供水管道改造施工中水平頂管技術的應用研究

摘 要：針對某供水管道改造工程實際情況，對其包含測量放線、觸變泥漿的配制與壓漿方法、頂管進出洞、工具管進洞、糾偏在內的水平頂管技術實際應用進行深入分析，并通過實踐總結得出技術合理可行，具有良好參考借鑒價值的結論。

關鍵詞：供水管道改造；水平頂管

中圖分類號：TU991.05 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0112-02

在供水管道施工中，為保證施工質量，縮短工期，并減少大填大挖對周圍既有建筑和自然環境造成的影響與破壞，往往要用到水平頂管技術，成為供水管道施工首選技術措施。

1 工程概況

某供水管道改造工程設計采用頂管技術，在此基礎上進行明挖。其中，左支流頂管采用D1000與d1500III級混凝土F管，其長度為222m和1725m，D1020型鋼管長度為49m，D1420型鋼管長度為1060m，D1620型鋼管長度為172m；右支流頂管采用d800III級混凝土F管，其長度為1463m?，F圍繞本工程實際情況，對其水平頂管技術具體應用做如下分析。

2 水平頂管技術應用

2.1 測量放線

在頂管工程中，測量為影響工程質量主要因素之一，其測量水平的高低對管道線形有直接影響，對頂管能夠順利貫通也有一定程度的影響，所以必須精心測量，保證測量結果的準確性。

（1）在頂管施工中對井位進行復核。

（2）工程測量主要包括兩部分，分別為高程測量與左右偏差測量[1]。

（3）對于高程測量，其過程簡單，將永久性水準通過引測施加到井邊，對鋼尺進行垂直吊，引測到井下，布置臨時水準點，然后在管道中設置水準儀，在測量到標靶后，活出機頭高程實際偏差。這一水準還能從機頭測量得出，對于閉合差，按照二級水準進行控制。

（4）對于左右偏差的測量，在后座布置激光經緯儀，當通視條件達到要求時，通過對機頭內標靶的觀察即可確定左右偏差。

（5）以接收井的井間隙為依據，充分考慮土建施工中可能存在的誤差，將管道內導線存在的測量誤差限制在±25mm以內，將測回數確定為一個測回，在必要的條件下予以增加。

對頂管機具而言，它能進行糾偏，現場操作人員利用攝像系統對定位儀產生的光束進行觀察，以此預測偏差，為方向的修正提供參考依據。操作人員在進行頂進時，計劃線和頂管機偏差小于20mm，重要是要做好下列幾點：

①制定合理可行的放樣結果復核制度，同時完善相應的原始記錄[2]。

②布置在工作井之后的儀器座，在頂進過程中不得變形與移位，做好定時復測的同時，進行相應的調整。

③在頂進糾偏過程中，應勤于測量和微調，將糾偏的角度控制在10′～20′范圍內，同時不能超過1.4，在推進的初始階段，方向為主頂油缸控制?；诖?，除了要減慢一定推進速度，還應對油缸編組進行調整。

（6）頂程前，制定合理可行的坡度計劃，為施工提供便利，將滿足設計提出的坡度要求作為基本原則。

2.2 觸變泥漿的配制與壓漿方法

在長距離頂管過程中，對頂力進行控制的重點在于降低阻力，此時最為有效的措施即為注漿。通過注漿，能使管道周圍的外壁產生潤滑套，減小頂進過程中的阻力，而在注漿過程中應重視下列幾點：

（1）選用觸變泥漿，并對膨潤土作必要的取樣檢測。其主要技術指標包括：動塑比、造漿率與失水量。

（2）管道上應預設壓漿孔，孔位布置應對漿套形成有利。

（3）無論是膨潤土的貯藏，還是漿液配制，都應按照供應商提出的要求進行，同時考慮相關技術規范，在條件允許的情況下進行相關試驗，基本性能應達到以下要求：①膨潤土含量為8%；②純堿含量為0.4%；③以CMC與PHP為摻加藥劑；④漏斗粘度為1′19′′2；⑤視粘度為21；⑥失水量為12.6mL；⑦終應力為80；⑧比重為1.048；⑨穩定性在0～0.001范圍內。上述為常規配方，在有特殊要求時，應研制特定配方，減小阻力[3]。

（4）壓漿方式主要考慮同步注漿，同時輔以補漿。頂進時，對不同推進段實際漿液形成狀況進行經常性檢查。

（5）注漿設備與管路都應穩定可靠，并且要有良好的耐壓性與密封性?？變炔贾脝蜗蜷y，確保管外土不會發生倒灌，對注漿孔造成堵塞，對注漿效果產生影響。

（6）安排專人對注漿工藝負責，并要求質檢員進行定期檢查工作。

（7）以脈動作用相對較小的泵機為注漿泵，其流量要和頂進速度良好匹配。

（8）因頂管線路長度很大，在頂進時要穿過深厚土層，因此會產生很大阻力，無法達到理想注漿效果，需要進行全過程注漿施工。為避免全程壓力產生較大偏差，應根據實際情況布置壓漿站，以此有效增加注漿壓力。

