頂管技術在污水管網施工中的應用

夏曉華 謝 磊

許昌騰飛建設工程集團有限公司

頂管技術在污水管網施工中的應用

夏曉華 謝 磊

許昌騰飛建設工程集團有限公司

在市政工程建設中， 長距離管道的敷設是一項經常遇到的工程問題。隨著頂管技術的應用推廣， 研究敷設頂管工藝技術已成為引人注目的課題。為此，本文通過具體工程案例，對污水管網施工中頂管技術施工相關內容進行了分析與探究。

頂管技術；污水管網；工程案例

在一些不允許開挖施工的路段， 采用頂管技術是一種比較理想的施工工藝，它是地下管線施工中穿越障礙時常用的一種施工技術。施工時， 首先設置工作井， 并在工作井內設置頂管機導軌和液壓千斤頂， 然后借助頂管機的掘進和千斤頂的頂力將預制的管段頂入地層，邊頂進， 邊將管段接長， 直到越過障礙物， 并到達接收井中， 如頂進時需要克服的阻力大于主千斤頂的能力， 可適當布置中繼站。

一、工程案例

污水管網系統工程(3號泵站污水系統)頂管總長約2500米，其中A段：管徑DN1400，樁號0-020～1+409；B段：管徑DN1000，樁號0+000～K0+793.301、0+610.891～污水泵站。頂管管材采用鋼筋混凝土內襯改性聚氯乙烯排水管。地質勘察報告表明，頂管工程的管位上部位于地表以下4.4-5.8m的雜填土、淤泥質土及素填土的混合土層中。該土層較復雜， 含有瓦礫磚碎塊、礫石及生活垃圾。頂管的下部位于砂質粉土中， 其中個別路段土層由砂質粉土逐漸過渡為粘土夾礫石。該路段地下水位在地表下0.4-1.4m， 且隨晉江潮水水位變化。該項目地處交通要道，沿線車流量較大，現狀不允許開挖施工。因此，采用大刀盤泥水平衡頂管法是本工程污水管道施工的一種理想的施工工藝。

二、高程及軸線位移允許偏差值的控制

1、該污水管道工程的地質條件及定位控制標準的確定

在復雜地質條件下進行長距離曲線頂管尚無標準可循， 因此，在滿足設計的使用功能和不損壞接頭及防水性能的要求下， 根據《上海市市政工程施工及驗收技術規范》中“頂管允許偏差表” 中高程及軸線位移的參數， 制定本工程的允許偏差。

2、頂進和糾偏的示位系統

本工程在管道頂進的過程中利用激光系統作為示位系統。激光系統由激光經緯儀、激光架和標靶組成。激光架的幾何軸線和頂進軸線垂直，便于經緯儀對中。同時在激光架旁做好激光經緯儀的對中點，確保激光經緯儀架好后在頂進軸線上。

3、頂管定位控制的實際效果

根據實際測量控制的結果看，管道D1400的軸線最大正誤差為73mm， 軸線最大負誤差75mm；污水管道D1000的軸線最大正誤差為77mm， 軸線最大負誤差為120mm，以上控制均符合要求。測量控制是有效的， 達到了預定要求。

三、污水管網施工中頂管技術的施工要點

1、頂管工作井及接受井施工

頂管工作坑平均每200m設一座，共有工作坑20座，接受井20座。工作坑斷面下口尺寸7m×4m，深度為7.0m，同時工作井可作為接收井。工作坑墊層采用C10混凝土層100cm厚，同時在靠近頂進洞口外基坑兩邊設深60cm的集水坑，尺寸600mm×600mm×600mm，以用于頂進過程中降水及抽水，墊層四周設寬20cm深20cm的集水槽以利于排水，采用污泥泵抽水。工作坑底板采用C25商品混凝土，厚度20cm。

