頂管在雜填土層中的施工應用

劉海濤

摘 要：頂管施工是一種不開挖或者少開挖的管道埋設技術。頂管法施工是在工作坑內借助頂進設備產生的頂力克服管道與土的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中，并將土運走。采用該技術施工，能節約拆遷費用減少環境污染及道路的堵塞具有顯著的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：設備;頂進;工作坑

1 工程概述

第二雨水泵站工程位于天津臨港經濟區南部區域，經三路與緯八路交口西南角，周圍范圍內雨水經過泵站收集提升進入排水明渠。本工程頂管部分為穿越經三路雙排d2000鋼承口鋼筋混凝土管（Ⅲ級），單排長度88m，雙排總長度176m。由經三路西側頂進坑始發，順水流方向至接收坑終止。

2 工程特點

2.1本工程頂管施工橫跨整個經三路，圖紙設計為2d2000鋼承口鋼筋混凝土管道，單排長88m，總長176m。頂進坑管道外底標高-3.9m，接收坑管道外底標高-4.0m，下降坡度為0.11%;經三路路面標高為+4.9m左右，頂管頂標高為-1.6m，故頂管管道埋深6.5m左右。根據地勘報告和實地勘探，頂管所處地層66m左右為粘土和淤泥質粘土層，土質相對均勻;22m左右為建筑廢料等雜填土，土質情況復雜，施工困難。

2.2經三路沿線兩側埋設有各類雨污水、電力通信管線等，情況比較復雜。其中距離頂管管線最近的是經三路西側d1500的污水管，該污水管管底高程為+0.5，下方為0.5m左右厚砂石基礎，考慮附近區域沉降，d1500污水管砂石基礎底標高為-0.5m左右。而頂管管頂高程為-1.6m;所以兩者相差1.1m左右，滿足施工要求。

2.3頂進坑和接收坑沉井預留洞口均已按照設計圖紙完成，所以對頂管的施工精度要求很高，管道必須準確進出原預留洞口，同時由于管徑較大，施工過程中的偏差調節有一定困難。

3 機械選擇

根據頂管技術規程，地下水位以下的頂管應采用具有平衡功能類型的頂管機。本次頂管采用泥水平衡式頂管機。泥水平衡式頂管機是通過調節出泥艙的泥水壓力穩定開挖面，棄土以泥水方式排出頂管機的方式工作。

該類型頂管機適用于：粉質土、粘土、滲透系數小的砂性土等，并對刀盤進行改裝之后可以切削各類雜填土。

4 現場材料設備安裝

4.1導軌安裝

4.1.1把地面上建立的測量控制網引至工作井內，并建立相應的控制點，便于頂進施工時復測。頂進坑內精確測放管道軸線，管道中心高程-2.7m。

4.1.2安裝導向軌：

4.1.3導軌采用壁厚20mm無縫鋼管制作，要求表面平直光滑無毛刺并固定在軌枕上。導軌在管道頂進時不可產生位移。導軌對管道的支撐角度宜為60度左右，導軌頂面高程-3.7m， 保證管道中心對準穿墻管中心。

4.2靠背、千斤頂等配件安裝

靠背采用1塊3m×2m×0.4m型鋼組合體，貼于預留洞對面的墻壁上，靠背與墻壁直徑留3cm左右空隙，注入細石混凝土，保證靠背穩固且立面垂直。頂進完成一管道后吊裝至另一管道使用。

千斤頂數量4臺，分上下兩層每層2臺布置。上層千斤頂在管道水平中心線以上，兩千斤頂中心距2.1m左右，并與管中心左右對稱;下層千斤頂在管道水平中心線以下，兩千斤頂中心距1.7m左右，并與管中心左右對稱。上下兩層千斤頂的合力中心應低于管道水平中心，其距離水平中心線尺寸為管道外徑的1/10～1/8（CECS246-2008 P49），頂管管道外徑2400mm，所以應該使千斤頂合力。

在頂進坑上部安裝千斤頂高壓泵站，最大負荷壓力值30Mpa，當壓力表讀數接近該數值時，必須進行注漿減阻。高壓泵站對應4臺千斤頂安裝有4個高壓球閥，球閥規格為YJZQ-J15N，工作時打開對應球閥，相應千斤頂就可施加應力。

4.3、激光經緯儀安裝：頂管機械和千斤頂系統全部安裝調試完成之后，在靠背正前方安裝激光經緯儀，經緯儀采用固定儀器法安裝，激光角度暫定為向下0.17%（沉井完成后預留洞實際高度調整），通過激光經緯儀數字角度調節準確。軸線控制為管道正中間，標高為預留管道中心-2.7m左右上下可調節，通過鋼管焊接托架，托架與頂管系統獨立，避免誤差。

4.4、管道初始頂進：該階段緩慢進行不可以進行糾偏，要始終注意觀察掘進機與基坑導軌的接觸情況是否正常，如果不正常或有大的變化，必須停止頂進，經原因分析后，再決定是否繼續頂進。啟動刀盤、打開進回水系統，左側管道為進水管，右側管道為出泥管，兩管道直徑均為100mm，出水管道正常出泥漿后，頂鎬徐徐頂進，速度小于30mm/min ，有異常立即停止。

5 泥水系統

根據地質勘查資料和相關施工經驗，本工程頂進過程中無需注漿，但是地質突變等其他原因引起壓力增大，讀數接近30Mpa時，則需要注漿，在此進行說明。注漿設備根據土質情況和注漿長度確定，選用P25噴漿泵，功率4kw，壓力2.6Mpa。注漿液主要由膨潤土和水組成（1：3左右），并添加適量碳酸鈉，增加粘度。在管道安裝過程中，每3節管道中有1節管道需要預留注漿孔，注漿孔按照上下左右方位共布置4個，而且每個注漿孔均設置球閥開關控制啟閉。注漿設備安裝完畢后，先通過注水的方式進行試運轉，試運轉期間觀察壓力表讀數和輸漿，管道有無漏漿現象，各接頭連接是否牢固，一切正常后開始注漿。臨時圍埝由建筑廢料等填充，透水性極好，頂進過程中的注漿液很容易擴散，造成雜填土層不穩定。因此頂進結束之后，在兩頂管管道中心線位置注入漿液（水泥、水玻璃、磷酸）防止道路下沉。注漿孔直徑50mm，深度自路面至管道底（-4.0m），間距3m一個。

6 收尾工作

首先關閉主電源，關閉油泵、泥漿泵等各類閥門;然后拆除排泥管線、進水管線、油泵管線等;接著拆卸掘進機、千斤頂、頂鐵、水泥漿攪拌機等主要設備;最后拆除靠背、導軌及預埋件等配件。吊裝過程要先上后下，逐件起吊，要有專人指揮，吊車下嚴禁站人，吊車型號及方案詳見本工程起重吊裝方案。另外現場泥漿池、蓄水池必須清理干凈恢復原貌，頂進坑接收坑內進行清洗，預留注漿孔洞水泥砂漿回填密實。