談頂管工程施工方案

郝國華

(太原市市政工程總公司，山西太原 030002)

1 情況說明

1)排水管道工程頂管采用鋼筋混凝土圓管，管口形式采用雙插口形式，型號為Ф1550T4-S。

2)地層土質依次為人工填土，低液限粘土，粉土，細中砂。施工過程中不受地下水影響。

2 工作坑的設計

管道頂進的工作坑設在管道下游端檢查井位置，以利排水。

2.1 工作坑尺寸

1)工作坑的寬度。

其中，B為工作坑底的寬度，mm;D為頂進管節外徑，m;當D≤1 000 mm 時，b=1.2 m，D ＞ 10 000 mm 時，b=1.6 m;c=0.1 m ～0.15 m。

2)工作坑長度。

其中，L1為頂進后頂進管節尾端壓在導軌上的最小長度，視管節長度穩定;L2為管節長度，m;L3為出土工作組長度，m;L4為油缸長度，m;L5為頂管后背總厚度，m;L6為調頭頂進時的附加長度，m。

3)工作坑深度。

其中，H為頂進坑地面至坑底的深度，m;h1為地面至管道底部外緣的深度，m;h2為管道外緣底部至導軌底面的高度，m;h3為基礎及墊層的厚度，但不應小于該處井室的基礎及墊層厚度，m。

4)工作坑的施工要求。

工作坑的平面尺寸以及后靠的穩定和剛度應滿足施工操作和頂力的要求，基礎標高應符合施工組織設計要求。采用鋼板樁支護的工作坑宜采用咬口連接的方式，不滲水漏泥。平面形狀宜平直、整齊，避免不規則的轉角。

2.2 工作井靠背

工作井靠背要有足夠的強度、剛度、穩定性，在頂進過程中應滿足傳遞最大頂力的需求?？勘潮砻鎽街保⒋怪庇陧斶M管道的軸線，以免產生偏心受壓，使頂力損失和發生質量、安全事故。

靠背材料的材質要均勻一致，以免承受較大的后坐力時，造成靠背材料壓縮不均勻，出現傾斜現象。靠背結構要力求簡單、拆裝方便。

3 工作井內布置及設備安裝

1)主油缸。油缸合力作用點與管道中心的垂線對稱，油缸頂力一般采用1 000 kN，2 000 kN，3 000 kN，4 000 kN，行程要長，應大于1 m。采用一臺油缸時，油缸中心應與管道中心線一致，使用多臺油缸時，油缸軸線應與管軸線平行且與后背垂直，油缸著力點一般應安放在支架上，并與管道中心的垂線對稱，其合力的作用點應在管道中心的垂直線上。

2)頂鐵。頂鐵共分為橫鐵、順鐵、U鐵、弧形頂鐵、環形頂鐵五種。

4 頂管施工方法

4.1 擠壓式頂管施工方法

土質條件較硬而使頂管機偏高，可改變頂管機頭部的幾何形狀，改成由一個個直徑從小到大的圓柱體疊加在一起的寶塔形，使其在頂進過程中主要承受端面的阻力，同時再輔以方向糾正裝置，頂管機就不易產生偏差了。

4.2 套管人工頂進法施工操作

1)開挖工作坑，處理基礎，支設靠背、導軌與頂進設備。2)將一節套管置于導軌上，用經緯儀、水準儀校正其平面與高程位置，使其達到設計要求。3)派工人至管內，一人在工作面挖土，一人用小車將土運至工作坑，再用起重設備將土運往地面。4)啟動油缸，將套管頂進，油缸行程終了，復位油缸，加塞墊塊后復頂，第一節套管頂入工作面后，使其預留0.3 m左右的管子在導軌上，供下一節套管頂進前穩管用，下一節套管在導軌上就位之后，即可繼續頂進。5)頂進中，經常用水準儀監測管道是否偏離中心位置，否則應進行糾偏后再行頂進，為防止頂進管管節錯位，需在接口處加設內脹圈，待管子全部頂進后，拆除內脹圈，安上內套管，并打塞填料予以接口。

