市政工程雨污水機械頂管施工安全質量控制措施

（中建七局第二建筑有限公司，安徽合肥 230011）

1 項目概述

新河支路（新河路-華中路），全線位于安慶市迎江區，道路北起新河路，南至華中路，道路總長約1 480 m，規劃為城市支路，規劃紅線寬25 m，設計速度30 km/h。本項目工程范圍內的排水管道工程有雨水管道、污水管道，其中，新河路-皖江大道段新建的雨污水主管道采用頂管施工。新河支路雨污水頂管分別布置在道路中心線東西側6～7 m位置，頂管施工將現狀管接入新建沉井中，新建雨水管走向為由南向北，最終排入康熙河，污水管分別銜接北側新河路及南側皖江大道主網。

頂管采用土壓平衡式施工工藝，管材采用Ⅲ級F形鋼承口管，橡膠圈接口。管徑尺寸分別為Φ1 200、Φ1 000 mm。雨污水頂管路段的工作井和接收井采用圓形沉井設計，完成頂管后在沉井內施工雨污水檢查井。沉井井身、底板采用C30混凝土現場澆筑，井體抗滲等級不低于P6，封底為C20混凝土；工作井總高度6.1 m，接收井總高度為5.9 m，工作井內徑6.5 m，壁厚0.55 m，接收井內徑4.5 m，壁厚0.5 m。沉井位置可根據現場實際情況調整，保證不影響周邊管線及建筑物、構筑物，確保施工安全。

2 頂管施工安全質量保證措施

新河支路頂管工程采用土壓平衡頂管機械進行施工，雨污水頂管工程位于新河支路行車道上，東側鄰近綠化分隔帶及分隔帶上現有綜合管線，西側鄰近現狀雨水管線，管道平均埋深約4.8 m。頂管施工前，影響范圍內地上地下管線等障礙物已確定位置，頂管施工中將采取措施遷移加固或避讓，施工過程有可能遇到不確定障礙物。

2.1 沉井施工質量控制

（1）工作井的開挖采用機械按工作井結構分層進行開挖，人工配合出土，首次開挖深度為1.5 m作為起沉平臺，四側采用1∶2放坡。挖土采用1臺220挖掘機，并與人工配合操作。基坑底面的浮泥應清除干凈并保持平整，在底部四周設置2%坡度的排水溝與集水井相通，集水井直徑50 cm，比排水溝低50 cm以上，防止頂進過程存在積水，影響頂管施工作業。

（2）沉井挖土方，采用長臂挖掘機，與人工配合操作。沉井筒身剛開始入土時，由于筒身中心高，易產生偏斜，操作須謹慎。入土半數后，可加快下沉速度，為了控制沉井筒體下沉位置，避免超沉，最后1.0 m應放慢下沉速度，每天不大于0.5 m，應減少開挖深度，在腳下掏土時應慎重，防止突沉和超沉事故發生。

根據現場土質情況預留適當的自沉量，沉井下沉時，為防止對周圍土體產生較大的擾動，促使沉井的順利下沉，沉井采用增加配重的方法或機械輔助下壓助沉。沉井挖土下沉應連續進行，中間不宜停頓時間較長。

2.2 頂進系統控制技術措施

（1）油管安裝應恰當，從主頂操縱閥處分開，每一只主頂油缸各腔之間的油管的大小、長短應相同，主頂油泵盡可能靠近主頂油缸安裝。（2）頂進環做到準確、無變形且具有足夠的剛性，以便將頂力從油缸均勻傳遞到管節上。（3）頂力不得超過設計的最大允許頂力，頂進時油泵壓力應緩慢調整到位，并時刻受控。（4）斤頂應經常保養，保持良好狀態。（5）油泵及時更換油，保證功率。（6）油管應隨時保護，避免曝曬，對各接頭隨時調節，避免油管漏油，減少頂力。

2.3 頂管進河道口處安全施工措施

頂管從雨水-頂至新河口處，由于新河水位較高，施工前須采用沙袋圍堰進行止水，保證施工安全。施工時須保證基坑開挖過圍堰頂寬2 m，內側邊坡率1∶0.5，外側區1∶1，圍堰高度定位4 m，圍堰內采用泥漿泵進行抽排水，使用吊車、挖機、裝載機等及人工輔助堆放沙袋圍堰，圍堰可增設防水油布，進一步達到有效的止水效果。頂管施工結束后，按照圖紙要求進行一字出水口施工，待施工完成后，使用人工配合機械拆除圍堰。

2.4 原雨污水管道截斷后恢復既有排水的相關措施

頂管施工線路基本與既有雨污水管線基本平行，依據設計要求，部分原雨污水管道影響施工，可以排入新建沉井中。因沉井施工或頂管施工需要破除既有雨污水管道，導致原雨污水管線無法發揮城市排水作用，可采取以下措施進行導流：

（1）施工前，通過使用氣囊進行封堵、排水泵抽水等措施，排除雨污水管道段，把上游井中雨污水抽送到下游市政檢查井中，保證市政原雨污排水通暢。

（2）沉井施工完成后，采用原雨污水管材將原雨污水管道排入沉井，待全線新建雨污水頂管施工完成后，對原雨污水進行除淤處理，保證既有管道的暢通。使用環衛吸污車將污水井內淤泥抽凈。

