試論市政頂管工程施工的關鍵技術探討

【摘要】頂管技術是一項用于市政施工的非開挖掘進式管道鋪設施工技術，其優點在于不影響周圍環境或者影響較小，土方開挖量小，施工場地小，噪音小。頂管技術目前在城市管網施工中運用廣泛，且適應城市發展。文章結合實例，對污水處理系統管網工程的頂管管道施工技術進行分析研究。

【關鍵詞】管道施工；頂管施工；關鍵技術

1、工程概況

石井污水處理系統管網工程——石井河上游（均禾涌、夏茅涌）截污渠箱工程，本工程主線截污管渠線路總長約17.515Km。工程地點位于廣州市白云區石井河流域。石井河上游河面寬度20-30米，支涌寬度約為10-20米。由石井河主涌系統、支涌系統和沿線支涌入流組成。

頂管管道采用專用頂管鋼管和鋼筋混凝土管，鋼管壁厚28mm，每節長6m；鋼筋混凝土管壁厚280mm，每節長2.5m。H、I、F線頂管材料采用鋼管，J、P線頂管材料采用鋼筋混凝土管。F線截污管D3000 ，長度917m，I、H截污管D3000 長度分別為1806m、2378m，J線進廠總管D3000，長2050m，P線尾水排放管D2200，長2032m，采用泥水平衡機械頂管施工，頂進長度最長段在IDW10-IDW11，為239.8米。管頂覆土厚度要求≥1.5D，不滿足要求的管段采用沙包覆壓，直至滿足覆土厚度要求。

2、頂管施工技術關鍵技術分析

2.1頂進施工

（1）工作坑內設備安裝完畢，經檢查各部分處于良好狀態。即可進行試頂。首先校測設備的水平及垂直標高是否符合設計要求，合格后即可頂進工具頭，然后安放鋼管管節，再次測量標高，核定無誤后，進行管道焊接和接口的防腐處理，然后進行試頂，待調整各項參數后即可正常頂進施工。在施工過程中，做到勤挖勤頂勤測，加強監控。頂進施工時，密切關注頂力、出土量等參數的變化，如有異常及時處理。

（2）頂進前應先檢查頂鐵安裝是否符合規定，盡可能采用一根長頂鐵。多個頂鐵連接使用時，要保證安裝平直、鎖扣完好，以防頂進時產生偏心荷載，橫向崩開。同時做好洞穴中線、洞底標高以及斷面尺寸的檢查，要確保符合設計要求，頂進中，工具管前端應安排人員值守，禁防在擠壓狀態下頂管，防止管道周圍土體受力不均，破壞直線前進方向。頂進時還要隨時注意油泵壓力表的變化，發現壓力驟然變化時，應停止檢查，禁止強行頂進。

2.2中繼間施工

（1）中繼間的原理

中繼間工作時按先后次序逐個啟動，首先借助最前面的中繼間，將其前方的管路向前頂出一個中繼間頂程，后面的中繼間和工作井內的主千斤頂保持不動，形成后座，這時最前面的中繼間必須排放油壓，將液壓系統轉換為自由回程狀態，后面的中繼間向前頂，將第一中繼間的油缸縮回，前面的管段不動，重復同樣的動作，直到最后再由主頂油缸把最后一段管路推頂上去，同樣的過程繼續重復直到整段管節全部推頂完，管頂推結束后，中繼間按先后程序拆除其內部油缸和千斤頂。

（2）中繼間的組成、安裝、拆除

1）中繼間的組成：中繼間主要有殼體（鋼板制）與千斤頂組成，千斤頂分布固定在殼體上，安裝獨立的電、油路系統，殼體結構強度符合實際頂力要求，周邊千斤頂分布下半部間距小，上半部間距大，中繼間與前后管的連接縫不得大于1cm，中繼間設備拆裝要方便。

本工程中繼間設計推力F0=900t，由18只50t小千斤頂組成，中繼間殼體應有足夠的剛度，其千斤頂的數量應根據該段施工長度的頂力計算確定，并沿周長均勻分布安裝，其伸縮行程應滿足施工和中繼間結構受力的要求；中繼間外殼在伸縮時，滑動部分應具有止水性能和耐磨性，且滑動時無阻滯；

