頂管技術穿越施工技術要點

張 達

(山西省工業設備安裝有限公司，山西 太原 030032)

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頂管技術穿越施工技術要點

張 達

(山西省工業設備安裝有限公司，山西 太原 030032)

結合高平市集中供熱、二期配套管網工程實例，介紹了頂管技術穿越道路的施工順序，從作業井開挖、導向支架、頂管機和套管安裝、頂管作業等方面，闡述了頂管穿越施工技術，為類似工程施工積累了經驗。

集中供熱，頂管，工作井，千斤頂

1 工程概況

1.1 工程簡介

高平市集中供熱二期配套管網工程總供熱面積350萬m2，供熱負荷為186.2 MW，供熱熱源為高平市第二熱源廠(南部熱源廠)。供熱范圍包括高平市市區南部312.8萬m2(太焦鐵路以東，高級職業中學以西，泫氏街以南，南內環街以北)和西北部37.2萬m2(太焦鐵路以西，太華路兩側)。

高平市集中供熱二期配套管網工程中供熱管道在管道樁號K2+610～K2+660處穿越長晉線(S227)。長晉線(S227)為一級公路，路基寬度為24.5 m，設計速度為80 km/h，路面為瀝青混凝土路面。本工程穿越處長晉線(S227)道路樁號K55+500。供熱管道在管道樁號K0+700～K0+750處穿越坪曲線(S331)。坪曲線(S331)為二級公路，路基寬度為12 m，設計速度為60 km/h，路面為瀝青混凝土路面。本工程穿越處坪曲線(S331)道路樁號K81+050。

管道穿越方法采用頂管方式穿越，交叉角度為90°,穿越長度為50 m，頂管采用鋼筋混凝土套管φ1 500，套管壁厚15 cm，埋深2.05 m～3.53 m，鋼管采用φ920無縫鋼管。

1.2 工程地質條件

2 頂管技術穿越道路施工技術要點

2.1 一般頂管技術穿越施工順序

一般頂管技術穿越施工順序圖見圖1。

2.2 重點工序及主要技術措施

2.2.1 作業井開挖

1)長晉線(S227)作業井開挖：a.在穿越兩端各開挖操作井，即工作井(始發井)和接收井。管道樁號K2+610處開挖發送坑，發送坑距長晉線坡腳邊緣9 m。依據設計圖紙，管道K2+660處管道外頂標高高出地面標高約10 m，在管道K2+660處應修建接收平臺，接收平臺距長晉線路基邊緣4 m。b.工作井(始發井)采用挖掘機開挖、人工修槽。施工時如地下水位較高采取降水措施并鋪設礫石或其他材料，保持工作面干燥。工作井(始發井)尺寸為：長4 m，寬6 m，開挖深度為5 m。工作井(始發井)邊坡比按1∶0.33設置，受現場實際條件制約，工作井(始發井)開挖位置地面標高與路面標高幾乎相等，臨公路一側做垂直邊坡，為了保證原有路基的穩定性，采取必要的支護措施，確保施工安全。隨著發送坑的開挖，一般操作坑邊坡在坑壁周圍設置護樁，并在樁間安設木擋板和頂撐，拉錨或土錨等組成的單層支護結構，以保證樁在地層側壓力下的強度與穩定性，保證坑壁土體不發生位移，造成土體開裂。臨路一側坑邊坡為垂直邊坡，為保證原路路基的穩定性，采用連續鋼板樁支護結構或擋土墻，保證坑壁土體不發生位移，保證邊坡的穩定性，并不影響周圍其他構筑物的穩定性。在基坑外側邊緣設置截水溝或排水溝，避免地面水進入基坑造成坑壁塌方。c.工作井(始發井)開挖時，承受頂進反力后背墻的原土層不得破壞。d.工作井(始發井)地基進行精細找平，并鋪墊碎石、黃砂，厚度分別為400 mm，200 mm，分層夯實。e.工作井(始發井)必須設置安全通道。工作井(始發井)內邊坡上有供人員上下的坡道，坡道采取必要的防滑措施。工作井(始發井)內旁側設置集水坑，并設置欄桿等必要的安全措施。f.在工作井(始發井)外圍和接收平臺邊坡修筑截水溝，攔截工作井(始發井)范圍以外流向工作井(始發井)和接收平臺的集水面積上產生的雨水。施工過程中，雨水和部分施工用水會在工作井(始發井)內積聚，在工作井(始發井)配備2臺離心式水泵，并配備1臺備用水泵，用于排除工作井(始發井)內的臨時積水。g.接收平臺頂標高比套管管底標高低0.2 m，平臺頂長12 m，寬6 m，邊坡坡度1∶2。填筑操作平臺前，將地表的樹根、草皮、灌木及表層腐殖土等清除干凈，對原有坑槽填平并壓實。填筑采用分層填筑法，上土時含水量控制在最佳含水量的±2%之間，碾壓時含水量為最佳含水量狀態。填方作業應分層平行攤鋪，每層土的松鋪厚度不應超過30 cm，保證路基壓實度，操作平臺必須層層填筑層層壓實，壓實度大于95%。施工過程中所有土料均隨挖、隨運、隨平、隨壓，不得現場貯有松土，填筑作業至少保證2%～4%的橫坡及較高的平整度，使之能迅速排除雨水，避免作業面積水。每次下雨后必須派專人巡查，發現積水迅速清除。施工完畢后，將操作平臺挖除。