（3）施工完成后去除氣囊。

（4）整理現場，保證現場安全文明施工。

2.5 頂管穿越現狀路口的控制措施

（1）施工前復核現狀路口、現狀管線，主要排查較深的現狀雨污水管線是否與頂管高程沖突、間距是否符合安全施工要求。

（2）穿越現狀路口時，適當增加觸變泥漿復核要求，減少頂管摩阻力，降低頂進速率，減少地面隆起等不良現象。

（3）加強現狀路口管線及道路監測，如發現超出預警值，立即停止施工，采取相應措施。

2.6 遇到不明障礙物的相應處理措施

頂管施工是一項受地下不確定因素和外界困擾較多的高風險作業，施工過程中機頭可能會遇到不明障礙物難以穿越等現象。其對策與該管道所處理地質情況、地表狀況、施工條件等有較大關聯。在確定一個理想的處理方案時，須結合具體情況以及相關措施，具體可采用以下幾種方法：

（1）開天窗法：在掘進機頭上方地面，通過開挖、破除或遷移障礙物解決問題的方法，具體可根據場地條件采取鋼板樁支護或明開挖放坡等。

（2）逆套管法：在故障機頭距離接收井較近且地面無法開挖的情況下，采用比機頭外徑大20 cm左右的鋼管（或其他管道），從接收井洞口利用人工反向頂進，套住機頭后，將機頭從接收井拉出，再接入順管道。

（3）引導洞法：由于掘進機頭發生故障，但刀盤尚可轉動的情況下，外部條件限制，難以用其他辦法解決該問題，在接收井處用同型號掘進機逆向頂進，實現對接后，此推彼拉，完成頂進工作。

2.7 頂管有限空間的安全管理措施

（1）當有工作人員在井下出現中毒癥狀時，井上人員不得盲目下井施救，須確保井下環境安全，方可下井施救，避免二次傷害。

（2）確保管內照明良好，避免人員磕碰造成傷害。

（3）人員在受限空間內連續作業時長不得超過1 h，頂管頂進過程中應及時進行換班。

（4）夜間施工時，必須有人員值班換崗，防止人員發生意外。

（5）禁止在沉井邊1.5 m范圍內堆放重物，避免沉井邊坡坍塌，造成沉井內部人員傷亡。

（6）沉井底板上設置積水井，收集雨污水及頂管內流出的水，及時利用水泵排出集水井內的水。

（7）有害氣體的預防采用送氣方式，通風采用大功率高性能風機，用風管送風至開挖面，應確保每人4 m3/min的通風量。

（8）加強區間井內空氣質量檢測，做好檢測記錄。

2.8 頂管頂進速率控制管理措施

開始頂進前須制定坡度計劃，對每節管的位置、標高需事先計算，確保頂進時正確，以最終符合設計坡度要求和質量標準為原則。當所有的準備工作完成后，將管節吊放到工作井內軌道上，調整方向，開始頂進。每頂進2 m，進行角度和高程的復測，確保滿足設計、規范及對接要求。頂管頂進速度控制在50 mm/min，即每分鐘出土量控制在0.05 m3左右，每天最大頂進距離不得超過70 m。

2.9 頂管注漿措施

混凝土管預留注漿孔縱向間距取3管節，每組壓漿孔在同一截面上設3個，管底不宜設注漿孔，布孔方式宜采用左上方、右上方、上方的順序。

頂管結束后應采用M10水泥砂漿對管壁外空隙沿程注入水泥漿固化泥漿，注漿壓力采用0.5 MPa。采用管內注漿和預埋管注漿相結合，壓漿材料為水泥粉煤灰砂漿，配比為水泥∶粉煤灰：細砂＝1∶1∶4。

2.10 監測點布置方法

（1）對于沉井及頂管中心所處地表進行沉降觀測。布設測點前使用全站儀，在現場按設計里程、坐標確定管道軸線位置，在地面上布置平行于管道軸線的沉降監測點、垂直于管道軸線的沉降監測點，每30 m一個斷面，每個斷面上至少有5個測點（含軸線測點），使用垂直于200 mm×200 mm×10 mm的鋼板，于中心焊接直徑不小于18 mm、長度不小于500 mm的鋼筋，筋頭磨圓，形成沉降標。開挖小坑，深度為500 mm，長、寬均為300 mm，清理坑底，填30 mm厚粗砂夯實，埋設沉降標，并以粗砂回填。

（2）對處于沉井、頂管施工影響范圍以內的建筑物埋設監測點進行監測，建筑物的各個轉角及沿外墻每10～20 m處，根據情況在建筑物轉角周圍布設觀測點。監測點固定好后，用水準儀測得監測點的初始標高，根據初始標高和施工過程中觀測標高測定其建筑物的沉降量。

2.11 道路交通組織措施

本項目頂管施工路段車流量較大，且道路兩側有居民區，人員、車輛出入較頻繁，給該段道路帶來較大安全隱患。為確保交通安全，且便于工程順利實施，在施工過程中應采取各種措施，如道路全線設置各種警示標志等，減少施工對居民的干擾；關鍵的出入口利用夜間突擊施工，爭取分段插入施工，以保證通道的正常暢通。

3 結語

城市雨污水管線是市政基礎設施建設的重要組成部分，特別是頂管施工，屬于危險性較大的分部分項工程，加強市政頂管危大工程管理，對城市建設及施工安全施工及建設具有重大意義。通過合理選擇雨污水管材、頂管施工機械、作業班組、施工技術和管理措施等，提高雨污水系統頂管的施工安全質量，促進城市管網建設。