2）中繼間安裝：安裝前應檢查各部件，確認正常后方可安裝，安裝完畢應通過試運轉檢驗后方可使用；中繼間的布置距離詳見附件計算。

3）中繼間的拆除：

中繼間的啟動和拆除由前向后依次進行。頂管到達終點后，立即開始中繼間的拆除工作，中繼間分段拆除，拆除一段馬上頂進后面的管，預防拆除空間太大造成塌方傷人事故，中繼間拆除完畢后管子即可合攏。

工作人員進入頂管內拆除中繼間時，需啟用鼓風機，經過氣體檢測及小鳥活體檢測符合要求后方可進入管內，防止人員中毒事故的發生。

拆除中繼間前先將千斤頂、油泵、電器設備等拆除，中繼間的拆除順序為：先頂側、再兩側、后底側，拆除后的機器、附件立即返回庫房，清潔整理，保持完好。

拆除中繼間時，應具有對接接頭的措施，若地質情況差，中繼間的拆除比較困難時，中繼間的外殼可不拆除，當在安裝前需進行防腐處理。

3、頂進施工中的重點工序

3.1測量

（1）測量方法.在短距離頂管施工中，井下一般采用短線推長線的方法確定頂進的方向。測量時先用經緯儀將管道中線從地面引至工作坑內，在兩端側壁上埋好中線控制樁，拉上線繩，掛兩個線錘，兩垂線的連線即為頂進的方向，拉一根細線沿兩垂線延伸至管內，管內安一帶刻度水平尺，在水平尺上設一個中心釘，通過拉入管內的細線與水平尺的中心釘比較，即可知管中心線是否偏移，中心釘偏向哪個方向即表明管道偏向哪方向。

（2）測量次數：在頂第一節管時及校正頂進偏差過程中，應每頂進20～30cm，即對中心和高程測量一次；在正常頂進中，應每頂進50～100cm 時，測量一次。

（3）中心測量：根據工作井內測設的中心樁、掛中心線，利用中心尺，測量頭一節管前端的軸線中心偏差。

（4）高程測量：使用水準儀和高程尺，測首節管前端內底高程，以控制頂進高程；同時，測首節管后端內底高程，以控制坡度。工作井內應設置兩個水準點，以便閉合之用，經常校核水準點，提高精度。

（5）一個管段頂完后，應對中心和高程再作一次竣工測量，一個接口測一點，有錯口的測兩點。

（6）為了防止超挖，在開挖洞穴時可采用先小于需求半徑尺寸5～10cm開挖，初次測量后再修至設計尺寸的方法，效果比較好。此法在100m以內的短距離頂管中是可行的，如果超過100m可采用經緯儀或激光導向儀定向。

3.2糾偏

（1）穿墻后管道偏差的大小，將會給以后的工作帶來很大影響。因此管道在前30米的頂進階段，需要特別小心。

（2）糾偏要求：①穿墻和糾偏階段要求每頂進20cm～50cm左右測量一次。正常頂進階段為100cm左右測量一次。②工具管糾偏應在頂進過程中進行。③應繪制工具管測點行進軌跡曲線圖來指導糾偏。④管軸線偏差不允許大起大落。⑤采用測力糾偏的原理，勤測微糾，一般情況每次糾偏角度不大于0.5°，以適當的曲率半徑逐步的返回到軸線上來，做到精心施工。⑥頂進過程中地層中土體的流失過快會造成地面的沉降，根據以往工程經驗，擠壓式工具頭在該土層中應控制使出土量為工具管中進土量的80%～90%。擠壓式施工方法在土質條件較差時使用。

結語：

結合工程實例，總結出我們在施工時嚴格按照公司質量管理體系的規定辦事，按程序文件進行質量管理，按作業指導書進行操作。施工前摸清施工沿線的地下管線的詳細情況，并制定詳細的技術措施。頂進過程中，應嚴格控制頂力在允許的范圍內，并留有足夠的安全系數，確保管道的順利完工。