頂管工藝在工程中的應用

孫 剛

(太原市龍城發展投資有限公司，山西太原 030002)

1 工程概況

太原市汾東商務區人民路工程起通達街至10號線南街，道路全長3.84 km，紅線寬55 m，綠線寬79 m。其中從通達街到化章街為現狀路，長1.36 km，兩側多為居民小區和建筑工地。從化章街至終點10號線南街，長2.48 km，與現狀西橋村道路斜交以后向西南進入農田，沿線有多條退水渠及灌溉渠。道路中心線下埋設雨水管線，道路兩側綠化帶下埋設污水管線。本段雨水頂管施工在化章街至10號線，樁號為K1+364.7～K3+340，全長1 975.3 m，埋深在7 m～9 m，共布置3個工作井、4個接收井。

2 水位、地質情況

施工場地從大的地貌上看屬于平坦的洪沖積平原，勘察時場地地勢比較平坦，各勘探點高程介于773.03 m～773.82 m之間，最大高差0.79 m。該場地地下水類型為孔隙潛水，勘察期間各勘探點中地下水靜止水位埋深介于0.90 m～2.50 m之間，靜止水位標高介于769.00 m～770.42 m之間，地下水的補給來源主要為雨水以及沿線渠道中水的補給。勘察期屬于豐水期，平水期水位可按降低0.5 m考慮，枯水期水位可按降低1.0 m考慮。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

頂管施工的基本工藝為:

頂管準備→測量放線→工作井、接收井施工→安裝后背→鋪設道軌→千斤頂及其他設備安裝→復測高程及中心線→機頭調試→穿墻→頂進→管壁注射觸變泥漿→復測、矯正管道中心線→工具頭回收→工作井回填。

3.2 工作井、接收井設置

本段長1 975 m，管道埋深在7 m～9 m，沉井布置的數量及位置主要綜合考慮以下幾個方面:施工計劃、頂進距離、管材的生產進度、交叉口的位置，本著在滿足生產進度的條件下盡量少布置井位。全線綜合考慮后共布置工作井3座，接收井4座。

3.3 工作井上下設備安裝及調試

工作井施工期間可進行泥漿池的準備工作，安裝好進泥漿的泥漿泵及管道系統、壓觸變泥漿的泥漿泵及管道系統、安裝好地面操作系統及做好防雨棚、接好水電。

工作井示意圖見圖1。

3.3.1 導軌安裝

基坑導軌是安裝在工作坑內為管道出洞時提供一個基本的設備，導軌采用型鋼加工。為了預防頂管機進入土體時下沉，安裝時，導軌前段需抬高約5 mm～10 mm。高程允許偏差為0 mm～+3 mm，中線允許偏差為±3 mm。導軌底部用預埋螺栓固定在工作井底板上，安裝調整完畢后導軌下面用無收縮混凝土進行填充(見圖2)。

圖1 工作井示意圖

圖2 基坑導軌安裝

3.3.2 頂進后靠背及主頂進系統

1)后靠背外形尺寸為5.5 m(高)×5.9 m(寬)×1.2 m(厚)，內部布置雙層鋼筋網片，鋼筋直徑20 mm，間距15 cm，澆筑C30的混凝土背墻(見圖3)。2)主頂進系統共有6只～8只200 t油缸，行程1 750 mm，總推力1 200 t～1 600 t，主頂油缸組裝在油缸架內，以使頂進受力點和后座受力都保持良好狀態。安裝后的油缸中心誤差應小于5 mm。

3.3.3 頂管機的安裝調試

1)起吊中應使用專用吊具，保證平穩、緩慢，嚴禁沖擊、碰撞，并由專人指揮。

2)對工具管的電路、水路、油路、泥水管路和操縱設備進行逐一連接，各部件連接牢固，無跑、冒、滴、漏現象，對各部分分別調試并進行全面的試運轉。

3.3.4 出泥系統

1)頂管排出的泥漿由排泥泵排入井外的泥漿池內。2)輸送系統:在管內鋪設φ200排泥管道，由45 kW排泥泵輸送。因頂管距離較長中途設一增力泵排污助送至井上泥漿箱內，最后運土車運至棄泥場。