2、施工工藝流程

(1)頂管設備安裝。兩根導軌必須互相平行，等高，導軌面的中心標高應按設計溝底標高設置，在頂進中必須經常復測調整，以確保頂進軸線的精度。導軌的坡度應與設計管道坡度相一致。

(2)管前挖土及頂進。管前挖土是控制管節頂進方向和高程、減少偏差的重要作業，是保證頂管質量及管上構筑物安全的關鍵。

(3)管節安裝。管道接口為“F”型接口。安裝管節前，應先安裝好止水圈，在管節端面粘貼松木襯墊，再將管道節吊放在軌道上穩好，使管節插口端對正前管的承口中心，緩慢頂入，直至兩個管節端面密貼襯墊，并檢查接口密封膠圈是否良好，如果發現損壞，應重新安裝，確認完好后方可布置頂鐵。

四、污水管網施工中頂管施工質量控制措施

1、管道糾偏

(1)管道產生扭轉原因分析。在頂管安裝和使用過程中，如果主油缸或工具管刀盤軸線與管道軸線不平行，則在頂管施工過程中很容易使管道產生扭矩，從而在頂進過程中發生管道扭轉。

(2)糾偏措施

①提高頂管設備安裝質量，預防管道發生扭轉，主要是從提高頂管設備安裝工藝精度入手，盡量避免或減少頂管設備的各部分安裝偏差，如主油缸固定牢固，盡量與管道軸線平行等。

②嚴格按照施工程序施工，減小糾偏造成的扭轉。首先是管內設備布置重量要對稱，盡量避免由施工程序造成的扭轉。

2、導軌偏移防治

(1)導軌偏移原因分析。①導軌自身的剛度不夠；②軌道固定不牢靠，受到外力及震動后發生偏移；③工作井底板損壞或變形；④后座不穩固，受頂力后使主頂油缸軸線與頂管軸線不平行，產生橫向分力，引起導軌偏移和損壞。

(2)防治措施。①對導軌進行加固或更換；②校正偏移的導軌，并支撐牢固；③墊木應用硬木或用型鋼、鋼板，必要時可焊牢；④對工作井底板進行加固。

3、后靠背控制

(1)后靠背嚴重變形、位移或損壞原因分析。①后靠背的剛度不夠。若采用單塊厚鋼板做后靠背，則剛度更差；②后靠背后面的預留孔或管口沒有墊實；③用鋼板柱支護的工作井，由于覆土臺淺或被動土抗力太小而使鋼板樁產生位移影響到后靠背的穩定。

(2)防治措施。①應該用剛度好的鋼結構取代單塊鋼板做后靠背；②后靠背后面的洞口可用剛度好的板柱或工字鋼疊成“墻”，墊住洞口或管口；③后座墻后的土體采用注漿加固，或者在地面上壓上鋼錠，增加地面荷載。

4、地面沉降防治

(1)地面沉降過大原因分析。井點降水時土體會因失去地下水而產生一次壓密沉降。再加上手掘式頂管的開挖面是敞開的，不加正面支撐，稍有疏忽就會發生正面坍塌，引起較大的地面沉降。這種沉降會因土質的不同而不同，但地面沉降大是手掘式頂管的一個通病。

(2)防治措施。采用這種工具管必須謹慎從事，仔細地查清穿越地層的工程地質和水文地質情況并判別可否采用。符合穩定基本條件，才可采用。施工中要精心施工，防超挖、塌方。

五、結束語

綜上所述，本工程在采用頂管技術后，減少了大量的土方開挖工作，充分發揮了施工污染小，交通干擾小和減少工期等優勢，竣工驗收，各項結果均滿足要求。雖然在施工中還存在不少問題，但是頂管施工的技術優勢還是其他施工技術無法比擬的。因此，在頂管施工中必須不斷總結施工經驗，一旦發現問題，應采取相應的質量控制，著眼于改進提高頂管施工技術，這樣才能為今后改善提升頂管工程的施工技術積累經驗。