臨沂市第二水源頂管施工工藝簡析

宋業政，徐 斌，馬夢臨

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

臨沂市第二水源項目建設規模為20 萬t/d，建成后將與臨沂市30 萬t/d 供水管網完成連通對接。本項目全長近50 km，供水范圍覆蓋整個市轄五區，本公司主要承建輸水管道長近14 km。輸水管道工程采用地下埋設有壓管道重力流輸水至擬建水廠，起點至9+000 為三管并行布置，之后雙管布置。輸水管道主要為球墨鑄鐵管道（DN1200）。施工中存在部分管線穿路等情況，需用頂管施工，采用的是TPEP 防腐鋼管。例如在樁號0+888 附近管道線路穿越S231 省道，為減小施工影響采用頂管施工工藝，但施工中存在不同管材管徑不一致等難題，本文主要就第二水源管道項目中頂管及其施工難點簡要分析。

1 頂管施工工藝

頂管施工是指利用主頂筒的推力及其管路間的繼電器，工具管、掘進機通過工作井位置穿過土層被推入接收井隨后進行頂進，同一時間管道（隨工具管或掘進機）進入兩井中間位置并埋置的施工方法。

頂管施工工藝流程：測量放線→工作井施工→施工平臺制裝→后背安裝→導軌安裝→主頂千斤頂安裝→油泵安裝→頂鐵安裝→洞口密封安裝→鑿洞口→整體運行調試→正常頂進→下管→對口→接進排泥管→安裝中繼間→繼續頂進→機頭出洞→結束。

本工程中頂管施工段采用設備機械頂管機原理為泥水平衡式，頂材選用F 型鋼承口鋼筋混凝土管。依照附近巖石特性配備面板式刀盤，在易磨損處采用堆焊工藝。

頂管井根據設計優化工作井、接收井采用拉森版施工工藝做頂管基坑，施工時由工作井向兩側接收井頂進。

公稱直徑 外形尺寸ΦD×L/mm 重量/t 刀盤功率/（kW×set）進排泥管直徑/mm Φ1200 1 470×4 780 12.7 18.5×3 151 3.5 475×40×4 2.2 100扭矩/（kN·m）50Hz刀盤轉速/（min-1）50Hz糾偏油缸/（kN×st×set）液壓工作站/kW

本項目中采用的掘進機前端設有與施工區土質相符的挖掘地層的刀頭和用于破碎礫石的切削滾刀。切削刀盤與機械動力室之間有破碎室，此破碎室能充分承受破碎礫石壓力和切削的壓力。經二次破碎后的砂礫石進入泥水倉，在泥水的帶動下經排泥泵送到地面。頂進過程中對激光點的變化要做好頂進工況記錄。

2 頂管施工優點

1）穩定土層且環保。與開挖施工相比，頂管的方法可以減少施工噪聲、振動和對附近居民的干擾，減少施工污染，保護環境質量。

2）減少工程施工對交通及居民生活的破壞。施工隊現場勘察發現，若采用開槽施工將阻斷交通，挖出的土方量較大，占地多，且周圍無放土區域，這樣就需要占用行車道，對通車影響較大，且存在安全隱患，危險系數高；采取頂管施工工藝，僅取工作坑和接收坑開挖，施工土方量少，不需要切斷交通，車輛行駛危險系數小是其顯著優勢。

3）施工工期短。經估算，采用頂管施工能提高30%的施工效率，對于穿路施工段，可縮短工期，提高經濟效益和社會效益。

3 頂管施工難點及措施

本工程頂管施工位置周圍遍布泥土，施工方案最終確定為人工挖孔頂管施工。即人力開挖細部與機械大方面開挖相結合，完成頂管施工過程。其工藝簡單，能夠及時了解到土層結構等特點，對控制施工質量極為有效。

3.1 管道頂進時定位偏差

擴管糾偏是地下非開挖工程的關鍵技術。為了避免管道頂進偏差，第二水源項目部研究決定在工程施工中采取以下措施：

1）采用交線法或鋼絲法根據設計軸線鋪設好角度，確定管道軸線。

2）通過千斤頂和定向感應器安裝時的定向控制，及時糾正千斤頂管的方位偏差。操作者通過校正偏差，確保激光點始終位于第二光前角的中心。

3）嚴格放樣精度控制，保存原始記錄。定期復測，及時調整工作井后部的儀座位置，及時防止產生過大位移和變形。

4）頂進前做好坡面平面圖，提前計算并檢查每米、每段管道的位置、高程與實際值的偏差，確保頂進正確。

5）頂進過程中保證管軸線與設計值偏差不大于±50 mm，高程控制在±50 mm，另外施工班組在頂管機后端設置了糾偏短節，糾偏短節長1.5 m，短節與頂管機為鋼承口連接，短節與鋼管套管也為鋼承口連接。柔性口處設置絲桿，便于調節機頭隨時糾偏。

3.2 鋼管與球墨鑄鐵管接口轉換

球墨鑄鐵管承插口連接與鋼管的焊接相比，連接方式不一致，并且兩者管道參數不一致，處理不當的情況極易出現滲漏現象，為避免出現滲漏現象，兩種管道連接時需特別處理。

1）承插連接。首先確保球墨鑄鐵管連接位置為承口，另外對鋼管端沿其外徑焊接一層足以使鋼管與球墨鑄鐵管外徑確定一致的鋼板，最后兩管連接。

雖然這種方法不會對埋在地下的螺栓造成腐蝕，但鋼管在從井室中伸出過程中，由于大口徑鋼管道一般壁厚較薄，更易受到由于可能出現的井室沉降導致過大的徑向變形，進而接口漏水風險加大。

2）法蘭連接。鋼管與球墨鑄鐵管道分別與對應的鋼制法蘭連接，進而接口間互相連接。此種方法連接方式比較通用，臨沂市第二水源輸水管道工程頂管施工就是采用的法蘭連接。法蘭是預制標準件，能夠確保連接穩定、可靠。需要注意的是相連接的兩側法蘭公稱值和PN 值完全一致，才能進行連接。鋼制標準管轉換方法在加快施工進度的同時，供水的安全性和可信賴性明顯提高。

3.3 頂進時阻力問題及出洞的坍方問題

項目施工隊通過研究試驗，最終決定注入高膠質價的減阻漿，以此控制頂進阻力的增加速度，同時為了保證不塌陷，決定帶壓注入漿液。為防止出洞坍塌，頂管機進出洞的端頭面進行長度為3 m 的土體加固處理。

4 結 語

在管道最后埋設工序施工中，對比大面積開挖土方施工方法，頂管施工對周圍建筑物的破壞和道路交通堵塞等問題解決有明顯效用，節省時間，高效安全，創造了一個清潔、舒適、美觀的施工環境。此外，非開挖施工占地面積明顯減少，征地拆遷成本隨之降低，累計成本低，同時該技術對大氣環境污染小，具有不可忽視的社會效益。