市政污水管網中頂管施工技術研究

李國慶 夏邑縣城市污水處理費征稽所

一、 頂管法的基本原理

頂管法是指通過主頂油缸等頂進設備，由工作井將工具管、掘進機穿過土層放置到接收井內，隨后依次連接工作管道并做好埋設工作。作為一種地下管道施工方法，頂管法是指盾構施工的基礎上發展而來，其優點在于無須開挖地面，且能從公路、地面建筑物、地下構筑物、地下管線等部位穿越。

二、 工程概況

某市政污水管網工程，設計管長1542m，根據實地勘察報告顯示，本路段土層透水性差，中等風化灰巖裂隙少量發育，或不發育，巖體較為完整。本路段地層未發現不良地質情況，但存有軟弱夾層，因此，可采用頂管施工法。頂管所穿越地層巖層為灰巖，具有較高強度，且層間結合良好。根據施工具體情況，采用Ф800 鋼筋砼專用頂管管材，頂管工作井（內徑3.5×2m）13 座，頂管接收井（內徑2×1.9m）19 座，C30 鋼筋砼檢查井32 座。

三、 污水管網中頂管施工技術要點

(一) 工作井、接收井施工

根據工程建設實際情況，采用Ф14@200鋼筋雙層雙向布置工作井、接收井井身，采用Ф14@200 鋼筋單層雙向布置底板，均采用250mm 厚C25 混凝土。根據開挖后的具體地質圍巖狀況，檢查井護壁可采用Ф14～Ф12@200 鋼筋雙層雙向布置，采用200～250mm 厚C20 混凝土。工作井施工流程為開挖井筒、臨時支護、安裝鋼筋、支模、澆筑混凝土。檢查井施工流程為開挖井筒、臨時支護、澆筑C30 鋼筋混凝土、回填夯實、恢復地貌。

(二) 安裝設備

頂管機頭類型、設備規格及配置情況均為頂管設備選擇必須考慮的問題。在工作井內，所需設備包括導軌、油泵動力站等，要求所有設備配置合理，安裝正確，數量充足，且分布范圍不會影響其他工序施工，待設備就位后，即可進行施工。

(三) 頂管出洞

頂管機頭放置在井內管床處，待完成調試工作后，便可做好一切頂管出洞準備。先通過風鎬將洞口磚墻鑿除，向橡膠密封圈內放入機頭，頂入土內，并將鵬潤土泥漿填滿機頭和洞口縫隙，起到管道潤滑及土體支護作用。應迅速頂管出洞，避免洞口外土體坍塌。

此次頂管地質為石灰巖，且位于城市中心城區，人口密度大，車流量多。因此，只能采取水平鉆抽芯法進行施工，不宜采用爆破施工。為避免管線偏斜，需做到以下幾點：

第一，做好工具試調工作，保證歸“零”，將工具管調成一條直線，隨后鎖住糾偏油缸。

第二，工具管出洞之后，因支撐面面積有限，極易發生工具管下跌情況，為避免此類問題出現，需將支撐加設在工具管下的井壁上。

(四) 頂管進洞

在施工準備階段，需做好測量放樣工作，保證測量準確，為后期施工提供可靠的依據。頂管進洞是指頂完一段管道后，頂管機破進洞口封門向接收井內進入，同時，還應緊密連接頂管機后一節管和進洞口部位。頂管進洞前，必須做好工具管位置檢查工作，并將工具管的位置在接收井磚墻門內側準確畫出。隨后將磚墻門拆除，及時向接收井內頂入工具管與首節管，在接收井內外露長度需滿足規范需求。最后進行首管和接收井之間空隙密封處理。為保證頂進施工質量，需做好糾偏處理，保證測量準確。

(五) 頂管測量控制

（1）建立測量控制網和井下測量平臺

根據已提供的測量控制點等情況，將一個精度較高的控制網設于井周圍，用于工作井井區、井下測點的檢查和修正處理，例如，軸線點等。一般在井下頂管軸線上設置測量平臺，并與后靠背位置相近，并將后視點設于井內，一般為2～3 個，便于相互校驗。于頂管測量精度而言，起始點極為關鍵，因此，可單獨設于井下測量平臺，且不直接接觸管道、設備及后靠背等位置，避免頂管施工對其造成不利影響。

（2）頂管軸線和標高控制

結合工程施工現狀，頂管測量距離不宜太長，不得超過150m，通過井下測量平臺起始點上的激光經緯儀控制頂管方向、和高程。為避免頂管機旋轉時，出現過大偏差，需定期做好基準點復測工作，保證基準點始終位于頂管機垂直中心線上。

（3）頂管測量注意事項

一般可在工作井內完成部分頂管操作，這種情況下，很容易出現起始點和后視點產生位移等情況，針對此問題，需定期檢核、檢查其是否存在位移情況，在頂管軸線或工作井周圍確定地面測量控制網的部分測點，盡可能做好測量工作。待每段頂管施工結束后，需再次測量管道中心和高程，通常情況下，接口處測量1 個點，錯口處測量2個點。

四、 市政污水管網中頂管施工常見問題及解決對策

(一) 糾偏

在頂管施工中，糾偏問題極為常見，是指工具管與設計軸線偏離，通過工具管內的糾偏裝置實現管端方向變化，從而達到管線偏差降低的目的。為有效避免此類問題發生，可采取以下解決對策。

在頂進過程中，靜態糾偏不利于管線施工。一般來講，鋼筋混凝土糾偏靈敏度較高，但需合理控制糾偏角度，不宜太大，防止出現過大彎曲現象。第一段管節質量較好，在糾偏過程中，第一段管節需承受多次反復應力，這種情況下，管節損壞概率較大。第一段管節長度需適中，不宜太長，該工程屬于直線頂管施工，均可采取3m 長管。

(二) 糾扭

污水管網頂進施工中，極易出現管道扭轉現象，將嚴重影響管道出泥、機電安裝等質量，因此，必須做好預防處理工作，防止出現過大扭轉角情況。糾偏時，應避免糾偏油缸對管節造成扭矩情況。需保證主頂油缸后座穩定，若不穩定，在施工中主頂油缸方向極易發生變化，從而產生扭轉角。需對稱布設管道內的設備，不宜設于同一側。

(三) 洞口止水圈撕裂或外翻

頂管施工時，洞口止水圈左頂進過程中很容易出現撕裂問題。或出現洞口止水圈外翻現象，將會有泥水不斷滲出，甚至在洞口地面會產生較大坍陷現象。針對這一問題，可采取以下防治措施。

第一，嚴格按照設計要求，合理控制洞口止水圈的尺寸、材料質量。

第二，嚴格按照設計要求，正確安裝洞口止水圈。

第三，當土壓力過高，抑或橡膠止水圈過薄，均會產生外翻問題，針對此情況，可適量增加洞口止水圈的層數，或增厚橡膠止水圈。

五、 結束語

綜上所述，改革開放以來，我國城市建設速度不斷加快，市政污水管網工程是城市基礎設施建設的重點，涉及內容較多，在具體施工中若采用的施工技術不當，勢必會影響工作整體質量。在施工過程中很容易遇到地質變化復雜等情況，從而大大增加施工難度。基于此，在采用頂管法施工時，必須重視頂進管結構選擇是否合理，施工工藝是否規范等等問題。只有做好施工準備工作，規范施工流程，掌握技術要點，解決問題情況，才能順利開展頂管施工，才能加快現代化城市發展的步伐。