5 頂管施工測量的內容

5.1 頂進前的準備測量

1)施工測量包括工作坑方位和高程的測定、標定管道中心線、設臨時水準點等。2)安裝測量包括按設計要求檢查基礎和導軌的高程、平面布置的尺寸、確定靠背的位置等。

5.2 頂進開始階段的測量

在這個階段出現偏差應及時糾正，否則偏差發展較快。

5.3 頂進過程中的檢查測量

1)在管節頂進過程中，需不斷地對首節管或工具管的高程、方向和轉角進行測量。2)檢查中間管節有無下沉現象。

5.4 工程竣工測量

1)竣工測量時在每節管上選點，逐節測量標點的中心位置與管底高程。2)根據測量結果繪出竣工曲線，作為竣工文件。

5.5 地面觀察測量

1)檢查管道沿線的地面是否發生變化:地面沉陷、裂縫或隆起等。2)施工前先在地面上選點測定基數，有時竣工后也進行長期觀測。

6 頂管施工測量方法

1)設置在工作坑內。a.基線標志一般釘于撐木上，或于井筒上用紅漆標志。b.工作坑內的臨時水準點一般設于坑下的一角，不易被重物碰撞的地方，周圍要用套管保護，上面加設頂蓋，防止碰動。c.要及時用工作坑上的水準點校核。2)中線測量。a.經緯儀測量。將經緯儀安裝在兩主壓油缸的空隙間，引下基點，以該點為中心安裝經緯儀，前視中心樁定好方位，觀測管端已裝好的中心尺，即可測出管的中心位置。在待頂管首端固定一小十字架，在坑內懸架一臺水準儀，使水準儀十字對準十字架，頂進時，如果出現十字架與水準儀上十字線發生偏離，則表明管道中心線發生偏差。b.“小線垂球延長線法”測量。在中心樁連線上懸吊的垂球示出了管子的方位，頂進中，若管道出現左右偏離，則垂球與小線必然偏離。3)高程測量。a.一般使用水準儀和特制的高程尺進行。b.長距離可用連通管觀測兩端水位刻度定高程。除測頭一節管前端管底高程，以檢查與設計高程偏差外，還應測量頭一節管后端管底高程，以掌握頭一節管子的走向，即坡度。4)頂距測量。在坑內管節入土的地方設一固定的標點或釘一標樁，作為頂進起點，計算頂進距離和推算前面管節的設計高程，也可根據管節長度估算。

7 頂管糾偏

7.1 高程偏差糾正

1)偏差不大時，可采用一般挖土，借管重力下沉校正。管頭低時則多挖上半圓土，繼續頂進或用小油缸頂至要求高度。2)當連續幾節管子發生偏高或偏低時，調正時按全長剩下高程平均調整，即改變坡度，逐漸糾正。3)發生嚴重的反坡或過多地超過了全長高程。在發生問題的管尾處用小油缸頂拉開300 mm～400 mm以硬木撐住，中間留出空檔，將管分為兩段，調整提高或下降調整前段管子。前段管在頂進口調整(提高或降低)至坡度中線合格為止，后段管子在經過前段地點時應挖深或填高，使之正常頂進，前段管不宜過急，在頂進中加以調整，逐步達到要求。前后段管均合于設計中心坡度后，拆除撐木使管合龍再繼續頂進。

7.2 中線方向的偏差糾正

同樣可用管前挖土法，利用一側超挖、一側不挖，使管子中心慢慢變位或采用橫向木柱支頂法。

7.3 中心與高程誤差同時存在

1)應先糾正偏差大的。2)可采用斜向支頂的方法。3)頂進糾偏可采用調整正面開挖部位、范圍和深度的辦法。

［1］GB 50141-2008，給水排水構筑物工程施工及驗收規范［S］.

［2］GB 50268-2008，給水排水管道工程施工及驗收規范［S］.