2)坪曲線S331作業坑參考長晉線(S227)作業井執行，但坪曲線S331需要設置接收井，設置方式類似工作井(始發井)，不做贅述。

2.2.2 導向支架、頂管機(千斤頂系統)和套管的安裝

1)工作井(始發井)墊層施工完畢后，安放標準枕木(枕木間距250 mm為宜)，在枕木上鋪一層4 m×4 m，δ=20 mm厚鋼板。為防止與千斤頂接觸端套管受力不均被破壞，在千斤頂與被頂的管間放置30 mm鋼板制作的盲板頂環，盲板頂環與套管接觸，接觸面要平整。

2)頂入傳力設備制作安裝，頂柱、橫梁均用型鋼焊接。

3)套管安裝前進行質量檢查，檢查合格后，用吊車進行安裝，按圖2就位頂管機和鋼筋混凝土套管，并測量中線與前后兩端高程，管節端面垂直頂管中軸線。

2.2.3 頂管作業

1)頂管作業前必須做預頂試驗，這項試驗的主要目的是檢驗液壓系統性能、液壓缸行程，傳力設備的中心線和垂直度等各項參數。

2)千斤頂選擇。頂管法的計算公式較為復雜，為了減少計算復雜的程序和施工方便，結合以往的實踐，按下列經驗公式進行估算。

T=Kq×P。

其中，T為總頂力,t；Kq為頂管段內土質系數,當粘土、砂粘土、天然含水量的砂質土挖洞時能形成拱的Kq值為1.5～2；當土質為含水量很低的砂質土、砂礫土、回填土等不能形成拱的Kq值取3;P為被頂管的全部自重，t。

套管每米重量約 0.3 t，頂管長度約為 50 m，其土質系數取2，則T值約為30 t，可選用 300 t 液壓千斤頂進行頂進，配備相應油

壓泵。

3)液壓千斤頂啟動，準備頂管穿越時，始發速度必須緩慢，嚴格控制第一節混凝土管的中心。每個頂進行程結束后，退回原位，人工清理套管內土方淤泥，更換縱向頂鐵后，恢復頂進，當行程達到第一節混凝土套管的長度后，開始安裝第二節混凝土套管，并和第一節連接，以此類推，直至頂管穿越完成。

4)縱向頂鐵的制備，根據千斤頂行程和套管長度等，準備規格400 mm，500 mm，600 mm，700 mm，800 mm，900 mm，1 000 mm，1 200 mm，1 600 mm，1 800 mm等短節若干(其中600 mm以下的多制備)，頂鐵材料選用30號C(300×130×13)重型工字鋼，短節斷面為Ⅱ。千斤頂每完成一個行程復位后，安裝合適的頂鐵，繼續頂進作業。安裝頂鐵時，必須平直，與千斤頂液壓系統同心，嚴防偏心，同時頂鐵安裝人員需撤離至后方安全區域，防止頂鐵彈出，對人員造成傷害。

5)頂進時注意油壓變化，發現異常立即停止作業，并檢查原因，千斤頂活塞伸展長度應在規定范圍內，以免損壞千斤頂結構。

6)混凝土套管接縫處密封采用企口處涂刷石油瀝青麻刀的方法。

7)為防止兩根套管連接處發生錯位，當管線穿越長度大于20 m時，可在兩套管連接處放置環形限位圈，限位圈采用8 mm×180 mm的帶鋼制作。

8)頂進過程中隨時檢測套管的中心度，發現有偏移，要立即停止作業，進行糾偏，本工程采用螺旋式千斤頂人工糾偏。

9)如此反復，連續作業，使混凝土套管抵達另一側的接收平臺或接收井，完成頂進過程。

2.2.4 工作管穿越及套管填充、封堵

1)工作管穿越完畢后，在套管與工作管之間密實填充中粗砂，填充完中粗砂后進行套管兩端封堵，套管兩端均采用普通粘土磚MU10封堵。

2)所有附件安裝完畢后，由施工單位和監理工程師共同進行檢查，然后進行隱蔽。頂管完成后用壓力注漿泵將頂管產生的縫隙注滿水泥漿，防止套管頂塌陷。

3 結語

在城市管網等施工中，管線要穿越道路等時，如果土質為濕陷性粉質黏土、粉質黏土及泥巖或人工回填土等時，由于要穿越的道路車流量大或不可間斷等原因，無法進行交通管制采取大開挖方式施工時，采取可靠技術措施，采用該種頂管方法施工，是可行的，也是經濟的。

[1] 葛春暉.頂管工程設計與施工[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2] CECS 246∶2008，給排水工程頂管技術規程[S].

On construction techniques for pipe jacking crossing

Zhang Da

(ShanxiIndustrialEquipmentInstallationCo.,Ltd,Taiyuan030032,China)

Combining with the Second Phase auxiliary pipe network project of the central heat supply in Gaoping City, the paper introduces the construction sequence of the pipe jacking crossing roads, and illustrates its construction technique from the excavation of working well, the guide support, jacking machine and branch pipe installation, and jacking, so as to accumulate experience for similar construction.

central heat supply, pipe jacking, working well, jacking

1009-6825(2016)22-0100-02

2016-05-29

張 達(1975- )，男，工程師

TU995

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