圖3 頂進后靠背示意圖

3.3.5 激光經緯儀的安裝

1)用全站儀在工作井內放樣出頂管軸線。

2)根據放樣軸線位置在主頂中間靠近后背墻的合適位置定出激光經緯儀的中心，立好儀器支架固定。

3)調節經緯儀的高度，使經緯儀的顯示紅點和工具機頭的光靶中心重合。

3.4 出洞

1)機頭出洞時，將機頭預抬3 mm。2)安裝洞口止水圈:本工程考慮采用一道橡膠圈密封結構。

3.5 正常頂進

1)工具頭刀盤轉動、開進出泥漿泵。接通電源，將工具頭的刀盤轉動，當設備的參數穩定后，開進出泥漿泵，開始泥漿循環。

2)頂進、調整進出泥漿泵流量達到平衡。頂進千斤頂，觀察工作倉的土壓力表，調節泥漿泵的流量達到工作倉的泥水平衡。

3)觸變泥漿系統。頂進過程中，需要經常進行壓觸變泥漿工作，以減少頂進的阻力，觸變泥漿系統由拌漿、注漿和管道三部分組成。在頂進過程中，要經常檢查各推進段的漿液形成情況。

4)測量工具頭的偏位、作好記錄、糾偏。使激光經緯儀發射的激光沿著頂進方向水平射出，打在工具頭的測量靶位上，通過顯示器讀出工具頭的偏差。每隔0.5 m記錄一次。

3.6 進洞措施

1)頂管機進洞前10 m范圍內，應減慢頂進速度，減小管道正面阻力對接收井的不利影響。

2)當工具管距接收井還有30 m左右時，應加強軸線復測力度，將工具管確切位置測放于接收井內，從而確保安全出洞。

3)當工具管推進至距接收井壁10 cm處時，停止推進。

4)在確保安全的前提下，鑿除封堵洞口磚墻，然后再將機頭徐徐頂進接收井內。

5)機頭進洞后，及時將與機頭連接的管子分離，吊起工具管以后，立即將預留孔和管壁之間的空隙用水泥砂漿填充密實。

4 質量控制要求

1)沉井下沉注意事項。第一節沉井下沉，要特別注意保持平面位置與垂直度的正確，下沉過程中沉井傾斜度控制在0.5%以內，超過時應及時糾偏，以免繼續下沉不易調整。調整方法是在刃腳較高一側逐層挖土，使沉井在自重作用下在該側擠土下沉，達到糾偏目的。

2)頂管方向控制。頂進的測量與方向的控制，主要是采用全站儀、激光經緯儀和水準儀測量。頂進糾偏必須勤測量、多微調，糾偏角度應保持在10'～20'，不得大于0.5°，并設置偏差警戒線。初始推進階段，方向主要是主頂千斤頂控制，因此，一方面要減慢主頂推進速度，另一方面要不斷測量并調整油缸編組以實施機頭糾偏。

3)頂進過程中控制。在頂進初始階段，設立地面沉降試驗段，通過對地面沉降的反復測量、監控，掌握沉降變化規律，以便更好的調整頂進壓力、機頭倉內泥水壓力、機尾及沿線壓漿量，以控制沉降量及推進速度。

5 結語

本工程泥水平衡法頂管在施工單位的精心組織下，順利地完成了道路管道的施工，取得了較好的效益，并獲得了建設單位的好評。該施工技術不僅有效解決了城市道路地下管道埋設施工中一直以來令人頭痛的影響路面交通的問題，而且有效降低了施工成本、縮短了施工工期，促進了城市市政工程建設的步伐，同時帶來了城市建設和人居環境的和諧，為后續相關道路的施工提供了很好的經驗。

［1］太原市政設計院.工程地質勘察報告［R］.2011.

［2］頂管施工技術及驗收規范［S］.

［3］CECS 246∶2008，給水排水工程頂管技術規程［S］.

［4］GB 50268-2008，給排水管道工程施工及驗收規范［S］.

［5］GB 50204-2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范［S］.

［6］JGJ 46-2005，施工現場臨時用電安全技術規范［S］.

［7］JC/T 640-2010，頂進施工法用鋼筋混凝土排水管［S］.

［8］GB/T 11836-2009，混凝土和鋼筋混凝土排水管［S］.

［9］魏 鋼，魏新江，徐日慶.頂管工程技術［M］.北京:化學工業出版社，2011

［10］建設部建質［2009］87號，危險性較大的分部分項工程安全管理辦法［Z］.