2.3 頂管進出洞

2.3.1 地基加固

頂管時，進出洞為重要工作，不僅地下水較為豐富，而且水壓力很大，此時為避免泥水進入，保證機頭在進出洞過程中的可靠性與安全性，可采用深層攪拌樁加固進出洞，以此防止坍塌等現象的發生。

2.3.2 出洞方案

在頂管設備完成安裝與調試后，采用以下施工措施：

（1）將工具管推進到出洞口1m處停止。

（2）在井外管道范圍內，從其中一側不斷向另外一側進行攪拌樁施工，防治洞口打開以后泥水大量進入[4]。

（3）為避免掘進機出現較大振動，應布置延伸導軌，同時將機頭和頂管剛性連接。

（4）對工具管進行推進，到洞口的止水圈可以起到應有的作用為止，待3～4h后，對靜止土壓力進行測量，根據現有的理論數據，確定相應的控制系數。

（5）對工具管進行不斷推進，安裝首節工具管以前，對導軌和工具實施剛性連接，防止在主頂發生縮回以后，因正面土壓力導致工具管發生彈回。

2.4 工具管進洞

（1）在工具管推進到和井壁相距10cm時，結束推進施工。

（2）在能保證施工安全的基礎上，鑿出洞口，同時對內插的工字鋼進行割除，并將工具管推進到接收井。

（3）不斷進行推進，到滿足設計要求為止，然后使鋼筋混凝土管和工具管完全脫離。

（4）吊升工具管，清除井中的所有雜物，再將管道外壁和孔間封堵，安裝出水管，管徑按2cm控制，確保水可以從管內順利流出，避免土體發生崩塌，使第一節管道發生沉降。

2.5 糾偏措施

（1）頂管軸線上有軟硬復合式地質存在，不同土層的密度存在很大偏差，使機頭前端受到迎面阻力，同時周圍土壓力無法保持平衡，若施工中不注意將使軸線產生偏差，必須做好糾偏。如果機頭的傾斜角在10mm/m以上時，應立即停止頂進施工，使刀盤持續空轉，待機頭沉至要求的位置后繼續進行頂進[5]。

（2）糾偏過程中，以光靶絕對誤差為依據，并結合機頭實際傾斜角進行有針對性的糾偏。在糾偏時，始終堅持勤測、微糾與少糾原則。糾偏油缸實際伸出的長度，其偏差不能大于25mm，通常每次糾偏不能超過0.5。若偏差小于1.2cm，同時機頭走向是在不斷減小這一偏差，應將傾斜角控制在±3mm/m以內。

（3）如果頂進路線上存在中心與高程偏差，則要先對較大的部分進行糾正。在對偏差進行糾正時，若偏差超過規定的控制范圍，則要將前者停止，再對后者進行糾正。此外，頂進時，糾偏油缸必須保持伸出狀態，避免機頭因遇到硬物而完全卡死，而且即便處在不糾偏狀態，其油缸也應該伸出20mm左右[6]。

3 結束語

綜上所述，就目前而言，本改造工作已順利完工，經檢驗，工程整體質量與各項技術指標都達到預期要求，說明以上水平頂管施工技術合理可行，具有良好的參考借鑒價值，既能保證質量，又能縮短工期，減少經濟投入。

參考文獻

[1]林秋太，燕寶紅.水平頂管技術在岐山縣城區供水管道改造施工中的應用[J].陜西水利，2016（3）：154～155.

[2]宋太全.頂管技術在市政給水管道施工中的運用[J].門窗，2014（11）：129～130.

[3]韓風慶.頂管技術在給水管道施工建設中的實際應用與施工技術[J].華夏地理，2015（6）：23～24.

[4]趙金玉.水平定向鉆進技術與頂管技術在管網施工中的應用[J].城市建設理論研究：電子版，2015，5（14）：21～22.

[5]龍甜甜.大口徑供水管道施工中頂管技術的應用[J].城市建設理論研究：電子版，2012（13）：20～21.

[6]王 梅，尹玉環.淺談大口徑自來水管道施工中頂管技術的選擇[J].農家科技旬刊，2017（10）：23～24.

收稿日期：2018-5-29

作者簡介：唐天麒（1983-），廣西桂林資源人，工程師，本科，主要從事供水管道施工管理方面的工作。