐵和u形頂鐵兩種。（2）安裝頂鐵時，頂鐵與導軌之間、頂鐵與頂鐵之間的接觸面，要擦拭干凈，防止接觸不良，相互滑動。安裝后，要使千斤頂軸線、頂鐵軸線和管道的軸線相互平行。頂鐵軸線必須與管道中心的垂線對稱，避免頂力產生偏心，導致“崩鐵”。頂鐵拼裝后要進行鎖定。（3）頂鐵與管口之間墊緩沖材料聯接（膠合板），使頂力均勻地分布在管端。

5 頂進施工

5.1正常頂進施工。頂進管道前，進行全部設備檢查與試運轉。護壁上的管孔鑿好后將工具管立即頂人土層。每頂進30cm，測量不少于一次，管道進入土層正常頂進時，每頂進100cm，測量不少于一次。工具管開始頂進5～10m的范圍內，允許偏差為：軸線3mm，高程0～+3mm。否則要采取措施糾偏。頂進時遵循“邊壓觸變泥漿邊頂進，不壓漿不頂進”的原則，新開頂時需對整個管路進行補漿。

5．2測量與糾偏。測量儀器采用全站儀和激光水準儀。（1）測量頻率。頂進第一節管節時為20～50厘米/次，正常頂進時為1米/次，校正頂進時為每頂進半節管測量一次。（2）中心線測量。在工作井邊的兩方向樁上掛鉛錘至工作井底部，在工作井內用激光水準儀照準兩鉛錘，讀管前端的中心尺刻度，若與中心尺的中心刻度相重合，說明其方向準確，否則其差值即為偏差值。（3）高程測量。在工作井內引設水準點，在停止頂進時，將激光水準儀支放在頂鐵上，測量前端管底高程。（4）糾偏。工具頭前方有糾偏節，糾偏節中安裝有糾偏千斤頂，頂進過程中，當工具頭的方向偏差超過5mm，即應糾偏，調整糾偏千斤頂，實現頂進方向的控制。

6 結論

頂管施工技術在該地區深埋污水管道施工中，由于各項技術環節考慮充分、全面，各項技術、施工措施得當，管理到位，取得了成功經驗，可供類似工程借鑒。

參考文獻

[1]張傳安，軟土地區雙排大口徑頂管施工技術[J]，鐵道標準設計，2009（3）。