杭州某污水處理廠進廠主干管頂管工程關鍵技術

高 峰，陳階亮

（杭州市七格污水處理廠工程建設指揮部，浙江 杭州310016）

1 引言

近年來頂管施工技術在我國得到迅速發展，并廣泛應用于取排水管道工程中。由于城市地下空間的限制及現有管線的存在，使近距離雙線平行管道的施工成為不可回避的課題。許多學者也針對頂管工程進行了研究，其中鄒長中以吳閔污水外排穿越黃浦江頂管工程為例，詳細介紹了頂管施工的步驟和頂管施工中的一些問題[1]；胡熹竹、萬尚武等人介紹了運用大口徑管道前后同步平行頂進施工法完成內徑為3500的雙排平行鋼筋混凝土管道頂進工程的成功實例及施工措施，為頂管技術提供了一定的工程依據[2，3]；徐迎伍也進行了頂管施工的設計和優化的理論研究，為頂管施工技術提供了理論支持[4]；孫玉國、劉成軍研究了頂管施工過程中的糾偏技術[5]。

因此，本文結合實際工程，以杭州某污水處理廠進廠主干管頂管工程為例，對長距離曲線頂管在頂進過程中采取的一些關鍵技術措施進行探討和總結。

2 工程概況

2.1 工程概述

杭州市某污水處理廠進廠主干管工程是杭州市污水處理工程的一個重要組成部分。全程總長10km，管道內徑2200～2400mm，采用污水雙管輸送，埋管采用PCCPE管，雙膠圈接口；頂管采用F－B型鋼承口式鋼筋混凝土管，楔形橡膠圈接口。全程共分有7個頂管段，主要穿越錢江二橋、和睦港、運河二通道、四格排灌站等不適宜埋管施工部位，頂管距離從100～700m不等，其中穿越和睦港排澇箱涵、運河二通道為本工程中頂管難點（圖1、圖2）。

圖1 總平面圖

圖2 管位斷面

2.2 地質條件

表1 地質參數

3 施工難點和關鍵技術

3.1 頂管穿越對周圍影響的控制技術

3.1.1 進、出洞技術措施

出洞的封門采用外封門，外封門用30＃槽鋼封門，槽鋼封門內外用防水玻璃布與防水涂料涂布。出洞前，先在洞口處安裝止水帶，其作用是防止頂管機出洞時正面的水土涌入工作井內，其另一個作用是防止頂進施工時壓入的減阻泥漿從此處流失，保證能夠形成完整有效的泥漿套，兩層橡膠止水板間可以壓注觸變泥漿，使管節一出洞便被泥漿包裹。出洞后，頂管機和其后的第一節至第三節管節用拉桿連在一起，形成一個整體。頂管機和管節連在一起后增加了穩定性，對出洞后的第一個階段的頂進施工十分有利，同時也便于在以后的頂進施工中對頂管機進行控制。

3.1.2 頂進施工

頂進時，發生偏差及時糾偏，嚴格控制正面土壓力，將土壓力波動控制在較小范圍內，同時對軸線也要加強觀測，使軸線具備良好的走勢，盡量少做糾偏動作，即使糾偏，也切忌動作過大，以免對土體產生較大擾動。頂管機通過后，經常進行補壓漿，支護土體，減少后期沉降量。

為保證泥水艙壓力與正面土壓力平衡，必須有效控制頂進速度，如頂進速度過快，會引起頂管機正面壓力過大，造成地面隆起。反之如頂進速度過慢則出土太多，正面土體過多流失，從而引起地面沉降。為此通過控制頂進速度，使正面水土壓力保持穩定平衡，從而有效地防止地面隆起及沉降。為安全、順利地穿越地面，頂進速度宜控制在5cm/min左右。

避免管節接口、中繼間、工作井洞口及頂管機尾部等部位的水土流失和泥漿滲漏，并確保管節接口端面完好。通過信息化施工，優化頂進的控制參數，使地層變形最小。

3.1.3 地表沉降控制及保護措施

在推進過程中，引起建筑物沉降的主要原因，是推進土壓控制不穩定，頂速過快擾動周圍土體，造成土體沉降。為防止類似的情況發生，必須做到以下幾個方面。

（1）根據土壓力及出泥情況，合理控制推進速度，保證連續均衡施工。在需要保護的施工段，頂進速度不宜過快，適當放慢速度，減少保護對象下方受擾動土體范圍，避免較長時間的擱置。

“起來，起來，快起來，狗日的，沒被鬼子炸死，也被你們這幫兔崽子壓死！”趙錫田翻了身，事發突然，他被壓在最下面啃了一嘴泥，那頂呢制將帽也不知滾到哪去了。

（2）平衡處理出土量、頂進速度、頂進力三者關系。施工中不許空轉刀盤、不準悶頂。

（3）減少工具管糾偏引起的地層移動。頂進施工糾偏中，加強監測，做到產生微小偏移時就及時進行糾偏，產生較大偏移時，采用分次逐步糾正，勤調微糾，避免因糾偏幅度過大產生較大的地層移動。

