市政給水管道頂管施工技術探討

摘 要：頂管施工是一種管道非開挖施工技術，能夠減小管道施工對現狀道路、建（構）筑物的破壞，施工噪音和振動都非常小，對周圍環境影響小，管道開挖量小等優點。結合工程實例探討了市政給水管道的頂管施工技術。

關鍵詞：給水管道 頂管施工 頂管機

中圖分類號：TU99 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0060-02

1 工程概況

某市自來水公司一條供水主干管，其管徑為DN1600壁厚16 mm，材質為Q235B鋼管，由于該管道需要穿越一條重要的現狀城市主干道，道路車流量較大，道路下面管線較為復雜，且涉及到軍用通信及輸油管線，如果采用常規的開挖溝槽來埋設管道，將會給交通及各種地下管線的正常運營帶來嚴重影響，并且道路管線遷改還建造價較高，因此本項目經過技術經濟等各方面的方案比選之后，決定采用頂管施工。管道頂管全長65 m，管道埋深約6 m左右。

2 頂進設備的選擇與就位

頂進機的主要組成系統包括動力系統、主殼體、液壓系統、電氣控制系統、中繼間等部分。這些設備選擇和準備好后，開始就位。先應安裝好基坑導軌，在工作井施工時，在底板基礎上預埋鋼板，應具有足夠的強度和剛度，并在鋼板上錨固鋼筋，采用焊接固定的方法使導軌與之焊接，安放導軌后，應在兩側采用型鋼進行固定，必要時可采用混凝土澆筑加固，以防導軌在受到撞擊的情況下發生變形或位移。施工之前還應安裝好頂管承壓壁，即承受和傳遞全部頂力的后座墻，在鋼筋混凝土后背墻前加設一塊鋼后背，其厚度約30 mm左右，鋼后靠應與軌道軸線垂直，工作井后靠施工時須保證與頂進方向垂8WTjIBnJ0OugqEsex7EgkocyHDezu8PBjLnGok5gkO4=直。施工前還應安裝好起重系統與工作平臺，起重系統可用來下鋼管、更換頂鐵以及吊裝小型設備，可采用25～50T汽車吊，吊車沿頂進軸線出洞口布置；工作平臺采用型鋼搭建，其上布置主頂動力站和操作臺，頂面還應搭設防雨防沖擊頂棚。

3 施工平面布置

頂管工作井區布置應在滿足頂管施工的前提下遵循少占地、減小噪聲影響和場地環境的破壞、便于管理等原則。

（1）場地平面施工布置。場地平面布置應充分考慮各個環節的施工便利，主要內容包括存管及下管、供電系統、設備控制室、觸變泥漿設備、生產用水、施工道路、場地排水等。本工程現場已經存在施工便道，在現場安排一臺25 t履帶式吊車，吊車邊設置成品管存放地，以便現場管節的吊裝及井下拼接管節。泥漿攪拌、儲存、輸送設備設置在工作井右側。在工作井一側設三級泥水沉淀池；頂管施工時，地下挖棄土通過泥水管路系統排出，選用兩臺泥水泵，分別放在基坑的上側和下側作為送泥泵和排泥泵，管路采用直徑為40 mm的無縫鋼管，基坑內設有旁通裝置等。中央控制室及主頂動力站設置在工作井右側，工作井施工區域采用全封閉彩鋼板維護，并在井上口四周采用鋼管焊接設置安全扶欄。

（2）工作井內布置主要機具設備：主推進千斤頂、中繼間泵站、電焊機、洞口密封環、頂鐵及排泥泵。此外，還應布置好各種管與線，包括排泥管、泥水管、空氣管、各種電纜、照明及通風。管道內的照明采用24 V安全電壓，由工作井內操作平臺上的配電箱供電。管道內還設有應急照明系統，以作為故障停電時使用，方便施工人員的安全撤離。

