污水管網綜合治理工程中的復式頂管施工技術

張立鵬，朱圣喜

中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510000

1 工程概況

東莞市東引運河流域樟村斷面綜合治理工程覆蓋范圍包含石排鎮、企石鎮。其中，企石鎮污水管網完善工程共計47.6km，有新建次支管網36.29km和雨污分流11.31km。管道埋深較大，現場交通、地質水文等方面均會對管網建設帶來制約性作用。施工條件特殊，采用小型口徑復式頂管施工的方法，以期在減少對既有建（構）筑物影響的前提下快速完成建設工作。

頂管施工技術對于城市污水管網綜合治理工作的開展具有推動作用，可在不開挖地面的前提下完成施工，管道連接平順性較好，可縮短管線，從而減少材料成本，施工期間的噪聲污染較小，具有顯著的綜合應用效果[1]。

2 復式頂管施工的工藝流程

具體工藝流程如下：準備工作（現場調查、測量放樣及技術交底等）→制作井位→安裝頂管設備→導向鉆孔→拉管→逐根管道施工→拆除頂管設備→管頭處理→修筑檢查井。

3 復式頂管施工技術的主要內容

3.1 施工準備

前期準備工作的有效落實有助于后續各項工作的順利開展，主要需考慮以下兩個方面。

（1）現場調查。通過對施工現場及周邊區域進行調查，明確既有建（構）筑物的建設狀況，標記設計管線與其形成的交叉區域，注重細節優化，預測問題并制訂預防措施，從源頭上把控施工質量風險和安全風險。

（2）做好技術交底工作。頂管施工具有復雜性，對施工技術水平提出了較高的要求，經過技術交底后使施工人員準確掌握建設標準、建設方法及注意事項等方面的內容，以提高施工的規范化水平。

3.2 制作井位

制作井位需主要考慮以下兩個方面：坑式設備工作井施工深度不超過2.5m；裝管井的設置易受到現場環境的影響，以500mm管節為基礎材料，將其依次安裝至原井內。

3.3 導向鉆孔

（1）在入鉆方向井位開中心位小洞，或根據現場情況安裝定位輪，目的在于控制管道的流水標高。經檢測后在地面測放絕對標高點，導向過程中加強對標高的復核，根據所得結果判斷與設計值的誤差，合理修正[2]。具體施工情況如圖1所示。

圖1 定向鉆先導施工

（2）以管線剖面圖為基本參考，合理設計導向孔軌跡，確定鉆孔的最佳曲線。根據經驗，需盡可能遠離既有管線，以免在鉆進時對周邊帶來明顯的擾動性影響；確定風險管線，將鉆機置于該管線的一側；遵循化繁為簡的原則，避免鉆孔曲線過于復雜的情況；在條件允許時盡可能加大弧型的曲率半徑。入（出）土點與待穿越障礙物應保持足夠的安全距離，通常該值應達到5m或更大。

3.4 復測預判

復測導向標高，準確判斷現場土層的承載力，根據實際特性作出是否需擴孔的決策。遇流沙流塑土層時考慮到其易失穩的特點，宜配置專用壓力倉機頭。

（1）第一節管頂進過程中，每間隔50cm組織一次檢測與糾偏，必要時縮短檢測間距，確保管道入土姿態的精準性。待管道進入土層且施工狀況穩定后可適當延長測量間隔，但不宜超過100cm。頂管期間管道各項指標的偏差控制標準如表1所示。

表1 頂管管道的允許偏差

（2）中心測量。采用激光束定位的方法，配套具有高精度特性的激光導向經緯儀。測量時調整經緯儀的姿態，使其瞄準設置在井內的激光發射器，根據測量要求調整激光發射器的位置，使其產生的激光可精準射在軸線處。

（3）高程測量。采取水準儀和高程尺聯合測量的方式，在井內確定水準點標高，檢測管段前端和后端的高程，根據所得測量結果判斷該節管段的走勢。

（4）激光測量。所用儀器為激光經緯儀，將其穩定布設在工作坑內，管內加裝標示牌。隨頂管作業的推進，當管道與設計位置重合時檢查激光點的實際位置，若正好處于標示牌中心處則表明無偏差問題，否則需及時調整。