（4）嚴格對膨潤泥漿的壓注管理，控制壓漿量，在施工中，做到同步壓漿和二次補漿結合，保證漿套的形成，防止管道外圍土體塌下填充空隙。

3.1.4 地表后期沉降控制

盡管在頂進中采用壓注觸變泥漿的方法來填充空隙減少沉降量，但要控制最終的沉降量還要采取注漿加固的措施。

頂進結束后，對管道外土體進行注漿加固。用水泥漿置換膨潤土泥漿以固結土體，減少地表的最終沉降量。水泥漿由管道內的壓漿孔壓注，漿液壓注的影響范圍應達到管壁外50cm。注漿采用水泥水玻璃雙液漿，由管道的預留注漿孔向外壓注，注漿壓力大于0.25～0.6MPa，注漿速率為30L/min。水泥漿不僅可以置換頂進過程中使用的觸變泥漿，同時也起到了加固土體的作用。

3.2 曲線頂管技術

頂管采用曲線頂進。頂管管徑大，又是采用曲線并排雙管頂進，雙管之間的凈距離為2.66m，距離偏小。

（1）曲線頂管軸線控制：頂管采用曲線頂進和直線頂進的最大區別，就在于對軸線的控制方法不同。目前直線頂進采用的方法是激光經緯儀控制，由井內的激光經緯儀發射一束相當于設計軸線的激光投射到頂管機的光靶上，頂進過程中可以從監視器內很直接地觀察到軸線上下左右的偏差，操作人員依據偏差作出調整。

曲線頂進由于管道的阻擋，激光不能投射到頂管機的光靶上，曲線頂進采用的方法是事后法控制，具體是由測量人員采用全站儀在管道內測量出頂管機的坐標，通過電腦配合計算出偏差，操作人員及時進行有效的糾偏，使頂管機不致偏離較大。施工時還要經常對測量控制點進行復測，以保證測量的精度。一般偏差量較小時，可以頂進兩節測量一次，偏差量較大時，需要增加測量密度，頂進一節測量一次。

（2）雙管之間的凈距離為2.66m，距離偏小，這會帶來一個問題：第一段頂管頂過后，對周邊的土體進行了擾動，不利于第二段頂管的頂進施工。另外，本次頂管施工，由于趕工期的原因，需要兩條管線前后同時頂進，這樣有一個非常不利于頂管施工的因素：注漿時容易形成相互擊穿，不利于漿套的形成。這就要求頂管施工中嚴格控制頂管頂進軸線和設計軸線的偏差，頂進軸線發生偏差時，通過調節糾偏千斤頂的伸縮量，使偏差值逐漸減小并回至設計軸線位置。在施工過程中應貫徹“勤測、勤糾、微糾”的原則。

（3）頂管覆土較大，該工程的頂管覆土達到11.9～12.0m。頂管覆土較大的好處是，碰到地下障礙物的可能變小，有利于對地面沉降的控制，但頂管覆土較大的壞處也同樣是明顯的，一旦碰到地下障礙物處理起來也非常困難。為了防止頂管遇到障礙，在頂管施工前采用定向鉆技術在頂管斷面位置進行排摸，保證頂管一次成功。

3.3 監測

頂管工作井和接收井，無論采用沉井還是基坑開挖的施工方法，都會對周圍土體產生一定的擾動。頂管施工時，由于土體超挖或機頭糾偏等原因，也會對上部土體的結構產生影響。所以，該工程除了必要的施工監測外，另外由第三方對工程實施過程中的關鍵點進行全程監測。一方面為了施工過程中，及時反饋地層沉降等相關信息，指導“信息化”施工；另一方面是監測周圍建筑、管線、橋梁等在施工過程中的位移變化，避免發生破壞。

4 結語

本文以杭州某污水處理廠進廠主干管頂管工程為背景，在施工方案優化分析的基礎上，對復雜地質條件下穿堤水平平行頂管技術進行了詳細介紹，并對頂管頂進全過程進行了現場監測。該工程在施工過程中，由于施工技術使用恰當，方案組織嚴密，各項指標均符合規范要求，使頂管工程圓滿結束，不僅取得了良好的社會價值和經濟價值，也為同類型復雜頂管施工技術積累了寶貴的經驗。希望能對推動頂管穿堤的合理設計和施工起到積極作用。

[1]鄒長中，吳 閔.污水外排穿越黃浦江頂管的施工[J].地下空間，1998，18（增）：413～418，428.

[2]胡熹竹.大口徑管道前后同步平行頂進施工法初探[J].上海市政工程，1999（1）：30～33.

[3]萬尚武.大口徑φ3500雙排平行頂管的施工措施[J].上海建設科技，2001（1）：16～17.

[4]徐迎伍.平行管道頂進施工的相互影響與設計方法和施工工藝的優化研究[D].上海：同濟大學，2000.

[5]孫玉國，劉成軍.長距離大直徑頂管施工糾偏糾扭技術[J].鐵道標準設計，2005（3）：24－27.