4 頂管施工工藝

（1）穿墻。在穿墻施工操作中，應先開啟穿墻悶板，從井內頂出工具管，并設置穿墻止水設備。為防止管道施工受到外部環境水的影響，可在穿墻管道內填封低強度水泥粘土拌合土或紙筋粘土等填充料，以保證管道內密實。穿墻操作前可在穿墻管外側進行注漿固結，以防止出現墻孔部位強度不足的現象。根據大量頂管施工經驗，應提前針對此環節容易出現的工程問題制定緊急應對措施，以最大限度地減小對工程質量及施工進度的影響。本項目中采用了止水法蘭加壓板，在其中部設置厚度為2 cm的天然優質橡膠止水板環，其拉伸率及耐磨性能都很好，這樣在管道頂進過程中起到逆向止水的效果。

（2）機頭就位、開洞門。在工作井前壁墻沿管外壁上方環向200～300 mm間距打入棚架管，然后注入水泥漿來加固土層，以提高開洞門時的安全性。開動千斤頂將機頭頂到距離洞門35 mm處停下，鑿除洞口封門，并割除型鋼或鋼筋。洞門的直徑應當比機頭外徑大，若已經提前埋好環形套管，則其內徑也應比機頭外徑大。安裝好密封止水膠圈后，機頭應及時頂入洞口后下設備段，轉接油管、電纜及泥水管后繼續頂進，機頭脫離導軌后并測量機身高程、坡度滿足要求與否，若出現較大偏差就應采取措施進行糾偏。

（3）下管。下管前應先認真檢查管子外觀，端面要平直，管壁應光潔無坑陷或鼓泡，管子應無破損及縱向裂縫，檢查合格后的管子方可下管。下管時工作坑內嚴禁站人，操作人員在管道接近導軌時方可進坑工作，第一節管下到導軌上，按照施工圖上的位置來確定管道中心線，并測量管子中心及前端和后端的管底高程，符合要求后和機頭導向環連接牢固，確認安裝合格后方可頂進。

（4）頂進施工。開始頂進前對機械設備進行全面檢查，包括照明、通風、電氣、液壓、壓力表、測量工具、傳感器等性能是否正常，對它們進行聯動調試合格后方可開始頂進。第一節管作為工具管，頂進方向與高程準確與否會對整段頂管施工的質量產生較大的影響，所以應嚴格控制好。頂進時可采用液壓千斤頂先緩慢進行，等到各接觸部位密合后，再按正常速度頂進。頂進時應根據初始頂進所得的參數設定正面土壓力，然后在壓力平衡控制器中輸入，后期頂進過程中可靠壓力平衡控制器自動控制正面土壓力。頂進過程中每頂一節管子測量一次頂進軸線，發現偏差超出誤差范圍后及時進行糾偏；還應對機頭前10～后20 m的地面沉降監測點進行測量，對于沉降過大的應及時采取有效措施減小沉降幅度。當頂管施工的長度較長時，應在頂進的同時進行管道外圍注漿護壁，以保證管外圍充滿泥漿套，使管道周圍表面土體更加堅實、平整，避免地面出現大面積沉降，并且減小頂進過程中的阻力。頂進速度宜控制在3～4 cm/min；頂進若發現油路壓力突然增高應停止頂進，查明原因并采取應對措施之后才能繼續頂進。在頂進中若遇到這些情況時：管位偏差過大且校正無效，發生塌方或者遇到障礙物，頂鐵發生扭曲，后背傾斜或者嚴重變形，等等，應立即停止頂進，并迅速采取有效方法處理妥善之后方可繼續施工。

（5）進洞及后期收尾工作。在頂管進洞前10進行貫通測量，應保證頂管機接近接收井時提前打開接收井的洞門。頂管機進入接收井后，應盡快與管道分離，然后從接收井吊出，并用柔性材料進行填封，再將管道與洞口的空隙采用快速水泥進行封堵密實，洞口臨時密封處理以不漏水為度。頂管工程完畢72 h后，才可安裝自來水鋼管，經試壓驗收合格后，對工作井、接收井進行回填。

本給水管道項目通過采用頂管施工技術，有效的避免了對現狀道路的開挖及對各種管線設施的破壞，通過工程中采用合理的技術措施，有效避免了管道施工引起的路面沉降，帶來了較好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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