（5）全段頂進完成后分別檢測各管節接口，明確其在中心位置和高程兩方面的具體情況，若存在錯口現象則進一步測定錯口的高差，加以調整。

3.5 回擴掘進頂拉

以頂管現場的土層特性為準選擇合適的注漿材料，鉆進并回拖頂拉管道。此處所用的頂管均由PE材料制得，其在大噸位頂進條件下缺乏可行性，分布于管體與土體間的泥漿發揮出減阻減摩的作用，為保證管道等相關結構的穩定性，要求環空至少達到40mm，在此條件下頂管時可有效糾偏。此外，環空達到40mm后掘進期間的泥漿擠密性較好，可避免摩擦過大的情況。在傳力桿鎖緊時將導致塑料管形成較強的預應力，隨之改變頂進管道的工作狀態，使其成為相對剛性管材。

3.6 鉆導向孔及回擴

以設計鉆進曲線為準合理組織鉆孔作業，期間加強對鉆進方向、鉆深的監測，將實際情況及時告知鉆手[3]。若因現場電磁干擾過強而導致方向控制誤差較大時，則需采取有線控向的導向方式。鉆頭推進至出口工作坑時則完成鉆進作業，但此時孔徑依然存在偏差，相比于鋪設所提要求尚有差距。對此，需組織多次擴徑，首先利用φ159mm鉆頭回擴，再利用φ273mm鉆頭進一步回擴，按照此方式循環操作，直至實測孔徑值達標為止，最后利用清孔器深度清理，避免孔內存在泥漿堆積現象[4-5]。

回擴的具體流程如下：卸下鉆頭，在鉆桿尾端設φ159mm的回擴頭，在該裝置的后方設置鉆桿，啟動鉆機，正式擴徑；回拉期間根據施工進度及時接長鉆桿；擴頭回拉至接駁坑后，將回擴頭卸下并更換φ237mm的回擴頭，按照此方式有序推進；拉管過程中應嚴格控制PE管的位置，經過拉管后再全面清理機具，修整異常之處，分類堆放，采取防護措施，以便后續使用。

3.7 泥漿的配制

定向穿越效果易受到泥漿性能的影響，以現場地質情況和工藝要求為立足點制訂切實可行的配制方案，其中明確交代材料的用量及投料順序，由專員制得符合質量要求的泥漿。鑒于穿越地段地質條件錯綜復雜的情況，必須保證泥漿的工程性能[6-7]。對此，提出如下幾項控制措施。

（1）水泵輸送至水罐內，經過沉淀和過濾處理后再組織配漿作業。

（2）根據配比要求合理控制材料用量，摻入適量一級膨潤土和泥漿添加劑。

（3）外加劑的應用有助于改善泥漿的性能，較可行的有降失水劑、防塌潤滑劑等，所用材料應具有良好的性能，且需滿足環保要求。

（4）膨潤土水化需經過較長的時間，在維持材料用量不變的前提下，采取快速水化裝置和增加泥漿罐數量的雙重措施，使膨潤土可充分水化。

（5）分別在鉆機場地和管線場地修筑尺寸為30m×30m×2m的返漿收集池，作為回流泥漿的聚集場所，于該處進行沉淀；主管線穿越擴孔過程中也將產生泥漿，該部分在經過泥漿池沉淀處理后進一步利用光纜套管轉移，進入鉆機場地的泥漿池內，再執行沉淀處理，最后將處理所得的泥漿轉入回收系統，充分發揮出該部分泥漿的作用[8]。

4 結束語

城市化進程背景下，既有污水管網的運行負荷加大，污水管網綜合治理工程的開展勢在必行，但城市建筑物種類豐富、數量繁多，為兼顧工程本體質量和周邊穩定性的雙重要求，宜采取頂管施工技術。工程實踐中，施工人員需根據現場情況合理應用頂管施工技術，充分發揮出其應用優勢。